Нестандартная космология - Non-standard cosmology

Часть серии по
Физическая космология
Изображение полного неба, полученное по данным WMAP за девять лет
  • Категория Категория
  • Крабовидная туманность.jpg Астрономический портал

А нестандартная космология любой физический космологическая модель Вселенной, которая была или все еще предлагается в качестве альтернативы нынешней стандартной модели космологии. Период, термин нестандартный применяется к любой теории, которая не соответствует научный консенсус. Поскольку термин зависит от преобладающего консенсуса, значение термина со временем меняется. Например, горячая темная материя не считалась бы нестандартной в 1990 году, но была бы в 2010 году. И наоборот, ненулевое космологическая постоянная в результате ускоряющаяся Вселенная считалась бы нестандартной в 1990 году, но является частью стандартной космологии в 2010 году.

Несколько крупных космологических споров произошло на протяжении история космологии. Одним из первых был Коперниканская революция, который установил гелиоцентрическая модель Солнечной системы. Более поздним был Великие дебаты 1920 года, после чего был установлен статус Млечного Пути как одной из многих галактик Вселенной. С 1940-х по 1960-е годы астрофизический сообщество было поровну разделено между сторонниками Большой взрыв теория и сторонники соперника вселенная устойчивого состояния; в конечном итоге это было решено в пользу теории Большого взрыва благодаря достижениям в наблюдательная космология в конце 1960-х гг. Текущая стандартная модель космологии - это Лямбда-CDM модель, в которой Вселенная управляется Общая теория относительности, началось с Большого взрыва и сегодня почти-плоская вселенная который состоит примерно из 5% барионов, 27% холодная темная материя, и 68% темная энергия.[1]

Лямбда-CDM оказалась чрезвычайно успешной моделью, но сохранила некоторые слабые стороны (например, проблема карликовой галактики ). Исследования расширений или модификаций Lambda-CDM, а также принципиально других моделей продолжаются. Исследованные темы включают квинтэссенция, Модифицированная ньютоновская динамика (MOND) и его релятивистское обобщение TeVeS, и теплая темная материя.

Модель Лямбда-CDM

До того, как были собраны данные наблюдений, теоретики разработали рамки, основанные на том, что они считали наиболее общими чертами физика и философские предположения о Вселенной. Когда Альберт Эйнштейн разработал свой общая теория относительности в 1915 году это использовалось как математическая отправная точка для большинства космологических теорий.[2] Однако для того, чтобы прийти к космологической модели, теоретикам необходимо было сделать предположения о природе самых больших масштабов Вселенной. Предположения, на которые опирается текущая стандартная модель космологии, Lambda-CDM, следующие:

  1. то универсальность физических законов - что законы физики не меняются от одного места и времени к другому,
  2. то космологический принцип - что Вселенная примерно однородна и изотропна в пространстве, но не обязательно во времени, и
  3. то Принцип Коперника - что мы не наблюдаем Вселенную из предпочтительного места.

Эти предположения в сочетании с общей теорией относительности приводят к тому, что вселенная управляется Метрика Фридмана – Робертсона – Уокера. (Метрика FRW). Метрика FRW учитывает вселенную, которая либо расширяется, либо сжимается (а также стационарные, но нестабильные вселенные). Когда Закон Хаббла Было обнаружено, что большинство астрономов интерпретировали закон как знак расширения Вселенной. Это означает, что в прошлом Вселенная была меньше, и поэтому пришли к следующим выводам:

  1. Вселенная вышла из горячего плотного состояния на конечный время в прошлом,
  2. поскольку Вселенная нагревается при сжатии и охлаждается при расширении, в первые моменты существования того времени, каким мы его знаем, температуры были достаточно высокими для Нуклеосинтез Большого взрыва произойти, и
  3. а космический микроволновый фон пронизывающий всю вселенную, должен существовать, что является свидетельством фаза перехода это произошло, когда впервые образовались атомы Вселенной.

Эти особенности были получены многими людьми на протяжении многих лет; действительно, только в середине двадцатого века были сделаны точные предсказания последней особенности и наблюдения, подтверждающие ее существование. Нестандартные теории, разработанные либо исходя из различных предположений, либо противореча свойствам, предсказанным Lambda-CDM.[3]

История

Современная физическая космология в том виде, в котором она изучается в настоящее время, впервые возникла как научная дисциплина в период после Дебаты Шепли-Кертиса и открытия Эдвин Хаббл из космическая дистанционная лестница когда астрономам и физикам пришлось примириться со вселенной, которая больший масштаб чем предполагалось ранее галактический размер. Теоретиков, которые успешно разработали космологию, применимую к более крупномасштабной Вселенной, сегодня помнят как основоположников современной космологии. Среди этих ученых есть Артур Милн, Виллем де Ситтер, Александр Фридман, Жорж Лемэтр, и сам Альберт Эйнштейн.

