Mitä jos kaikki aine kutistuu, sen sijaan että maailmankaikkeus laajenisi?

[Hypsicles]

Mitä jos kaikki aine kutistuu sen sijaan, että maailmankaikkeus laajenisi?

Tässä on teoria siitä, voisiko pimeän energian selittää sillä, että sen sijaan että maailmankaikkeus laajenisi, kaikki aine kutistuu. Ajatus on outo, mutta se antavan tietyin lähtöoletuksin (muutos eli transformaatio tapahtuu juuri tietyllä tavalla) samanlaisia tuloksia kuin maailmankaikkeuden laajeneminenkin - ainakin periaatteessa.

Merkittävät kolme eroa ovat se, että

1 - Jos kaikki aine transformoituu ominaisajan funktiona, täytyisi olla olemassa eri tavalla transformoitunutta ainetta,

2-  Etäisyysekspansio: Taivaankappaleiden väliset välimatkat näyttävät kasvavan - koska aineen kutistuminen ei vedä taivaankappaleita mukaansa, ne jäävät paikoilleen, jolloin kutistuva havaitsija näkee kaikkien taivaankappaleiden välisten välimatkojen kasvavan. nimitän tätä ilmiötä etäisyysekspansioksi

3- Kutistuva havaitsija näkee kaukana avaruudessa ja samalla menneisyydessä olevassa aineessa transformaatioeron suhteessa hänen omaan aineeseensa, ja tämä transformaatioero saa aikaan samanlaisia ilmiöitä kuin laajenevan maailmankaikkeuden menneisyyttä tarkkaileva havaitsija näkee: esimerkiksi aikadilaation, punasiirtymän ja luminositeetin vähenemisen.



VILT - Transformaatio ja Hiukkaskontraktiolaki

Käytän mallissa hypoteettista ilmiötä nimeltä "avaruusajan paikallinen isotrooppinen ja homogeeninen transformaatio, joka on nopeusinvariantti ja Planck-invariantti ", jota voi kuvata kolmella yhtälöllä:
1. dt'/dt0 = L(t)                aikayksikön muutos
2. ds'/ds0 = L(t)               pituusyksikön muutos
3. dp'/dp0 = 1/ L(t)          liikemääräyksikön muutos

Nopeus ja planck invariantti tarkoittavat ainoastaan sitä että kaikki nopeudet ja planckin vakio säilyvät transformaatiossa invariantteina.

Ja sitten teen alkuoletuksen että kaikki maailmankaikkeudessa oleva aine kutistuu tällä transformaatiolla siten, että funktio L(t) pienenee eksponentiaalisesti suhteessa aineen ominaisaikaan:

L(t) = L(t0) exp [-k (t-t0)]                Hiukkaskontraktiolaki


Suhteellisuusperiaatte, ja luonnonlakien skaalasiirtymä

Oletan että tämä transformaatio täyttää paikallisen luonnonlakien suhteellisuusperiaatteen: paikallinen havaitsija mittaa kaikki paikalliset luonnonlait normaaleiksi, ja hän ei pysty päättelemään tekemällä paikallisia mittauksia, onko hän transformoituneen alueen sisällä vai ei. Kerroin L voi saada ainoastaan suhteellisia arvoja, sillä ei ole olemassa absoluuttista arvoa.

Suhteellisuusperiaatteen vuoksi transformoituvan kohteen, kuten hiukkasen, kaikki luonnonlait kokevat skaalasiirtymän, ja luonnonlaeilla on skaalaeroa suhteessa transformoituneen alueen ympäristöön.

Tämän skaalaero-ilmiön avulla pystyn selittämään kosmologiset ilmiöt, kuten punasiirtymän, luminositeetin laskun ja aikadilaation, olettaen että kaikki aine kutistuu sen ominaisajan funktiona.


