DSR и "раздувание" Вселенной без раздувания.

[Котофеич]

-1-
В основе современной космологии лежит известная модель Линде-Старобинского
Модель инфляционной Вселенной
УФН Выпуск 10, 1984 А.Д. Линде РАЗДУВАЮЩАЯСЯ ВСЕЛЕННАЯ
http://ufn.ioc.ac.ru/archive/russian/ab ... t6140.html
http://www.astronet.ru/db/msg/1170612/node64.html
Эта модель содержит малоприятное предположение типа нарушения причинности на
самых ранних стадиях эволюции линденской вселенной.
Сфазированные осцилляции флюктуаций реликтового излучения в разных угловых масштабах (Сахаровские колебания). Это прямое указание на происхождение первичных флюктуаций внутри причинно-связанной области в доинфляционный период. В заключение кратко остановимся на широко обсуждающейся модели вечной инфляции. Суть ее заключется в том, что раз начавшись в каком-либо месте во Вселенной, инфляция не может остановится. Действительно, в отличие от радиоактивного распада, распад антигравитирующей субстанции в обычное вещество при инфляции приводит к экспоненциальному росту размеров области, занимаемой инфляцией, в которой область, занятая обычным веществом, экспоненциально мала (так как обычное вещество расширяется с замедлением, или даже на стадии динамической доминантности космологической постоянной с ускорением, но меньшим по сравнению с первоначальным). Таким образом авторами ИНФЛЯЦИИ утверждается, что вся Вселенная оказывается заполненной распадающейся инфляционной фазой, внутри которой существует бесконечно много причинно-несвязанных "островов" обычной материи ("наша Вселенная" - всего лишь один из таких островов).

Другой тип эволюции Вселенной без нарушения причинности, но приводящий к нужному
эффекту плоскотности дает котофеичевская квантовая теория гравитации с (котофеичевской) DSR в основе которой лежит нелинейное обобщение группы Лоренца сохраняющее планкоский масштаб lp и соответствующее котофеичевское обобщение эйнштейновского принципа эквивалентности один из вариантов которого предложил Смолин arXiv:hep-th/0112090
Метрика Котофеича имеет следующий вид
s^{2}=(x_{a}x^{a})/(1-(l_p) (cx_{0})^{-1})^{2}.
На временах t удовлетворяющих условию (lp)/ct<<1 очевидно имеем метрику Минковского.

[Котофеич]

-2-
Линде решает проблему горизонта,т.е. проблему макропричинности в данную космологическую эпоху. Эта проблема возникает в силу нарушения микропричинности на начальной (для классической космологии http://www.astronet.ru/db/msg/1188458) планковской стадии эволюции вселенной в которой при грубом подсчете имеется 10^{90} причинно не связанных областей внутри микроскопического состояния планковского размера lp :
http://www.astronet.ru/db/msg/1170612/node63.html#...
12.1.1 Проблема горизонта (проблема причинности)
Реликтовое излучение наблюдается изотропно со всех направлений на небе. После момента рекомбинации..........
Энтропия Вселенной внутри сегодняшнего горизонта
(1) S=10^{90},
а внутри горизонта в планковскую эпоху
(2) S_p= (m_p/T^{3})\sim1, где
(3) m_p=\sqrt[2]{\(h_{p}c_{p}/G_{p})}= \sqrt[2]{\(hc/G)}=10^{19}Gev.
Значит, столь "горячая" теперь Вселенная на самых ранних стадиях должна была бы состоять из независимых, причинно-несвязанных областей! Следовательно, в интересующем нас планковском объёме содержалось огромное число N_p=10^{90}, областей, причинная связь между которыми отсутствовала.
Отчего же тогда наблюдаемая картина так однородна и изотропна?
Это так называемый энтропийный парадокс классической космологии, который часто путают с проблемой горизонта, суть которой состоит в следующем :
http://www.astronet.ru/db/msg/1188458
В планковскую эпоху размер горизонта: \sim cH^{-1}=10^{-3}sm
Между тем, в эту же эпоху размер причинно-связанной области определялся всего лишь расстоянием l_{p}=c_{p}t_{p}=10^{-33}sm.Значит Вселенная на самых ранних стадиях должна была бы состоять из независимых, причинно-несвязанных областей Следовательно, в интересующем нас планковском объёме содержалось огромное число N_p=10^{90}, областей, причинная связь между которыми отсутствовала.Чтобы обеспечить требуемую однородность и изотропию во всём охваченном совр. наблюдениями объёме Вселенной, приходится постулировать, что в планковскую эпоху во всех указанных областях существовали одинаковые начальные условия.Если же была эпоха, когда масштабный фактор рос экспоненциально, любые изначально причинно-связанные области быстро "расходились" на расстояния >> чем размер горизонта \sim cH^{-1}. При достаточной длительности инфляционной стадии, весь охваченный наблюдениями объём Современной Вселенной оказывается результатом расширения единственной причинно-связанной области доинфляционной эпохи. В этом и состояла главная идея теории инфляции.
http://cosmo.labrate.ru/BBhistory.html
1.Наступила Планковская эпоха
Планковское время: t_{p}=10^{-43}sec . Через этот промежуток времени гравитацию можно рассматривать как классический фон, на котором развиваются частицы и поля, подчиняясь при этом законам квантовой механики. Имеется некоторая бласть размером около l_{p}=10^{-33}sm в поперечнике, которая гомогенна и изотропна. Температура T=10^32K. Начинается Инфляция. В хаотичной инфляционной модели Линде (Linde) инфляция начинается в момент Планковского времени, хотя она может начаться, когда температура упадет до той границы, при которой внезапно разрушится симметрия Великой теории объединения (GUT). Это происходит при температурах от 10^27 до 10^28K через 10^-35 секунд после Большого взрыва.
Очевидно инфляция решает проблему горизонта, но энтропийный парадокс классической космологии остается нерешенным, по крайней мере его решение в рамках
инфляционной модели представляется притянутым за уши
http://news.battery.ru/theme/science/?f ... d=21026327
В своём исследовании Кэрролл и Чен рассмотрели два амбициозных вопроса: почему время течёт всегда в одном направлении, и может ли Большой взрыв быть следствием энергетической флуктуации в пустом пространстве (что вполне соответствует известным физическим законам)?