После подтверждения закона Хаббла наблюдениями две самые популярные космологические теории стали Теория устойчивого состояния из Hoyle, Золото и Бонди, а теория большого взрыва из Ральф Альфер, Георгий Гамов, и Роберт Дике с небольшим количеством сторонников небольшого количества альтернатив. С момента открытия Космическое микроволновое фоновое излучение (CMB) автор: Арно Пензиас и Роберт Уилсон В 1965 году большинство космологов пришло к выводу, что наблюдения лучше всего объясняются моделью большого взрыва. Затем перед теоретиками устойчивого состояния и другими нестандартными космологиями была поставлена ​​задача дать объяснение этому явлению, чтобы они оставались правдоподобными. Это привело к оригинальным подходам, включающим интегрированный звездный свет и усы космического железа, которые должны были обеспечить источник всепроникающего микроволнового фона всего неба, который не был связан с ранним фазовым переходом во Вселенной.

Художественное изображение WMAP космический корабль в точке L2. Данные, собранные этим космическим аппаратом, успешно использовались для параметризации характеристик стандартной космологии, но полный анализ данных в контексте какой-либо нестандартной космологии еще не достигнут.

Скептицизм по поводу способности нестандартных космологий объяснить реликтовое излучение привел к ослаблению интереса к этому предмету с тех пор, однако было два периода, когда интерес к нестандартной космологии увеличивался из-за данных наблюдений, которые создавали трудности для большого количества людей. хлопнуть. Первое произошло в конце 1970-х годов, когда остался ряд нерешенных проблем, таких как проблема горизонта, то проблема плоскостности, и отсутствие магнитные монополи, который бросил вызов модели большого взрыва. В конечном итоге эти проблемы были решены космическая инфляция в 1980-е гг. Эта идея впоследствии стала частью понимания Большого взрыва, хотя время от времени предлагались альтернативы. Второй произошел в середине 1990-х годов, когда наблюдения за возрастом шаровые скопления и первозданный гелий изобилие, видимо, не согласился с Большим взрывом. Однако к концу 1990-х годов большинство астрономов пришли к выводу, что эти наблюдения не опровергают Большой взрыв и дополнительные данные COBE и WMAP, предоставил подробные количественные измерения, которые соответствовали стандартной космологии.

В 1990-х годах наступление «золотого века космологии» сопровождалось поразительным открытием, что расширение Вселенной на самом деле ускоряется. До этого предполагалось, что материя может быть видимой или невидимой. темная материя форма была доминирующей плотность энергии во вселенной. Эта «классическая» космология большого взрыва была отвергнута, когда было обнаружено, что почти 70% энергии во Вселенной приходится на космологическую постоянную, часто называемую «темной энергией». Это привело к развитию так называемой конкордантности. ΛCDM модель который сочетает в себе подробные данные, полученные с помощью новых телескопов и методов наблюдательной астрофизики, с расширяющейся Вселенной с изменяющейся плотностью. Сегодня в научной литературе более часто встречаются предложения по «нестандартным космологиям», которые фактически принимают основные принципы космологии большого взрыва, изменяя при этом части модели согласования. К таким теориям относятся альтернативные модели темной энергии, такие как квинтэссенция, фантомная энергия и некоторые идеи в бранная космология; альтернативные модели темной материи, такие как модифицированная ньютоновская динамика; альтернативы или расширения инфляции, такие как хаотическая инфляция и экпиротическая модель; и предложения дополнить вселенную первопричиной, такой как Граничное условие Хартла – Хокинга, то циклическая модель, а струнный пейзаж. Среди космологов нет единого мнения об этих идеях, но они, тем не менее, являются активной областью академических исследований.

Сегодня неортодоксальные нестандартные космологии обычно считаются недостойными внимания космологов, в то время как многие из исторически значимых нестандартных космологий считаются таковыми. фальсифицированный. Суть теории большого взрыва подтверждена широким кругом дополнительных и подробных наблюдений, и никакие нестандартные космологии не воспроизвели диапазон успехов модели большого взрыва. Размышления об альтернативах обычно не являются частью исследований или педагогических дискуссий, кроме как в качестве наглядных уроков или из-за их исторической важности. В открытом письме, начатом некоторыми оставшимися сторонниками нестандартной космологии, было подтверждено, что: «сегодня практически все финансовые и экспериментальные ресурсы в космологии посвящены исследованиям Большого взрыва ...»[4]

Альтернативная гравитация

Основная статья: Альтернативы общей теории относительности

Общая теория относительности, на которой основана метрика FRW, является чрезвычайно успешной теорией, которая до сих пор выдерживала все экспериментальные проверки. Однако на фундаментальном уровне это несовместимо с квантовая механика, и предсказывая особенности, он также предсказывает собственную поломку. Любая альтернативная теория гравитации сразу же подразумевала бы альтернативную космологическую теорию, поскольку текущее моделирование зависит от общей теории относительности как базового предположения. Есть много разных мотивов для модификации общей теории относительности, например, чтобы исключить необходимость в темной материи или темной энергии или избежать таких парадоксов, как брандмауэр.