Transformaatioyhtälöt kaikille suureille ja luonnonvakioille

Kolmen pääyhtälön avulla ja olettamalla että transformaatio noudattaa paikallista suhteellisuusperiaatetta, ja käyttämällä eri suureiden määritelmiä ja tunnettuja fysiikan lakeja, voi dimensioanalyysin avulla muodostaa muunnosyhtälön kaikille mahdollisille mitattaville suureille:
- nopeudet v'/v = 1 ovat invariantteja
- Planckin vakio h'/h = 1 on invariantti
- kulmaliikemäärä J = mrv : J'/J on invariantti
- taajuus: f'/f = 1/L
- aallonpituus l'/l = L
- massat :  m'/m = 1/L
- Energiat: E'/E = 1/L
- tiheydet: p'/p = 1/L^4
- kiihtyvyydet: a'/a = 1/L
- paikalliset voimat F'/F = 1/L^2
- paikalliset tehot: P'/P = 1/L^2
- sähkövaraukset: Q'/Q = 1/L
- gravitaatiovakio: G'/G = L^2
- Coulombin vakio k'/k = L^2
- Sähkökenttä ja magneettikenttä: E'/E = B'/B = 1/L


Esimerkki. kertoimella L=0.5 kutistunut avaruusalus

Seuraava esimerkki osoittaa kärjistettynä miten oudosta ilmiöstä VILT- transformaatiossa on kysymys.

Oletetaan, että avaruusalus on jotenkin onnistunut kontraktoitumaan VILT- transformaatiolla kaksi kertaa pienemmäksi, ja tämä saapuu maahan. Mikäli transformaatio noudattaa suhteellisuusperiaatetta, Avaruusmatkustaja tekee seuraavat havainnot maapallon pinnalla:

-Maapallon halkaisija on 24000 km ja sen tilavuus on 8 kertaa suurempi
-Maapallon pinnalla oleva putouskiihtyvyys on 4.95 m/s^2 eli kaksi kertaa pienempi
-Pakonopeus maan pinnalla ei ole muuttunut miksikään.
-Ilman lämpötila on 150 Kelviniä
-Maankuoren aineen tiheys on 16 kertaa pienempi
-Auringon säteilyteho on 100W/m^2 eli neljä kertaa pienempi
-Kaikki maan asukkaat ovat kaksi kertaa hitaampia ja kellojen sekuntiviisari lyö joka toinen sekunti

Maan pinnalla oleva "tavallinen havaitsija" mittaa avaruusmatkustajassa mm. seuraavat muutokset
- matkustajan rannekello käy kaksi kertaa nopeammin
- matkustajan massa on kaksi kertaa suurempi
- avaruusaluksen polttoainesäiliössä on kaksi kertaa enemmän energiaa
- matkustajan aineen tiheys on 16 kertaa suurempi
- matkustajan lämpötila on 600 kelviniä


Sovitus Hubblen lakiin

Hiukkaskontraktiolain kertoimelle k voi saada arvion sovittamalla se Hubblen lakiin

Hubblen laki: (1+z)/z = (1 +H0t)
-mikäli Hubblen laki johtuisi ainostaan hiukkaskontraktiosta:
(1+z)/z = (1+kt) 
=> k(min) = H = 2.20 * 10^-18 [1/s] = 6.93 * 10^-11 [1/vuosi]




VILT-transformaatio ja suhteellisuusteoria eivät ole ainakaan ristiriidassa

Tämä VILT transformaatio ei muuta Einsteinin kenttäyhtälön muotoa, eikä myöskään Minkowskin, Schwarchildin, tai Robertson-Walker metriikan viivalementin neliön muotoa. Tämä johtuu siitä, että näissä yhtälöissä olevat eri suureet ja vakiot muuntuvat juuri sopivalla tavalla siten, että esimerkiksi viivaelementin neliö muuntuu seuraavasti:

ds^2  -> d(Ls)^2 = L^2 ds^2

Ja Einsteinin kenttäyhtälössä kaikki termit muuntuvat seuraavasti:

R -> R/L^2

Erityisen suhteellisuusteorian Lorentzin gammakerroin on myös invariantti, koska se on riippuvainen vain nopeudesta, joka säilyy VILT transformaatiossa invarianttina.

VILT- muunnos ei siis ole ainakaan ristiriidassa suhteellisuusteorian kanssa, kun sen kaikki yhtälöt säilyttävät muotonsa.