На протяжении целого столетия вопрос временного вектора волновал учёных, поскольку, по словам Кэрролла, "большая часть фундаментальных законов физики не различаются в прошлом и будущем. Они симметричны относительно времени".

С этим вопросом тесно связана концепция энтропии, меры хаотичности Вселенной. Как около ста лет назад показал физик Людвиг Больцман, энтропия естественным образом прирастает с течением времени. "Можно превратить яйцо в омлет, но омлет в яйцо обратить ни в коем случае не получится", - говорит Кэрролл.

Непонятно, однако, по какой причине энтропия была столь мала в ранней Вселенной. Большинство учёных склонны оставлять решение этого вопроса "на будущее". Кэрролл и Чен не стали этого делать и отыскали ответ прямо сейчас.

Ранее исследователи, занимаясь вопросом Большого взрыва, исходили из предпосылки о том, что энтропия Вселенной есть величина конечная. Кэрролл и Чен утверждают, что энтропия Вселенной бесконечна и, соответственно, может бесконечно расти.

Чтобы дать вразумительное объяснение, почему Вселенная сегодня выглядит именно так, как она выглядит, необходимо принять во внимание процесс расширения. Теория расширения является дополнением к теории Большого взрыва, согласно которой за доли секунды после Большого взрыва Вселенная пережила масштабнейшее расширение.

Но тут есть одна проблема: для этого вся Вселенная должна была заключаться в микроскопической частице материи, имеющей весьма маловероятное строение - едва ли это можно назвать "случайно выбранным начальным состоянием".
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
При достаточной длительности инфляц. стадии весь охваченный наблюдениями объём Вселенной оказывается результатом расширения единственной микроскопической причинно-связанной области (планковского размера) доинфляц. эпохи.
При этом расстояния между двумя материальными частицами будут изменяться по закону
L(t)=L_{0}exp(Ht).Константа H есть постоянная Хаббла инфляц. стадии расширения, её значение заключено в пределах 10^{42}c^{-1}>H>10^{36}c^{-1}, т.е. оно гигантски превосходит совр. значение постоянной Хаббла.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Таким образом, на стадии инфляции, разлет материи происходит со сверхсветовыми скоростями
v(t)=L_{0}Hexp(Ht)
и с фантастическими ускорениями
a(t)=L_{0}H^{2}exp(Ht).
Тем не менее вопреки элементарному здравому смыслу, молчаливо предполагается, что
гомогенность и изотропия начального состояния сохраняются в такой ситуации и это
странно


Я утверждаю, что начальное состояние не должно никаким образом нарушить требование микропричинности (в любую космологическую эпоху, в процессе расширения вселенной) если для вычисления квантовых флуктуаций применяются методы обычной локальной КТП.