Махистская вселенная

Смотрите также: Теория Бранса – Дике и Принцип маха

Эрнст Мах развил своего рода расширение общей теории относительности, предложив, что инерция был вызван гравитационными эффектами распределения массы Вселенной. Это естественным образом привело к предположениям о космологическом значении такого предложения. Карл Бранс и Роберт Дикке удалось успешно включить принцип Маха в общую теорию относительности, которая допускала космологические решения, предполагающие переменную массу. Равномерно распределенная масса Вселенной приведет к примерно скалярное поле который пронизывает Вселенную и послужит источником Ньютоновских гравитационная постоянная; создание теории квантовая гравитация.

MOND

Основная статья: Модифицированная ньютоновская динамика

Модифицированная ньютоновская динамика (MOND) - относительно современное предложение для объяснения проблема вращения галактики на основе вариации Второй закон Ньютона Динамики при малых ускорениях. Это привело бы к крупномасштабной вариации Универсальная теория гравитации Ньютона. Модификация теории Ньютона также подразумевала бы модификацию общей релятивистской космологии в той мере, в какой ньютоновская космология является пределом космологии Фридмана. В то время как почти все астрофизики сегодня отвергают MOND в пользу темной материи, небольшое количество исследователей продолжают его улучшать, недавно включив теории Бранса-Дике в методы лечения, которые пытаются объяснить космологические наблюдения.

TeVeS

Основная статья: Тензорно-векторно-скалярная гравитация

Тензорно-векторно-скалярная гравитация (TeVeS) - это предложенная релятивистская теория, которая эквивалентна Модифицированной ньютоновской динамике (MOND) в нерелятивистском пределе, которая призвана объяснить проблему вращения галактики без привлечения темной материи. Создано Якоб Бекенштейн в 2004 году он включает в себя различные динамические и нединамические тензорные поля, векторные поля и скалярные поля.

Превосходство TeVeS над MOND заключается в том, что он может объяснить феномен гравитационное линзирование, космическая оптическая иллюзия, в которой материя искривляет свет, что неоднократно подтверждалось. Недавний предварительный вывод состоит в том, что это может объяснить формирование структуры без CDM, но требующий массивной мощности ~ 2 эВ нейтрино (они также необходимы, чтобы соответствовать некоторым Скопления галактик, в том числе Пуля кластера ).[5][6] Однако другие авторы (см. Slosar, Melchiorri и Silk)[7] утверждают, что TeVeS не может объяснить анизотропию космического микроволнового фона и формирование структуры одновременно, т.е. исключить эти модели в большой степени.

f (R) гравитация

Основная статья: f (R) гравитация

ж(р) гравитация - это семейство теорий, которые изменяют общую теорию относительности, определяя другую функцию Скаляр Риччи. В простейшем случае функция просто равна скаляру; это общая теория относительности. Вследствие введения произвольной функции может появиться свобода объяснения ускоренное расширение и формирование структуры Вселенной без добавления неизвестных форм темной энергии или темной материи. Некоторые функциональные формы могут быть основаны на исправлениях, связанных с квантовая теория гравитации. ж(р) гравитация была впервые предложена в 1970 г. Ганс Адольф Бухдаль[8] (несмотря на то что φ был использован, а не ж для имени произвольной функции). Это стало активной областью исследований после работы Старобинского над космическая инфляция.[9] Из этой теории можно получить широкий спектр явлений, принимая различные функции; однако многие функциональные формы теперь можно исключить на основании наблюдений или из-за патологических теоретических проблем.

