Статическая вселенная

редактировать

A статическая вселенная, также называемая «стационарной», или «бесконечной», или «статической бесконечной» вселенной, является космологическая модель, в которой Вселенная и пространственно бесконечна, и бесконечна во времени, а пространство не расширяется и не сжимается. Такая вселенная не имеет так называемой пространственной кривизны ; то есть «плоский» или евклидов. Статическая бесконечная Вселенная была впервые предложена Томасом Диггесом (1546–1595).

В отличие от этой модели, Альберт Эйнштейн предложил бесконечную во времени, но пространственно конечную модель в качестве его предпочтительной космологии в 1917 году в его статье «Космологические соображения в общей теории относительности».

После открытия зависимости красного смещения от расстояния (выведенной обратной корреляцией яркости галактики с красным смещением) Весто Слайфер и Эдвин Хаббл, астрофизик и римско-католический священник Жорж Лемэтр истолковал красное смещение как доказательство универсального расширения и, таким образом, Большого взрыва, тогда как Фриц Цвикки предположил, что красное смещение было вызвано тем, что фотоны теряют энергию при прохождении через материю и / или силы в межгалактическом пространстве. Предложение Цвикки получило название «усталый свет » - термин, изобретенный главным сторонником Большого взрыва Ричардом Толменом.

Содержание

1 Вселенная Эйнштейна
2 Требования статической бесконечной модели
3 См. Также
4 Ссылки

Вселенная Эйнштейна

В 1917 году Альберт Эйнштейн добавил положительную космологическую постоянную к своей уравнения общей теории относительности для противодействия притягивающим эффектам гравитации на обычную материю, которые в противном случае привели бы к коллапсу статической пространственно конечной Вселенной или расширить навсегда. Эта модель Вселенной стала известна как Мир Эйнштейна или статическая вселенная Эйнштейна.

Эта мотивация прекратилась после предложения астрофизика и римско-католического священника Жоржа Лемэтра о том, что Вселенная не кажется статичной., но расширяется. Эдвин Хаббл изучил данные наблюдений, сделанных астрономом Весто Слайфер, чтобы подтвердить связь между красным смещением и расстоянием, которая составляет основу современного парадигма расширения, введенная Лемэтром. Согласно Джорджу Гамову это побудило Эйнштейна объявить эту космологическую модель, и особенно введение космологической постоянной, своей «самой большой ошибкой».

Статическая вселенная Эйнштейна закрыта (т.е. имеет гиперсферическую топологию и положительную пространственную кривизну) и содержит однородную пыль и положительную космологическую постоянную со значением точно $Λ E = 4 π G ρ / c 2 {\ displaystyle \ Lambda _ { E} = 4 \ pi G \ rho / c ^ {2}}$ $\ Lambda_E = 4 \ pi G \ rho / c ^ 2$ , где $G {\ displaystyle G}$ $G$ - гравитационная постоянная Ньютона, $ρ {\ displaystyle \ rho}$ $\ rho$ - это плотность энергии вещества во Вселенной, а $c {\ displaystyle c}$ $c$ - скорость света. радиус кривизны пространства вселенной Эйнштейна равен

R E = Λ E - 1/2 = c 4 π G ρ. {\ displaystyle R_ {E} = \ Lambda _ {E} ^ {- 1/2} = {c \ over {\ sqrt {4 \ pi G \ rho}}}.}

R_E = \ Lambda_E ^ {- 1/2} = {c \ over \ sqrt {4 \ pi G \ rho}}.

Вселенная Эйнштейна - одна из Решения Фридмана уравнения поля Эйнштейна для пыли с плотностью $ρ {\ displaystyle \ rho}$ $\ rho$ , космологической постоянной $Λ E {\ displaystyle \ Lambda _ {E}}$ $\ Lambda_E$ и радиус кривизны $RE {\ displaystyle R_ {E}}$ $R_E$ . Это единственное нетривиальное статическое решение уравнений Фридмана.

Поскольку Вселенная Эйнштейна вскоре была признана нестабильной по своей природе, в настоящее время от нее отказались как от жизнеспособной модели Вселенной. Это нестабильно в том смысле, что любое небольшое изменение либо значения космологической постоянной, плотности материи, либо пространственной кривизны приведет к тому, что Вселенная либо расширяется, либо ускоряется навсегда. или снова схлопывается до сингулярности.

После того, как Эйнштейн отказался от своей космологической постоянной и принял модель расширяющейся Вселенной Фридмана-Лемэтра, большинство физиков двадцатого века предположили, что космологическая постоянная равна нулю. Если это так (при отсутствии какой-либо другой формы темной энергии ), расширение Вселенной будет замедляться. Однако после того, как Саул Перлмуттер, Брайан П. Шмидт и Адам Г. Рисс представили теорию ускоряющейся Вселенной в 1998 году, положительная космологическая постоянная была возрождена как простое объяснение темной энергии.

. В 1976 году Ирвинг Сигал возродил статическую вселенную в своей хронометрической космологии. Подобно Цвикки, он приписал красное смещение далеких галактик искривлению космоса. Хотя он утверждал, что это подтверждается астрономическими данными, другие находят результаты неубедительными.

Требования статической бесконечной модели

Для того, чтобы статическая модель бесконечной Вселенной была жизнеспособной, она должна объяснить три вещи:

Во-первых, это должно объяснить межгалактическое красное смещение. Во-вторых, это должно объяснить космическое микроволновое фоновое излучение. В-третьих, он должен иметь механизм для воссоздания материи (особенно атомов водорода ) из излучения или других источников, чтобы избежать постепенного «истощения» Вселенной из-за преобразования материи в энергию в звездные процессы. Без такого механизма Вселенная состояла бы из мертвых объектов, таких как черные дыры и черные карлики.

См. Также

Ссылки

^В автобиографии Джорджа Гамова «Моя мировая линия» (1970) он говорит об Эйнштейне: «Намного позже, когда я обсуждал космологические проблемы с Эйнштейном, он заметил, что введение космологического термина было самая большая ошибка в его жизни ».