[Котофеич]

Понятие фундаментальной длины lp (энергии Ер),выражает гипотезу о том, что в ту или иную конкретную космологическую эпоху, физически не существует пространственных интервалов меньших некоторого lp (энергий больших Ер). Параметр lp , больше не предполагается постоянным, аможет меняться в зависимости от космологической эпохи, в результате фазового перехода, физический механизм которого я рассмотрю позже.
Инвариант s, как раз и отражает вышеуказанное свойство физической минимальности фундаментальной длины, поскольку функция
s^{2}=(x_{a}x^{a})/(1-(l_p) (cx_{0})^{-1})^{2}
в планковский момент времени tp=lp/c теряет смысл. Разумеется если на малых расстояниях "метрика" имеет вышеуказанный вид, то расширение вселенной начинается непосредственно из планковского состояния, а значит никакой инфляционной стадии в эволюции вселенной никогда не было и быть не могло.

[Someone]

Котофеич, а Вы читали следующее?

Э.Б.Глинер. Раздувающаяся вселенная и вакуумподобное состояние физической среды. УФН, 172, № 2 (2002), стр. 221 - 228.

Автор утверждает, что инфляционное раздувание - это никакое не раздувание, а чисто координатный эффект.

[Котофеич]

Someone писал(а):

Котофеич, а Вы читали следующее?

Э.Б.Глинер. Раздувающаяся вселенная и вакуумподобное состояние физической среды. УФН, 172, № 2 (2002), стр. 221 - 228.
Автор утверждает, что инфляционное раздувание - это никакое не раздувание, а чисто координатный эффект.

Читал, разумеется. Для интересующихся даю ссылку и аннотацию этой статьи.
http://ufn.ioc.ac.ru/russian/abst/abst0 ... 2_r.html#e

Обзор двух космологий, предполагающих, что наблюдаемая вселенная вначале была вакуумоподобна (т.е. космологическая среда была несингулярна и лоренц-инвариантна). В ранней, несингулярной фридмановской космологии, фридмановская вселенная возникает при фазовом переходе вакуумоподобной среды в обычную среду. В течение перехода возникающая обычная среда ускоряется (причина расширения вселенной) и, в терминах сопутствующей ей системы отсчета, расширяется, переходя в конечном счете к состоянию инерциального фридмановского разлета. В инфляционной космологии или, что то же, космологии раздувающейся вселенной, переходу к фридмановской вселенной предшествует раздувание вакуумоподобной вселенной - спонтанное увеличение ее протяженности на многие десятки порядков величины без или почти без изменения ее состава и плотности. Раздувание служит основой разнообразных сценариев: с космологической сингулярностью, рождением одной вселенной в недрах другой, мира в целом, как бесконечного множества вселенных... В данном очерке показано, что идея раздувания, видимо, ошибочна. При отказе от нее, применительно к наблюдаемой вселенной обе космологии, по существу, совпадают.
По моему это личное мнение автора и не более того.
Этот эффект о котором Вы говорите, разумеется хорошо известен и давно вошел в учебники
http://www.astronet.ru/db/msg/1174484/node6.html

Самое важное свойство решения де Ситтера состоит в том, что описываемое им пространство-время статично - оно имеет не зависящие от времени 4-инварианты. Это означает, что метрика де Ситтера может быть приведена к виду, при котором никакого расширения в ней нет. И действительно, мир, заполненный вакуумной энергией с постоянной и неизменной во времени и пространстве плотностью, и сам должен быть неизменным во времени и однородным в пространстве. В таком мире все события, т.е. четырехмерные точки, неразличимы, а это означает, что в нем нигде ничего не происходит, и потому этот мир вечен, неизменен и идеально симметричен по своим геометрическим свойствам.
При таких условиях должна существовать система отсчета, в которой метрический элемент решения де Ситтера не содержит зависимости от времени...