Теории устойчивого состояния

Основная статья: Теория устойчивого состояния

Теория устойчивого состояния расширяет однородность предположение космологического принципа, чтобы отразить однородность в время а также в Космос. Этот «идеальный космологический принцип», как его можно было бы назвать, утверждал, что Вселенная везде выглядит одинаково (в большом масштабе), такой же, как всегда и всегда будет. Это контрастирует с Lambda-CDM, в которой Вселенная выглядела совсем иначе в прошлом и будет выглядеть совсем иначе в будущем. Теория устойчивого состояния была предложена в 1948 г. Фред Хойл, Томас Голд, Герман Бонди и другие. Чтобы поддерживать идеальный космологический принцип в расширяющейся Вселенной, космология устойчивого состояния должна была постулировать «поле создания материи» (так называемое C-поле ), который поместит материю во Вселенную, чтобы поддерживать постоянную плотность.[3]

Споры между моделями Большого взрыва и устойчивого состояния будут происходить в течение 15 лет с лагерями примерно поровну до открытия космического микроволнового фонового излучения. Это излучение является естественной особенностью модели Большого взрыва, которая требует «времени последнего рассеяния», когда фотоны разъединять с барионный иметь значение. Модель стационарного состояния предполагала, что это излучение может быть объяснено так называемым «интегрированным звездным светом», который был фоном, частично вызванным Парадокс Ольберса в бесконечной вселенной. Чтобы учесть однородность фона, сторонники стационарного режима постулировали эффект тумана, связанный с микроскопическими частицами железа, которые будут рассеивать радиоволны таким образом, чтобы производить изотропное реликтовое излучение. Предложенное явление было причудливо названо «усами космического железа» и послужило термализация механизм. В теории устойчивого состояния не было проблемы горизонта Большого взрыва, поскольку она предполагала, что для термализации фона было доступно бесконечное количество времени.[3]

По мере того, как начал собираться больше космологических данных, космологи начали понимать, что Большой взрыв правильно предсказал изобилие легких элементов, наблюдаемых в космосе. Какое совпадение было водород к дейтерий а гелий в модели стационарного состояния был особенностью модели Большого взрыва. Кроме того, подробные измерения реликтового излучения с 1990-х годов с COBE, WMAP и Планк наблюдения показали, что спектр фона был ближе к черное тело чем любой другой источник в природе. Лучшая интегрированная модель звездного света, которую можно было предсказать, - это термализация до уровня 10%, в то время как спутник COBE измерил отклонение в одной части из 10.5. После этого драматического открытия большинство космологов пришли к убеждению, что теория стационарного состояния не может объяснить наблюдаемые свойства реликтового излучения.

Хотя исходная модель устойчивого состояния теперь считается противоречащей наблюдениям (в частности, реликтового излучения) даже ее единовременными сторонниками, были предложены модификации модели устойчивого состояния, в том числе модель, которая предполагает, что Вселенная возникла в результате множества небольших взрывов. а не один большой взрыв (так называемая «квазистационарная космология»). Предполагается, что Вселенная проходит периодические фазы расширения и сжатия с мягким «отскоком» вместо Большого взрыва. Таким образом, закон Хаббла объясняется тем фактом, что Вселенная в настоящее время находится в фазе расширения. Работа над этой моделью продолжается (особенно Джаянт В. Нарликар ), хотя и не получил широкого распространения.[10]

Анизотропная Вселенная

Смотрите также: Темный поток

Изотропность - идея о том, что Вселенная выглядит одинаково во всех направлениях - это одно из основных предположений, которое входит в уравнения FRW. Однако в 2008 году ученые, работавшие над данными зонда микроволновой анизотропии Уилкинсона, заявили, что обнаружили поток скоплений 600–1000 км / с к 20-градусному участку неба между созвездиями Центавра и Велы.[11] Они предположили, что движение может быть остатком влияния невидимых регионов Вселенной до инфляции. Обнаружение является спорным, и другие ученые обнаружили, что Вселенная в значительной степени изотропна.[12]

Экзотическая темная материя и темная энергия

Основные статьи: Темная материя и Темная энергия

В Lambda-CDM темная материя - это чрезвычайно инертная форма материи, которая не взаимодействует ни с обычной материей (барионами), ни со светом, но все же оказывает гравитационные эффекты. Чтобы создать крупномасштабную структуру, которую мы видим сегодня, темная материя является «холодной» (буква «C» в Lambda-CDM), то есть нерелятивистской. Темная энергия - это неизвестная форма энергии, которая имеет тенденцию ускорять расширение Вселенной. И темная материя, и темная энергия окончательно не идентифицированы, и их точная природа является предметом интенсивных исследований. Например, ученые выдвинули гипотезу о том, что темная материя может распадаться на темную энергию или что темная материя и темная энергия являются разными гранями одной и той же основной жидкости (см. темная жидкость ). Другие теории, которые стремятся объяснить одну или другую, такие как теплая темная материя и квинтэссенция, также попадают в эту категорию.

Предложения, основанные на наблюдательном скептицизме

По мере того как наблюдательная космология начала развиваться, некоторые астрономы начали предлагать альтернативные предположения относительно интерпретации различных явлений, которые иногда становились частью нестандартных космологий.

