Почему гиперсфера серьезно не рассматривается космологами как лучшая модель общей формы Вселенной?

Космологи, кажется, не рассматривают всерьез гиперсферу как лучшую модель Вселенной, хотя время от времени упоминают ее в качестве кандидата. Если присмотреться, то кажется, что он очень хорошо подходит.

Поверхность гиперсферы трехмерна и не имеет границ, как и наша Вселенная. И если предположить, что радиус гиперсферы составляет 13 820 миллионов световых лет и увеличивается со скоростью света, то можно рассчитать скорость расширения Вселенной (которую мы все знаем как постоянную Хаббла). Это будет скорость, с которой увеличивается окружность гиперсферы (2 pi c), деленная на длину окружности гиперсферы (2 pi R). Таким образом, это будет (2 pi c)/(2 pi R) или (c/R).

Подставляя числа, мы получаем 21 693 м/с/Mly, а после умножения на 3,2615 для преобразования в мегапарсекы и деления на 1000 для преобразования в километры получается 70,75 км/с/Мпк (это единицы для постоянных астрономов Хаббла, таких как использовать). Принятое в настоящее время значение постоянной Хаббла составляет около 71 км/с/Мпк.

Таким образом, модель гиперсферы очень хорошо соответствует фактам, но космологи не принимают эту модель. Каковы возражения космологов против гиперсферной модели Вселенной? Какие факты или наблюдения не соответствуют модели гиперсферы?

Ответ только по ссылке: это было мнение Эйнштейна (хотя мне потребовалось бы некоторое время, чтобы найти цитату), но оно не согласуется с наблюдаемой плоскостностью Вселенной .
Поверхность гиперсферы искривляется в четвертом измерении, а не в наших трех измерениях. Если предположить, что свет движется по изогнутой траектории в четырехмерном пространстве вдоль поверхности гиперсферы, то нам может показаться, что он движется по прямой линии, не так ли? Я не знаю, как ученые измерили плоскостность, но кажется, что если они будут использовать свет, они не смогут обнаружить кривизну в четвертом измерении. Поэтому, пока ученые не покажут, что могут измерять кривизну в четвертом измерении, результаты плоскостности нельзя использовать для опровержения модели гиперсферы.
@ DG123: В своем комментарии вы, кажется, неправильно понимаете, как работает общая теория относительности. Он в основном использует кривизну пространства-времени в 3+1 измерениях, он не предполагает, что что-то встроено в многомерное пространство, а кривизна, о которой он говорит, является внутренней, а не внешней, поэтому в ней нет части, которую физически невозможно обнаружить из внутри пространства-времени.
Кривизну можно измерить, например, подсчитав количество галактик на определенном расстоянии от вашего положения. В плоской вселенной он растет как р 3 . В замкнутой вселенной она поднимается медленнее с расстоянием. Во Вселенной с отрицательной кривизной она поднимается быстрее. (Не то, чтобы подсчет галактик был отличным способом измерения кривизны из-за того, что мы оглядываемся назад: на очень больших расстояниях вы не увидите галактик, потому что вы смотрите на время до их образования, чтобы дать общее представление). Дело в том, что существует множество эффектов кривизны, которые в принципе можно измерить.
Все три доступных нам измерения на поверхности гиперсферы параллельны поверхности гиперсферы. Чтобы измерить кривизну поверхности гиперсферы, нам нужно иметь возможность измерять расстояние в направлении четвертого измерения, но это направление для нас недоступно, поэтому можно полагать, что можно измерить кривизну в четвертом измерении, проводя параллельные измерения. на его поверхность кажется мне невозможным. Мне было бы интересно услышать (подробно), как вы это сделаете.
@PhillS: подсчет галактик может быть жизнеспособным способом определить, имеет ли наша Вселенная форму гиперсферы, но текущая окружность составляет 86,8 миллиарда световых лет (при радиусе 13,82 Блай), и нужно было бы считать галактики за четвертью длину окружности (21,7 Bly), чтобы увидеть отклонение от плоской трехмерной вселенной. Это будет сложно, но возможно.

Ответы (2)

Почему космологи серьезно не рассматривают гиперсферу как модель общей формы Вселенной?

Это просто неправда.

Модели FLRW являются наиболее важными моделями, используемыми космологами, и они бывают двух видов: открытые и закрытые (плюс плоский пограничный случай). Закрытый тип имеет пространственные сечения, представляющие собой гиперсферы. Если мы подгоним параметры к разнообразным космологическим наблюдениям, Вселенная будет почти пространственно плоской, но планки погрешностей пространственной кривизны достаточно велики, чтобы допустить как открытые, так и закрытые космологии. Поэтому в настоящее время гиперсфера является вполне разумным кандидатом на роль пространственной геометрии нашей Вселенной, и космологи относятся к ней серьезно.

Если это геометрия, то модели, которые соответствуют данным, ограничивают радиус гиперсферы очень большим (IIRC на порядки больше, чем радиус наблюдаемой Вселенной).

И если предположить, что радиус гиперсферы составляет 13 820 миллионов световых лет и увеличивается со скоростью света, то можно рассчитать скорость расширения Вселенной (которую мы все знаем как постоянную Хаббла). Это будет скорость, с которой увеличивается окружность гиперсферы (2 pi c), деленная на длину окружности гиперсферы (2 pi R).

Здесь вы, кажется, смешиваете наблюдаемую вселенную со всей вселенной. Даже если мы говорим об наблюдаемой Вселенной, она не расширяется в точке c.