Isotrooppinen kutistuminen on mahdollista vain vahvasti sidotuissa systeemeissä

Nämä yllä olevat yhtälöt ovat voimassa luonnollisesti vain silloin, kun kohde on muuntunut isotrooppisesti ja homogeenisesti. Jos kaikki hiukkaset kutistuvat isotrooppisesti, makroskooppinen systeemi kutistuu hiukkasten mukana vain silloin, kun siinä olevat sidosvoimat ovat riittävän suuria.

Oletan, että tavallisessa kiinteässä aineessa olevat sidosvoimat ovat suuria, ja taas tähtijärjestelmissä ja planeettajärjestelmissä taivaankappaleiden väliset sidosvoimat ovat hyvin pieniä hiukkasten kutistumisilmiöön nähden.


Etäisyysekspansio

Tähtijärjestelmissä kaikki tähdet ja planeetat kutistuvat siis toisistaan erillään siten, että niiden välimatka ei muutu. Tämä seikka aiheuttaa sen, että kutistuva havaitsija mittaa kaikkien taivaankappaleiden välisen etäisyyden kasvavan ajan funktiona.
Käytän tälle ilmiölle nimitystä etäisyysekspansio. Etäisyysekspansio on siis näennäinen efekti, joka johtuu kutistuvan havaitsijan oman pituusmitan kutistumisesta ja siitä, että taivaankappaleiden välimatka ei muutu aineen kutistuessa:


Etäisyysekspansio : R(t) = R(t0) exp (k(t-t0)) = R(t0) [ 1 + k(t-t0)]

kutistuvan havaitsijan aika: dt' = exp(kt)dt => t' = (1/k) [exp(kt) - 1]

=> kutistuvan havaitsijan aikaa R'/R0 = [(t'-t'0)k +1]    (Lineaarinen riippuvuus)

Etäisyysekspansio on pieni, mutta mitattavissa oleva ilmiö, ja suhteellinen etäisyyden muutos on:

[R(t)-R(t0)]/R(t0) = k(t-t0) = 6.93 * 10^-11 [1/vuosi] Hubblen lakiin sovituksen perusteella

Tässä on taulukkoa aurinkokunnassa olevien etäisyyksien etäisyysekspansiosta:
-jos k= 6.93*10^-11 [1/vuosi]:
- Kuu - maa :                                   (384400km)        -  2.64 cm/vuosi
- Jupiter- kallisto                             (1882700km)      -  13.04 cm/vuosi, 0.60cm/periodi
- Aurinko - Maa                               (150milj.km)        - 10,4 m /vuosi
- Aurinko - Jupiter                           (778.55milj.km)   - 53.95 m/ vuosi
- Aurinko - Neptunus                      (4498.5 milj.km)  - 311,75m/vuosi, 51376m/ periodi

Pitkillä aikaväleillä etäisyysekspansiosta tulee merkittävä ilmiö:
1mrd vuotta   - 6.93 %
2mrd vuotta   - noin 11.5 %
5mrd vuotta   - 14.2 %
10 mrd vuotta - noin 100 %

Ja esimerkiksi aurinko on viimeisen miljardin vuoden aikana siirtynyt radallaan 7% ulospäin linnunradan keskustasta.


Planeettojen kiertoajat:

Kutistuvan havaitsijan aika: dt' = exp(kt) dt  => t' = (1/k) [exp (kt) -1] ,  exp(kt) =(t'k+1)

Planeetan radan etäisyysekspansio, kutistuva havaitsija: R'=R0 exp (kt) = R0 (t'k +1)


Etäisyysekpansion vuoksi mustat aukot näyttävät kasvavan itsestään

Tämä tulos perustuu karkeaan arvioon siitä, että mustan aukon tapahtumahorisontin pinnalla aika ei kulu.

Oletetaan, että kaikki aine mustassa aukossa on kerääntynyt sen tapahtumahorisontin pinnalle ohueksi kerrokseksi. Tällöin voi ajatella, että mustan aukon pinnan ominaisaika ei kulu juuri yhtään. Tästä seuraa hiukkaskontraktiolain mukaan se, että mustat aukot eivät kutistu lainkaan kaiken muun aineen kutistuessa.