Усталый свет

Основная статья: Усталый свет

Теории усталого света ставят под сомнение общепринятое толкование закона Хаббла как признака расширения Вселенной. Это было предложено Фриц Цвикки в 1929 году. Основное предложение заключалось в потере энергии светом («усталости») из-за пройденного расстояния, а не в метрическом расширении или физическом удалении источников от наблюдателей. Традиционное объяснение этого эффекта заключалось в том, чтобы приписать динамическое трение фотонам; гравитационное взаимодействие фотонов со звездами и другим веществом будет постепенно уменьшать их импульс, тем самым вызывая красное смещение. Другие предложения по объяснению того, как фотоны могут терять энергию, включали рассеяние света за счет вмешательства материала в процесс, аналогичный наблюдаемому межзвездное покраснение. Однако все эти процессы также будут иметь тенденцию к размыванию изображений удаленных объектов, и такого размытия не обнаружено.[13]

Было обнаружено, что традиционный усталый свет несовместим с наблюдаемым замедление времени что связано с космологическим красным смещением.[14] Эту идею чаще всего вспоминают как фальсифицированное альтернативное объяснение закона Хаббла в большинстве дискуссий по астрономии или космологии.

Гипотеза больших чисел Дирака

Основная статья: Гипотеза больших чисел Дирака

Гипотеза больших чисел Дирака использует отношение размера видимой Вселенной к радиусу квантовой частицы для предсказания возраста Вселенной. Совпадение различных соотношений близких в порядок величины может в конечном итоге оказаться бессмысленным или указанием на более глубокую связь между концепциями в будущем теория всего. Тем не менее попытки использовать такие идеи подверглись критике как нумерология.

Периодичность красного смещения и внутренние красные смещения

Хэлтон Арп в Лондоне, октябрь 2000 г.
Смотрите также: Квантование красного смещения

Некоторые астрофизики не были убеждены, что космологические красные смещения вызваны универсальными космологическими причинами. расширение.[15][16] Скептицизм и альтернативные объяснения начали появляться в научной литературе в 1960-х годах. Особенно, Джеффри Бербидж, Уильям Тиффт и Хэлтон Арп были все наблюдательные астрофизики, которые предположили, что есть несоответствия в наблюдениях красного смещения галактики и квазары. Первые два были известны тем, что предполагали наличие периодичности в распределениях красного смещения галактик и квазаров. Последующий статистический анализ обзоры красного смещения Однако не подтвердили существование этих периодичностей.[17]

Во время споров о квазарах в 1970-х годах эти же астрономы также придерживались мнения, что квазары демонстрируют высокие красные смещения не из-за их невероятного расстояния, а из-за необъяснимых причин. собственное красное смещение механизмы, которые вызовут периодичность и поставят под сомнение Большой взрыв.[16] Споры о том, насколько далеки квазары, приняли форму дебатов вокруг механизмов производства энергии квазарами, их кривые блеска, и были ли у квазаров какие-либо собственное движение. Астрономы, считавшие, что квазары не находятся на космологических расстояниях, утверждали, что Светимость Эддингтона установить ограничения на то, насколько далеко могут быть квазары, поскольку выход энергии, необходимый для объяснения кажущаяся яркость космологически далеких квазаров был слишком высок, чтобы его можно было объяснить термоядерная реакция один. Это возражение было снято улучшенными моделями гравитационного аккреционные диски что для достаточно плотного материала (например, черные дыры ) могут быть более эффективными при производстве энергии, чем ядерные реакции. Спор был положен конец к 1990-м годам, когда стали доступны доказательства того, что наблюдаемые квазары на самом деле были сверхсветящими ядрами далеких активные галактические ядра и что основные компоненты их красного смещения на самом деле связаны с Хаббловский поток.[18][19]

На протяжении всей своей карьеры Халтон Арп утверждал, что в его наблюдениях квазаров и галактик были аномалии, и что эти аномалии служили опровержением Большого взрыва.[16] В частности, Арп указал на примеры квазаров, которые находились близко к лучу зрения (относительно) близких активных, в основном, сейфертовских галактик. Эти объекты теперь относятся к категории активные галактические ядра (AGN) Арп подверг критике использование такого термина на том основании, что он не является эмпирическим. Он утверждал, что скопления квазаров выстраиваются вокруг ядер этих галактик и что квазары, а не ядра далеких галактик, на самом деле были гораздо ближе и были звездоподобными объектами, выброшенными из центров близлежащих галактик с высокими внутренними красными смещениями. Арп также утверждал, что они постепенно утратили некосмологический компонент красного смещения и в конечном итоге превратились в полноценные галактики.[20][3][16] Это резко противоречит общепринятым моделям формирование галактики.