Тем не менее этот эффект является чисто координатным, только в том случае, если инфляция строится на основе стандартной физики и ОТО, которая допускает любые гладкие преобразования координат. Если подключить квантовую гравитацию, то появится квантовая аномалия, которая разрушит общековариантность модели и этот эффект раздувания станет уже физическим, но тогда приходится жертвовать эйнштейновским принципом эквивалентности. Я точно не знаю, рассматривают ли серьезные космологи, указанный Вами тонкий момент классической модели Линде, как ее недостаток или просто не обращают внимание на это дело... Серьезным возражением против инфляционной модели этот момент не является, но разумеется как минимум, это не есть хорошо с физической точки зрения.

http://ufn.ioc.ac.ru/russian/abst/abst0 ... 2_r.html#e

[Котофеич]

-3-
Таким образом, на стадии инфляции, разлет материи происходит со сверхсветовыми скоростями
v(t)=L_{0}Hexp(Ht)
и с фантастическими ускорениями
a(t)=L_{0}H^{2}exp(Ht).
Тем не менее вопреки элементарному здравому смыслу, молчаливо предполагается, что гомогенность и изотропия начального состояния в таких фантастических условиях сохраняются в такой ситуации и это странно
Какой из этого следует вывод Вывод состоит в том, что инфляционная стадия
расширения вселенной в обычную релятивистскую механику не запихивается.
В настоящее время имеются различные варианты DSR, которые основаны на правдоподобной гипотезе, согласно которой скорость света может неограниченно возрастать, если растет энергия фотонов. В таких обобщенных вариантах релятивистской
механики скорость движения частиц может превышать обычное номинальное значение скорости света в вакууме

[Котофеич]

Someone писал(а):

Котофеич, а Вы читали следующее?
Э.Б.Глинер. Раздувающаяся вселенная и вакуумподобное состояние физической среды. УФН, 172, № 2 (2002), стр. 221 - 228.
Автор утверждает, что инфляционное раздувание - это никакое не раздувание, а чисто координатный эффект.

Если говорить серьезно, отбросив чисто политический характер этой статьи, направленный против Линде, то модель Глинера имеет тот же самый принципиальный
недостаток, что и модель Линде. Обе эти модели не дают решения центральной проблемы
квантовой космологии, так называемой Проблемы Сингулярности. Оба исходят из
очень специального вида решений эйнштейновских уравнений гравитационного поля, которые не имеют сингулярности при t=0. Все остальное в их теориях это дело техники. Для того чтобы обосновать правомерность такого подхода, необходимо иметь последовательную теорию квантовой гравитации в рамках которой на достаточно строгом математическом уровне, нужно показать, что вклад классических сингулярных решений в фейнмановскую амплитуду действительно пренебрежимо мал. В настоящее время сколько нибудь строгие результататы в этом направлении отсутствуют. Так что оба сценария это чистейшей воды феноменология.

[Dolopihtis]

Котофеич писал(а):

Метрика Котофеича имеет следующий вид
s^{2}=(x_{a}x^{a})/(1-(l_p) (cx_{0})^{-1})^{2}.
На временах t удовлетворяющих условию (lp)/ct<<1 очевидно имеем метрику Минковского.

Не могли бы Вы указать преобразования координат , оставляющих это выражение неизменным. (Если таковые имеются).

[Котофеич]

Например для координаты t они такие
t^{'}=((\gamma(t-v_{z}z))/(1+\tau(\gamma-1)t^{-1}-\tau(\gamma)v_{z}z))
\gamma-стандартный Лоренц-фактор
\tau - планковское время.

[Аурелиано Буэндиа]

Котофеич писал(а):

Метрика Котофеича имеет следующий вид

$$ s^{2}=(x_{a}x^{a})/(1-(l_p) (cx_{0})^{-1})^{2} $$

.
На временах t удовлетворяющих условию (lp)/ct<<1 очевидно имеем метрику Минковского.

Так надо Вас понимать $x_ax^a=t^2-x^2-y^2-z^2$?

Ну, и по какому закону у Вас раздувается Вселенная, в частности, с законом Хаббла совпадает?

[Котофеич]

Вы правильно поняли $x_ax^a=с{t^2}-x^2-y^2-z^2$,где с это скорость света в современную космологическую эпоху. Если
(lp)/ct<<1 то очевидно что метрика