Kutistuva havaitsija havaitsee mustalle aukolle etäisyysekpansion, jonka mukaan sen säde kasvaa:

R(t)/R0 = exp(kt) = (1 + kt')    (t' on kutistuvan havaitsijan aikaa)

VPILT - muunnosyhtälöiden mukaan mustan aukon tapahtumahorisontin massa ja gravitaatiovakio myös muuttuvat:

m'/m0 = 1/L
G'/G = L^2

näiden muutosten yhteisvaikutus on se, että mustan aukon gravitaatiovaikutus kasvaa, aivan kuin se olisi saanut jostain lisää massaa kertoimella:

m(apparent)/m0 = L
L = exp(kt) = (1 +kt')


Kosmologiset havainnot

Oletetaan, että maailmankaikkeudessa oleva aine on joskus menneisyydessä ollut samaa VPILT kokoa.
Koska kaikki aine kutistuu ajan funktiona, kutistuva havaitsija havaitsee kauas avaruuteen ja valon äärellisen nopeuden vuoksi menneisyyteen katsoessa, että kaukana olevalla aineella on ollut transformaatioeroa suhteessa nykyiseen aineeseen:

L = exp (k(t-t0)) = exp (kD/c)  , missä D on etäisyys kohteeseen silloin, kuin se oli emittoinut valoa

,missä D on kiinteässä koordinaatistossa valon kulkema matka.

Kutistuvan havaitsijan mittaama valon kulkema matka D' on hieman tätä suurempi:

D' = D exp (kD/c)    - D' ja D ovat lähellä toisiaan koska (k/c) on pieni

Fotonin ominaisaika ei kulu, jolloin se näyttää säilyttävän saman transformaatiokoon, kuin se aine, joka on emittoinut fotonin. Tämän vuoksi maassa oleva kutistuva havaitsija mittaa seuraavat asiat tässä valossa:

punasiirtymä (1+z)/z = L = exp (kD/c) = ( 1 + kD/c)

ohuen valonsäteen poikkileikkauksen kasvu D'/D0 = L = exp (kD/c) = (1+kD/c)

aikadilaatio T'/T = 1/L = exp (-kD/c) = (1 - kD/c)

Luminositeetin lasku: L'/L0 = 1/L^2 = exp (-2kD/c) = ( 1-2kD/c)

nämä yhdessä saavat aikaan sen, että pintakirkkaus pienenee suhteessa (1+z)^-4 , mikä on ns. Tolman - testi

Kutistuva havaitsija havaitsee myös seuraavat asiat kaukana olevassa kohteessa:
- taivaankappaleet näyttävät olleen lähempänä toisiaan, koska menneisyydessä on ollut vähemmän etäisyysekspansiota
- kaikki luonnonlait ovat olleet skaalasiirtyneet isompaan mittakaavaan kuin nykyään.

Esimerkiksi gravitaatiovoimat ja kaikki kiihtyvyydet näyttävät olleen heikompia: F'/F = 1/L^2 , a'/a = 1/L


Eri tavalla transformoitunut aine

Hiukkaskontraktiolaista seuraava kaikkein mielenkiintoisin ennuste on, että täytyisi olla olemassa eri tavalla transformoitunutta ainetta.

Vaikka kaikki aine olisi alunperin ollut samassa transformaatiokoossa, koska hiukkaskontraktiolaki riippuu aineen ominaisajasta, paikalliset aikadilaatiot ovat aiheuttaneet vuosimiljardien kuluessa transformaatioeroja eri paikoissa olevien aineiden kesken.