Самая большая проблема с анализом Арпа состоит в том, что сегодня существуют сотни тысяч квазаров с известными красными смещениями, обнаруженными различными обзорами неба. Подавляющее большинство этих квазаров никак не коррелируют с близлежащими галактическими ядрами. Действительно, с помощью улучшенных методов наблюдений вокруг квазаров было обнаружено несколько родительских галактик, что указывает на то, что эти квазары, по крайней мере, действительно находятся на космологические расстояния и это не те объекты, которые предлагает Арп.[21] По мнению большинства ученых, анализ Арпа основан на статистика малых чисел и охота за своеобразными совпадениями и странными ассоциациями.[22] Объективные выборки источников, взятых из многочисленных обзоры галактик на небе не видно ни одной из предложенных «неровностей», ни каких-либо статистически значимый корреляции существуют.[23]

Кроме того, неясно, какой механизм будет отвечать за внутренние красные смещения или их постепенное исчезновение с течением времени. Также неясно, как соседние квазары могли бы объяснить некоторые особенности спектра квазаров, которые легко объясняет стандартная модель. В стандартной космологии облака нейтрального водорода между квазаром и земной шар Создайте Лайман альфа линии поглощения красное смещение отличается от красного смещения самого квазара; эта функция называется Лиман-альфа лес. Более того, в экстремальных квазарах можно наблюдать поглощение нейтрального водорода, которое еще не наблюдалось. реионизированный в функции, известной как Желоб Ганна – Петерсона. Большинство космологов рассматривают эту недостающую теоретическую работу как достаточную причину, чтобы объяснить наблюдения как случайность или ошибку.[24]

Халтон Арп предложил объяснение своих наблюдений Махианский "гипотеза переменной массы".[25] Теория переменной массы предполагает создание постоянной материи из активных ядер галактик, что помещает ее в класс теорий стационарного состояния. С уходом из жизни Халтона Арпа эта космология была отвергнута.[26]

Плазменная космология

Основная статья: Плазменная космология

В 1965 г. Ханнес Альфвен предложил теорию «плазменной космологии» Вселенной, частично основанную на масштабирование наблюдения за физика космической плазмы и эксперименты на плазма в земных лабораториях в космологических масштабах порядки величины больше.[27] Принимая симметрия вещества и антивещества в качестве отправной точки Альфвен вместе с Оскар Кляйн предложил Космология Альфвена-Клейна модель, основанная на том факте, что, поскольку большая часть локальной вселенной состоит из иметь значение и нет антивещество могут быть большие пузыри вещества и антивещества, которые в глобальном масштабе уравновесили бы равенство. Трудности с этой моделью стали очевидны практически сразу. Материя – антивещество уничтожение приводит к производству высокой энергии фотоны которые не наблюдались. Хотя было возможно, что местная ячейка с преобладанием материи была просто больше, чем наблюдаемая вселенная, это предположение не поддается наблюдательной проверке.

Словно теория устойчивого состояния Космология плазмы включает в себя сильный космологический принцип, который предполагает, что Вселенная изотропна как во времени, так и в пространстве. Явно предполагается, что материя существовала всегда, или, по крайней мере, она сформировалась в такое далекое время в прошлом, что навсегда выходит за рамки эмпирических методов исследования человечества.

Хотя космология плазмы никогда не получала поддержки большинства астрономы или же физики, небольшое количество исследователей плазмы продолжали продвигать и развивать этот подход и публиковать в специальных выпусках IEEE Труды по науке о плазме.[28] Несколько статей по космологии плазмы были опубликованы в других основных журналах до 1990-х годов. Кроме того, в 1991 г. Эрик Дж. Лернер, независимый исследователь в физика плазмы и ядерный синтез, написал популярную книгу в поддержку космологии плазмы под названием Большого взрыва никогда не было. В то время в космологическом сообществе возобновился интерес к этой теме, а также к другим нестандартным космологиям. Это произошло из-за аномальных результатов, опубликованных в 1987 году Эндрю Ланге и Полом Ричардсоном из Калифорнийского университета в Беркли и Тошио Мацумото из Университета Нагоя, которые показали, что космический микроволновый фон может не иметь спектр черного тела.[29] Однако окончательное объявление (в апреле 1992 г.) спутниковых данных COBE исправило предыдущее противоречие Большого взрыва; с тех пор популярность плазменной космологии упала.

Возражения против нуклеосинтеза

Основная статья: Нуклеосинтез Большого взрыва

Одним из главных успехов теории Большого взрыва было предоставление прогноз что соответствует наблюдениям содержания легких элементов в вселенная. Наряду с объяснением закона Хаббла и космического микроволнового фона, это наблюдение оказалось очень трудным для объяснения альтернативных теорий.