На самом деле радиус наблюдаемой Вселенной увеличивается на c. Умножьте 21 693 м/с/Mly (постоянная Хаббла) на 13 820 Mly (радиус наблюдаемой Вселенной) и посмотрите, что получится. Но нет, я не путаю радиус наблюдаемой вселенной с радиусом гиперсферы. Центр гиперсферы находится в четырехмерном пространстве. Центр нашей наблюдаемой Вселенной и весь ее объем находится на поверхности гиперсферы. Каждая точка в нашем мире является точкой на поверхности гиперсферы и находится на одинаковом расстоянии от центра гиперсферы. Просто говорю, я думаю, что это нуждается в большем изучении.
@ DG123: На самом деле радиус наблюдаемой Вселенной увеличивается на c. Вы ошибаетесь. physics.stackexchange.com/questions/26549/… Центр гиперсферы находится в четырехмерном пространстве. Нет, здесь вы демонстрируете дальнейшее замешательство в отношении GR. Возможно, вы захотите опубликовать это как отдельный вопрос.
@ DG123 ЕСЛИ Вселенная закрыта, тогда да, пространство похоже на 3-сферу (4D-гиперсферу), но это не обязательно означает, что есть дополнительное пространственное измерение: ОТО отлично работает с искривленным по своей природе пространством-временем, ему это не нужно. пространство-время должно быть встроено в многообразие более высокого измерения.
@ Бен Кроуэлл: мне жаль снова с вами не соглашаться, но тот факт, что объекты, находящиеся на расстоянии 13,82 миллиарда световых лет от нас, удаляются от нас со скоростью света, с готовностью подтвердит любой астрофизик. Чем дальше от нас находится объект, тем быстрее он движется, и его скорость можно найти по закону Хаббла v = Hd. На расстоянии 13,82 Блай v=c. Это хорошо установленный факт астрофизики.
@ DG123: ваша ошибка в том, что шкала Хаббла не определяет размер наблюдаемой Вселенной.
@ DG123: Вы становитесь жертвой нескольких распространенных заблуждений о космологическом расширении. См. этот ответ physics.stackexchange.com/a/141219/4552 и/или статью Lineweaver в журнале Scientific American, на которую я ссылался оттуда.
Я посмотрел на ответ, который вы дали в ссылке, которую вы предоставили. Вы называете скорость расширения Вселенной скоростью. Это не скорость, это скорость, деленная на длину. Постоянная Хаббла обычно указывается в единицах км/с/Мпк, что представляет собой скорость, деленную на длину. Вы заявляете в своей ссылке: «Не имеет смысла спрашивать о скорости расширения Вселенной. Существует не одна скорость, а много». Похоже, вы говорите, что существует не одна постоянная Хаббла, а множество. Если это то, что вы говорите, то вы просто не правы. Вселенная расширяется везде с одинаковой скоростью.
@ DG123: Что касается вашего последнего комментария, вы, кажется, ошибочно характеризуете содержание моего ответа.
Ваше утверждение: «Не имеет смысла спрашивать о скорости расширения Вселенной. Существует не одна скорость, а много». смутил меня. Я неправильно понял, что вы имели в виду. Я подумал, может быть, вы имели в виду «скорость расширения», когда сказали «скорость расширения», хотя теперь я вижу, что вы сказали правду, это просто странный способ говорить о скорости расширения Вселенной — с точки зрения скорости — который, да, скорость расширения различна для разных расстояний. Я просто никогда не слышал, чтобы кто-то говорил о скорости расширения с такой точки зрения.
«Если мы подгоним параметры к различным космологическим наблюдениям, Вселенная будет почти пространственно плоской, но планки погрешностей пространственной кривизны достаточно велики, чтобы допустить как открытые, так и закрытые космологии». Следует отметить, что если Вселенная плоская, планки погрешностей всегда будут включать открытую и закрытую космологии.

Если присмотреться, то кажется, что он очень хорошо подходит.

Однако вы не присматривались — вы рассчитали только один параметр из своей модели. Если вы подсчитаете больше, вы обнаружите, что остальные не подходят.

если предположить, что радиус гиперсферы составляет 13 820 миллионов световых лет [...], получается 70,75 км / с / Мпк.

Это значение составляет всего 1/(13820 миллионов лет) в км/с/Мпк .

Это правда, что текущее значение параметра Хаббла близко к обратному текущему возрасту Вселенной, но это просто случайность эпохи, в которой мы живем, подобно тому, как Солнце и Луна имеют одинаковый угловой размер. На этой диаграмме прогноз вашей модели показан сплошной линией, помеченной Ом М "=" 0 , а кривая, согласующаяся с наблюдениями, обозначена штриховой линией Ом М "=" 0,3 , Ом Λ "=" 0,7 . Они нормализованы, поэтому имеют одинаковые нулевую и первую производные в момент времени t=now и пересекают ось x почти в одном и том же месте — это совпадение. Если вы нормализуете их, чтобы они совпадали в любое время, значительно отличающееся от текущего, перехваты x будут намного дальше друг от друга.

Ваша модель также несовместима с общей теорией относительности, хотя аналогичная модель с гиперболическим пространством вместо сферы согласуется с ОТО (это Ом М "=" 0 модель на этой схеме).

В принципе, в вашей идее нет ничего плохого, и она напоминает космологии, изобретенные другими в прошлом, но она очень сильно исключается современными наблюдениями.

Почему гиперсфера серьезно не рассматривается космологами как лучшая модель общей формы Вселенной?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v