Alla on arviota aikadilaatioista erilaisissa tähitieteellisissä kohteissa:

-Linnunradan tähdet : 300km/s , aikadilaatioero noin 5*10^7 -> transformaatioero 3.46 * 10^-11/Myr
-Hypernopeat tähdet: 900km/s, aikadilaatioero noin 10^-6     -> transformaatioero 3.1   * 10^-10/Myr
-Galaksit: 3000km/s                  , aikadilaatioero noin 5*10^5  -> transformaatioero 3.46 * 10^^-9/Myr
-Relativistiset suihkut lähes c   , aikadilaatioero noin 0.1           ->transformaatioero  max 6.93*10^-5/Myr   
- Neutronitähdet                      , aikadilaatioero noin 0.3
- Mustat aukot                         , aikadilaatioero 1                       ->transformaatioero 6.93*10^-5/Myr



Kokeita Aurinkokunnassa


Maata kiertävän satelliitin atomikello edistää

Maata kiertävän satelliitin aikadilaatiero maan pintaan nähden on noin (1 + 7 * 10^-10).

Hiukkaskontraktiolain mukaan maata kiertävä satelliitti saa vähitellen transformaatioeroa maan pinnalla olevaan aineeseen nähden:

L = (1 + (t'/t0)kdt) , jossa (t'/t0)k = 4.85 * 10 ^-21 [1/yr]

transformaatioeron vuoksi satelliitissa oleva atomikello alkaa vähitellen edistää.


Kaukana olevan avaruusluotaimen lähettämä signaali

Otetaan esimerkiksi New Horizons -luotain, jonka parametrit ovat tällä hetkellä noin:
v= 13.78 km/s
D = 50 AU

Luotaimella on sen suhteellisesta nopeudesta johtuva aikadilaatioero noin 1.056 * 10^-9

Kun luotain lähettää signaalin maahan, maassa oleva aine kutistuu hiukkaskontraktiolain mukaan signaalin kulkuaikana, jonka vuoksi maapallon havaitsija näkee luotaimella ja sen signaalilla olevan transformaatioeron:

L = exp(kD/c) = (1 + kD/c) = 5.504 * 10^-14

Tämä transformaatioero lisää maassa havaittua luotaimen aikadilaatiota.

Koska maapallolla käytettävä pituusmitta kutistuu signaalin kulkuaikana, maapallolla olevat havaitsijat havaitsevat signaalissa myös viiveen. (Tämä viive on siis näennäinen havainto, joka johtuu maapallon ajankulun nopeutumisesta):

Delay = DkT/c  = k(D/c)^2 = 1.377 * 10^-9s (?)


Puutteita

1. Friedmannin yhtälö on vielä johtamatta.

2. En ole vielä varma, voiko etäisyysekspansiota - (joka on siis näennäinen efekti joka johtuu havaitsijan oman mittatikun kutistumisena), pitää samanlaisena komponenttina kuin pimeä energia.

3. Onko etäisyysekspansio, korjaustermit gravitaatioon ja eri tavalla transformoitunut aine hyviä selityksiä selittämään pimeän aineen ongelma? Onko ilmiöiden suuruusluokka oikea?

4. Onko olemassa jokin syy mikä tekee VPILT - transformaatiosta mahdottoman?

-Kiitos mielenkiinnosta:)

[mistral]

sende: 4. Onko olemassa jokin syy mikä tekee VPILT - transformaatiosta mahdottoman?


Miten energian säilymislaki, rikotaanko sitä?

[Hypsicles]

Vastaan huolella näihin kysymyksiin.

Energian säilymisestä

Säilyykö energia transformaatiossa ja mikä on transformaation energialähde?

Tässä on päättelyketju:

Jos kaksi erimerkkistä varausta, jotka vaikuttavat toisiinsa Coulombin voimalla kontraktoituvat, mutta niiden etäisyys ei muutu, niiden välinen Coulombin voimavaikutus säilyy samana, koska vuorovaikutusvakion muutos ja massojen tai varauksien muutokset kumoavat toisensa. (kQ1Q2)'/(kQ1Q2) = 1 .

Jos systeemi nyt kutistettaisiin pakolla kokoon joka vastaisi isotrooppista kutistumista, systeemin pitäisi säteillä tämä energiaero pois säteilynä. Aineen isotrooppinen kutistuminen on näin pääteltynä siis eksoterminen prosessi.
Päättely varmaankin pätee kaikkiin vetovoimiin.


koordinaatistoista

Kiinteä koordinaatisto ja kutistuvan havaitsijan koordinaatisto:

Tässä kosmologiassa voi määritellä kaksi erityyppistä koordinaatistoa, kiinteän koordinaatiston ja kutistuvan havaitsijan mukana kutistuvan koordinaatiston.