Теории, которые утверждают, что Вселенная имеет бесконечный возраст, включая многие теории, описанные выше, не могут объяснить изобилие дейтерия в космосе, потому что дейтерий легко подвергается ядерному синтезу в звездах, и нет никаких известных астрофизических процессов, кроме Большого Сам взрыв, который может производить его в больших количествах. Следовательно, тот факт, что дейтерий не является чрезвычайно редким компонентом Вселенной, предполагает, что Вселенная имеет конечный возраст.

Теории, которые утверждают, что жизнь во Вселенной ограничена, но что Большой взрыв не произошел, имеют проблемы с распространением гелия-4. Наблюдаемое количество 4Он намного больше, чем должно было быть создано с помощью звезд или любого другого известного процесса. Напротив, обилие 4В моделях Большого взрыва он очень нечувствителен к предположениям о плотности барионов, изменяя лишь несколько процентов, когда плотность барионов изменяется на несколько порядков. Наблюдаемое значение 4Он находится в пределах расчетного диапазона.

Примечания

  1. ^ Видеть выпуск данных Planck Collaboration за 2015 г..
  2. ^ Хойл, Ф., Дом там, где дует ветер, 1994, 1997, 399–423
  3. ^ а б c d Бербидж, Г., Хойл, Ф. 1998, ApJ, 509 L1-L3
  4. ^ "Открытое письмо по космологии". cosmology.info.
  5. ^ Додельсон, Скотт; Лигуори, Микеле (2006). «[astro-ph / 0608602] Может ли космическая структура образоваться без темной материи?». Письма с физическими проверками. 97 (23): 231301. arXiv:Astro-ph / 0608602. Bibcode:2006PhRvL..97w1301D. Дои:10.1103 / PhysRevLett.97.231301. PMID  17280192. S2CID  46210047.
  6. ^ Skordis, C .; Mota, D. F .; Ferreira, P.G .; Бём, К. (2006). "[astro-ph / 0505519] Крупномасштабная структура в теории релятивистской модифицированной ньютоновской динамики Бекенштейна". Письма с физическими проверками. 96 (11301): 011301. arXiv:Astro-ph / 0505519. Bibcode:2006ПхРвЛ..96а1301С. Дои:10.1103 / PhysRevLett.96.011301. PMID  16486433. S2CID  46508316.
  7. ^ Слосар, Анзе; Мельчиорри, Алессандро; Шелк, Джозеф (2005). "[astro-ph / 0508048] Бумеранг попал в MOND?". Физический обзор D. 72 (10): 101301. arXiv:astro-ph / 0508048. Bibcode:2005PhRvD..72j1301S. Дои:10.1103 / PhysRevD.72.101301.
  8. ^ Бухдаль, Х.А. (1970). «Нелинейные лагранжианы и космологическая теория». Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества. 150: 1–8. Bibcode:1970МНРАС.150 .... 1Б. Дои:10.1093 / mnras / 150.1.1.
  9. ^ Старобинский, А.А. (1980). «Новый тип изотропных космологических моделей без сингулярности». Письма по физике B. 91 (1): 99–102. Bibcode:1980ФЛБ ... 91 ... 99С. Дои:10.1016 / 0370-2693 (80) 90670-Х.
  10. ^ Райт, Э. Л. (20 декабря 2010 г.). «Ошибки в моделях стационарного состояния и квази-СС». UCLA, Кафедра физики и астрономии.
  11. ^ А. Кашлинский; Ф. Атрио-Барандела; Д. Кочевски; Х. Эбелинг (2009). «Измерение крупномасштабных пекулярных скоростей скоплений галактик: технические детали» (PDF). Astrophys. J. 691 (2): 1479–1493. arXiv:0809.3733. Bibcode:2009ApJ ... 691,1479K. Дои:10.1088 / 0004-637X / 691/2/1479. S2CID  11185723. Получено 15 июля 2010.
  12. ^ Даниэла Сааде (22 сентября 2016 г.). «Вселенная выглядит одинаково во всех направлениях?». Получено 16 декабря 2016.
  13. ^ «Ошибки в космологии уставшего света». ucla.edu.
  14. ^ ""Усталый свет "Гипотеза снова устает". Наука. 28 июня 2001 г.. Получено 16 декабря 2016.
  15. ^ Сигал, И.Е., Николл, Дж. Ф., Ву, П., Чжоу, З. 1993, "Статистически эффективное тестирование законов Хаббла и Лундмарка на выборках галактик IRAS", Astrophys. Дж. 465–484
  16. ^ а б c d Арп, Х., Видение красного, красных смещений, космология и академическая наука, 1998
  17. ^ Шнайдер; и другие. (2007). "Каталог квазаров Sloan Digital Sky Survey. IV. Пятый выпуск данных". Астрономический журнал. 134 (1): 102–117. arXiv:0704.0806. Bibcode:2007AJ .... 134..102S. Дои:10.1086/518474. S2CID  14359163.