$$s^{2}=(x_{a}x^{a})/(1-(l_p) (cx_{0})^{-1})^{2}$$

совпадает с метрикой Минковского, а если (lp)/ct\to1 то функция

$$s^{2}=(x_{a}x^{a})/(1-(l_p) (cx_{0})^{-1})^{2}$$

неограниченно возрастает в окрестности каждой точки. Другими словами метрика
помнит о большом взрыве который когда то произошел. Никакого раздувания нет. От начала
планковской эпохи идет самое обычное фридмановское расширение. Просто скорость света
(на протяжении нескольких планковских времен) на много порядков превышала ее сегодняшнее значение,и причинно связанная область вселенной, успела перекрыть
современный горизонт видимости. Затем по мере расширения вселенная остывала и скорость
света очень быстро достигает современного значения. Есть еще другие механизмы падения
скорости света, использующие фазовые переходы, но это уже чисто технические детали.
Что касается переменной скорости света, так еще сам великий Дирак :shock: предполагал, что такое вполне возможно. А дирак это Вам не какой то там
Глинер. Поспорить с Дираком не решаться даже американские физики потому, что против
него они мало каши ели.
Ну можно как это теперь принято, притянуть за уши струный ландшафт и тягать оттуда
разные миры в любых количествах, но особой необходимости в этом нет и скорее всего
никогда и не возникнет.
Главное отличие от модели с раздуванием, состоит в том, что свойства метрики сильно
влияют как известно на процессы взаимодействия элементарных частиц и мою теорию рано
или поздно можно будет проверить в комнатных условиях. А вот насчет модели с раздуванием так это будет очень даже затруднительно...

[Dolopihtis]

Котофеич писал(а):

:evil: Например для координаты t они такие
t^{'}=((\gamma(t-v_{z}z))/(1+\tau(\gamma-1)t^{-1}-\tau(\gamma)v_{z}z))
\gamma-стандартный Лоренц-фактор
\tau - планковское время.

Здесь наверное какая-то неточность, т.к. третье слагаемое в знаменателе размерное, а первые два нет.
И почему Вы пишите выражение для метрики без знаков дифференциала ? В этом есть какой-то смысл?
Вы проверяли, имееют ли Ваши преобразования групповые свойства ?

[Котофеич]

Да там неточность. Просто я случайно вытащил из своей волшебной шляпы не того
кролика да еще и с ошибкой. Ну ничего страшного, вот правильные преобразования
t^{'}=(1/2) (\gamma(t-v_{z}z))/(1-\tau(t^{-1}) + \sqrt{(1/4)[(\gamma(t-v_{z}z))/(1-\tau(t^{-1})]^{2}- \tau(\gamma(t-v_{z}z))/(1-\tau(t^{-1}))}
Что касается метрики, то ее очевидно нельзя записать в дифференциалах. Я же подчеркнул, что она сингулярна в окрестности каждой своей точки. В дифференциалах можно записать далеко не всякую метрику.

[Котофеич]

Другие типы метрик и преобразований, можно посмотреть например в этой статье arXiv:gr-qc/0303067

[Котофеич]

-4-
На самом деле это не только странно но и неправильно. Инфляционная космология
полностью придерживается всех стандартных постулатов классической физики, в частности
предполагается, что на инфляционной стадии максимальная скорость распространения всех
взаимодействий ограничена каноническим значением скорости света с и одновременно
постулирует возможность сверхсветовых скоростей для массивных частиц
Таким образом на стадии инфляции причинность нарушена самым грубым образом. Спрашивается каким образом после оканчания инфляции, гомогенность и изотропия доинфляционного состояния могли сохраниться Да никак не могли, просто это дополнительный постулат, который принят без доказательства. Таким образом проблема
горизонта в инфляционной теории, по большому счету, остается нерешенной.
-5- Вторая центральная проблема которую берется решать инфляционная космология,
это проблема плоскостности нашего мира.
http://www.astronet.ru/db/msg/1170612/n ... 0000000000
Эта проблема решается инфляционным сценарием, который раздувает вселенную до шарика
фантастических размеров, в результате чего наш мир оказался не только плоским, а даже
очень плоским.
Однако на самом деле, статус этой проблемы очень спорный и скорее всего ее просто нет.
Проблема плоскостности нашего мира, это просто следствие неограниченной экстраполяции
ОТО на слишком большие масштабы, для которых ее применимость становиться очень спорной. Согласно гипотезе Эйнштейна, гравитация определяет не только 1.локальную геометрию нашего мира, но и 2.геометрию вселенной в целом. С этим трудно согласиться,
поскольку это работает только в предположении, что масса всей материи под горизонтом
достаточно велика. Нет никаких особых оснований считать, что геометрия под горизонтом и
вправду фридмановская. Но гипотеза о том что решения де Ситтера имеют прямой космологический смысл, так это уже полнейший произвол
http://www.astronet.ru/db/msg/1170612/node64.html (Тайм аут).