1. kiinteä koordinaatisto

Kiinteässä koordinaatistossa aika,pituusmitta ja liikemäärämitta pysyvät vakioina:

dt=vakio   , ds=vakio  , dp=vakio

Kiinteän koordinaatiston skaalakoon voi määritellä siten, että se on nyt L=1, tai jollakin muulla ajanhetkellä L=1.

Kaikki aine näyttää kutistuvan ja transformoituvan ajan funktiona hiukkaskontraktiolain mukaan ja saavan skaalaeroa suhteessa kiinteään koordinaatistoon:

Hiukkaskontraktiolaki: L(t) = L(t0) exp (-k(t-t0))


2. kutistuvan havaitsijan koordinaatisto,

Kutistuvan havaitsijan koordinaatistossa pituusmitta, aikamitta ja liikemäärän mitta transformoituvat havaitsijan mukana.

Kiinteään koordinaatistoon nähden muutokset ovat:

dt'= L dt   , ds' = L dt  ,  dp' = dp/L   , L= exp(-k(t-t0))

Suhteellisuusperiaatteen vuoksi kutistuva havaitsija ei havaitse paikallisissa luonnonlaeissa mitään muutoksia, ja hän mittaa itse oman aikayksikön, pituusyksikön ja liikemääräyksikön olevan vakioita.

Kutistuva havaitsija mittaa kiinteän koordinaatistossa vastakkaiset muutokset:

dt/dt' = 1/L , ds/ds' = 1/L , dp/dp' = L

dt' = exp(kt) dt => t' = (1/k)[exp(kt)-1] , exp(kt) = (t'k+1)   t' on kutistuvan havaitsijan aikaa

Koska lähes kaikki aine kutistuu samaa vauhtia, kutistuva havaitsija ei näe lähistössä olevan aineen transformaatiota. Mutta jos jollain aineella on relativistisa aikadilaatioeroja, kutistuva havaitsija havaitsee tällaisen aineen laajenevan suhteessa omaan koordinaatistoon:

L_rel = exp [(1-D)kt]   , missä D on relativistista aikadilaatiota kuvaava kerroin 0 < D < 1

Kutistuva havaitsija mittaa etäisyysekspansion, taivaankappaleiden välisen etäisyyden kasvavan:

R(t)/R0 = exp (kt) = (t'k +1)    t' on kutistuvan havaitsijan aikaa


Kaukana olevan kohteen transformaatioero menneisyydessä

Kummassakin koordinaatistossa kaukana oleva aine näyttää olleen vähemmän kutistunutta.

Kaukana olevan kohteen suhteellinen transformaatioero verrattuna lähempään kohteeseen on:

L_relative distant =  exp (KT) = exp(kD/c) = (1+ kD/c).

, missä T on aikaero kiinteässä koordinaatistossa, D on valon kulkema matka kiinteässä koordinaatistossa, ja T on aikaero   D = cT

Kutistuvassa koordinaatistossa valon kulkema matka D' on hieman pitempi:

D' = D exp (kD/c)

ajankulku kutistuvan havaitsijan koordinaatistossa:

dt' = exp (kt) dt => t' = (1/k) [exp(kt) -1]  , exp(kt) = (t'k+1)


Gravitaatiosta    editoitu

En ole varma mitä tarkoitit, ilmeisesti sitä että newtonin gravitaatiolaki ei tarkalleenottaen riipu kappaleiden välisestä etäisyydestä vaan efektiivisestä etäisyydestä.

F = G Mm/R^2    , missä R on efektiivinen etäisyys

(Poistettua tekstiä, Alunperin kirjoitin että gravitaatioon tulee korjauskerroin exp (kR/c) johtuen viiveestä T=R/c)

[Hypsicles]

Tekstissä on ollut joitakin virheitä.