  18. ^ Антонуччи, Р. (1993). «Единые модели активных ядер галактик и квазаров». Ежегодный обзор астрономии и астрофизики. 31 (1): 473–521. Bibcode:1993ARA & A..31..473A. Дои:10.1146 / annurev.aa.31.090193.002353. S2CID  7071314.
  19. ^ Urry, P .; Паоло Падовани (1995). «Унифицированные схемы радиооборудования AGN». Публикации Тихоокеанского астрономического общества. 107: 803–845. arXiv:Astro-ph / 9506063. Bibcode:1995PASP..107..803U. Дои:10.1086/133630. S2CID  17198955.
  20. ^ Арп и другие, согласные с ним, как известно, поддерживают аргумент в пользу переменного некосмологического красного смещения, ссылаясь на так называемое «несоответствие между величиной и красным смещением». Когда строится график зависимости звездных величин квазара от красного смещения по закону Хаббла, получается график с диффузным разбросом и без четкой линейной зависимости. Однако, поскольку абсолютные величины может быть независимо откалиброван только до верхнего предела с использованием ограничений размера, обусловленных изменчивостью и светимостью Эддингтона, вполне вероятно, что квазары демонстрируют различные светимости, которые не обязательно могут быть получены из таких упрощенных первых принципов. Арп, Бербидж и другие утверждают, что разброс на этих графиках еще раз подтверждает идею о том, что квазары имеют некосмологический составляющая их красного смещения, но почти все остальные в этой области признают, что квазары имеют переменную светимость.
  21. ^ Первый случай наблюдения родительских галактик вокруг квазаров был объявлен Гереном в 1983 году и опубликован в Материалы двадцать четвертого Льежского международного астрофизического коллоквиума. С. 489–493.
  22. ^ Прощай, Деннис (6 января 2014 г.). "Халтон Арп, 86 лет, умирает; астроном бросил вызов теории большого взрыва". Нью-Йорк Таймс.
  23. ^ Тан, Сумин; Шуанг Нань Чжан (2008). «Свидетельства против некосмологических красных смещений QSO в данных SDSS». arXiv:0807.2641 [астрофизик ].
  24. ^ Описание взглядов господствующей космологии на предложения Арпа по этому поводу см. В Jones, H. Что вызывает астрономическое противоречие? Астрономия сейчас Vol. 19, № 3, с. 58–61 (2005).
  25. ^ Космология плоского пространства-времени: единая структура для внегалактических красных смещений в Астрофизический журнал Авторы: J Narlikar и H Arp
  26. ^ «Когда он умер, он взял с собой целую космологию», - сказал Барри Ф. Мадор, старший научный сотрудник обсерваторий Карнеги в Пасадене, Калифорния. https://www.nytimes.com/2014/01/07/science/space/halton-c-arp-astronomer-who-challenged-big-bang-theory-dies-at-86.html
  27. ^ Ханнес Альфвен "Об иерархической космологии " (1983) Астрофизика и космическая наука ISSN  0004-640X, т. 89, нет. 2, январь 1983 г., стр. 313–324.
  28. ^ (См. IEEE Transactions on Plasma Science, выпуски в 1986, 1989, 1990, 1992, 2000, 2003, и объявление 2007 г. 2007 В архиве 28 сентября 2007 г. Wayback Machine Вот)
  29. ^ Майкл Лемоник (2003). Эхо Большого Взрыва. Издательство Принстонского университета. С. 63–64. ISBN  978-0-691-10278-8.

Библиография

  • Арп, Халтон, В гневе. Апейрон, Монреаль. 1998 г. ISBN  0-9683689-0-5
  • Ханнес, Альфвен Д., Космическая плазма. Reidel Pub Co., 1981. ISBN  90-277-1151-8
  • Хойл, Фред; Джеффри Бербидж и Джаянт В. Нарликар, Другой подход к космологии: от статической Вселенной через Большой взрыв к реальности. Издательство Кембриджского университета. 2000 г. ISBN  0-521-66223-0
  • Лернер, Эрик Дж., Большого взрыва никогда не было, Винтажные книги, 1992. ISBN  0-679-74049-X
  • Митчелл, Уильям К., Прощай, большой взрыв: Привет, реальность. Книги космического смысла. 2002 г. ISBN  0-9643188-1-4
  • Нарликар, Джаянт Вишну, Введение в космологию. Паб "Джонс и Бартлетт". ISBN  0-86720-015-4
  • Ператт, Энтони Л., Физика плазменной Вселенной. Springer-Verlag. 1991, ISBN  0-387-97575-6

Внешние ссылки и ссылки