Имеет ли смысл измерять время от Большого взрыва до момента испускания реликтового излучения?

Ответ состоит из двух частей.

Во-первых, когда в космологии люди используют фразу «с момента большого взрыва», они обычно имеют в виду «с какого-то очень раннего момента, такого как эра Планка». Нельзя проследить время сразу до сингулярных условий, которые не были бы четко определены, но в этом нет необходимости. Просто скажите: «Мы будем проводить измерения с какого-то раннего момента, когда у нас будет четко определенное представление о времени, после того как плотность и температура установится достаточно, чтобы квантовая гравитация не понадобилась».

Во-вторых, используемая здесь временная переменная появляется в уравнениях поля ОТО, обычно в подходящей приближенной версии, такой как уравнения Фридмана. Это означает, что это собственное время в любом заданном пространственном положении, и, следовательно, оно также соответствует времени, которое появляется в расчетах физики элементарных частиц в любом заданном пространственном положении.

Следующее предназначено специально для ответа на два вопроса, которые вы задали.

«В общей теории относительности это [Вселенная была невероятно плотной, тяжелой и богатой энергией] влияет на время, но насколько сильно?»

«Имеет ли смысл считать эти 380 000 лет».

Если вы хотите рассчитать физические параметры (скажем, температуру, или масштабный коэффициент, или долю атомов, которые являются газом) в гораздо более позднем возрасте, скажем, в миллиард лет или больше, то игнорирование 380 000 лет не повлияет на вашу оценку. результатов очень много. Если вы хотите вычислить значение (скажем, например, температуру, или масштабный коэффициент, или долю атомов, являющихся газом) во время различных фаз перехода от всех атомов, являющихся плазмой, ко всем, являющимся газами, то достаточно точное приближение соответствующий возраст (который будет около 380 000 лет) имеет решающее значение.

Обычно при наличии массивных частиц можно говорить о шкале времени, заданной их массой.$t_C = \lambda_C /c$где$\lambda_C = h/mc$– длина волны Комптона.

Однако это была эпоха, когда электрослабый фазовый переход еще не происходил. В ту эпоху ожидаемое значение поля Хиггса было равно 0, и, следовательно, все частицы были безмассовыми. В данном случае универсальной шкалы времени нет, она неопределима. Физика того времени была просто масштабно-инвариантной:$t \to at$приведет к тому же. Следовательно, до фазового перехода фактически невозможно правильно измерить время.

Даже в этом случае метрика FLRW определяется с помощью координат, движущихся вместе, но каждая частица движется со скоростью$c$в каждом кадре. Мы не можем просто двигаться вместе с частицей, потому что мы не можем найти систему покоя для этой частицы. Более того, поскольку они безмассовые, все они движутся по нулевым геодезическим:$ds^2=0=c^2 d\tau^2$где$\tau$самое подходящее время. Отсюда мы видим, что$d\tau = 0$, так какое собственное время какой частицы мы можем преобразовать в космическое время? Ни один из них!

Когда-то можно было построить облако частиц и использовать его центр масс в качестве движущихся частиц, но в теории масштабных инвариантов бесполезно измерять расстояния. Так что этот метод тоже не работает.

Говорить о времени, столь близком к Большому Взрыву, весьма нетривиально.