Jeszcze bardziej koncepcyjne pytanie o wzajemne włączenie zasady kosmologicznej. Innymi słowy, zastanawiałem się, czy możliwe byłoby posiadanie Wszechświata, który byłby izotropowy, ale NIE jednorodny LUB Wszechświata, który był jednorodny, ale NIE był izotropowy.
Mój paskudny zmysł mówi mi, że możliwe jest, że Wszechświat może być istroskopowy, ale nie homogeniczny.
Z pewnością domyślnie, jeśli Wszechświat jest jednorodny, to znaczy, że musi być izotropowy?
cosmology
cosmological-principle
homogeneity
MichaelJRoberts
źródło
źródło
Odpowiedzi:
Żaden z dwóch przypadków nie jest całkowicie nie do pomyślenia:
Jednorodny, anizotropowy wszechświat
Wszechświat z galaktykami rozmieszczonymi równomiernie po całym, ale wszystkie wirują w tym samym kierunku. Ten wszechświat wyglądałby tak samo bez względu na miejsce zamieszkania, ale miałby pęd kątowy netto, więc patrząc w jednym kierunku zobaczyłbyś wszystkie galaktyki wirujące wzdłuż linii wzroku, a w innym kierunku zobaczyłbyś, że obracają się prostopadle do w tym kierunku.
Innym przykładem jest wszechświat, który został przeniknięty przez fale gęstości w jednym kierunku. W tym kierunku widać gęstość galaktyk naprzemiennie między wysoką a niską, a prostopadle do niej - stałą gęstość.
Wczorajsze artykuły na temat arXiv zawierały artykuł ( Schucker 2016 ), który omawia możliwość, że moglibyśmy żyć w innym typie jednorodnego, anizotropowego wszechświata, mianowicie takim, w którym obserwowane tempo ekspansji zależy od kierunku, w którym patrzysz. Nazywa się to „Wszechświatem Bianchi I” i nie jest jedynie hipotetyczną ciekawostką (chociaż wyniki tego artykułu nie są statystycznie nieistotne). Zobacz także odpowiedź @JonesTheAstronomer .
Niejednorodny, izotropowy wszechświat
Jak nauczył nas John Rennie, Wielki Wybuch nie nastąpił w żadnym momencie . Jednakże, jeśli to zrobił, a my się do życia w regionie centralnym, mogliśmy obserwować takie same we wszystkich kierunkach, ale widać stopniowo thinnening wszechświat, czy może rośnie do pewnego punktu, a potem maleje, w zależności od dokładnie jak to exsplosion doszło . Ten scenariusz będzie jednak oznaczać, że żyjemy szczególne miejsce we wszechświecie, która stałaby Kopernikus smutny. Jeśli wszechświat jest izotropowy z więcej niż jednego miejsca, musi być również jednorodny.
źródło
Większość ludzi będzie zadowolona z definicji UC Berkeley, która mówi, że jednorodny oznacza „wygląda tak samo w każdym miejscu”, a izotropowy oznacza „wygląda tak samo we wszystkich kierunkach” . I niektórzy wiedzą, że zgodnie z artykułem Neda Wrighta te atrybuty nie są takie same:
Mówi: „powyższy rysunek pokazuje jednorodny, ale nie izotropowy wzór po lewej stronie i izotropowy, ale nie jednorodny wzór po prawej stronie ”. Jednak, o ile wiem, takie zdjęcia po prostu nie dotyczą naszego wszechświata rozproszonego galaktykami.
Mój paskudny zmysł mówi mi, że jakiś facet w odległości 46 miliardów lat świetlnych mógłby powiedzieć, że wszechświat nie jest ani izotropowy, ani jednorodny. Ponieważ kiedy podnosi wzrok, połowa nocnego nieba jest czarna lub coś w tym rodzaju.
Zgadzam się z sednem tego. IMHO, jeśli obserwator widzi jednorodny wszechświat, widzi także wszechświat izotropowy. Tak, można znaleźć hipotetyczne scenariusze, w których wszechświat jest jednorodny, ale nie izotropowy. Ale są tylko hipotetyczne. I nie zapominajmy, że to tylko przypuszczenie . Gdybyś mieszkał w lesie, czy założyłbyś, że świat jest pokryty drzewami? Które wyglądają tak samo w każdym miejscu i we wszystkich kierunkach? To nie jest szczególnie naukowe założenie. Z tego co wiesz, jakiś facet mieszka niedaleko skraju lasu. Myślę, że lepiej powiedzieć, że po prostu nie wiemy .
źródło
W ramach ogólnej teorii względności istnieją ważne rozwiązania równań Einsteina, które są (a) jednorodne, ale anizotropowe i (b) niejednorodne, ale izotropowe (około jednego punktu).
Klasa (a) to kosmologie Bianchi, które najprościej są opisywane jako jednorodne płyny, które mają różne szybkości ekspansji w różnych kierunkach lub jakąś formę rotacji. Nie wydaje się, aby istniały proste opisy tych zagadnień, ale na poziomie technicznym trudno pokonać wykłady Cargese George'a Ellisa: http://arxiv.org/pdf/gr-qc/9812046.pdf
Rozwiązania klasy (b) to rozwiązania Lemaitre-Tolman-Bondi (LTB), które mają ten sam nierównomierny rozkład gęstości we wszystkich kierunkach wokół jednego punktu. Zobacz https://en.wikipedia.org/wiki/Lema%C3%AEtre%E2%80%93Tolman_metric
Nasz obecny wszechświat jest średnio zarówno jednorodny, jak i izotropowy, ale oba typy rozwiązań (a) i (b) odgrywają jednak ważną rolę w kosmologii.
źródło