Ускорение скорости расширения Вселенной из-за ослабления гравитации?

Я предполагаю, что вы представляете расширяющую силу, ускоряющую Вселенную, по сравнению с гравитацией, стягивающей Вселенную, и что если бы гравитация каким-то образом была слабее, сила расширения победила бы. Это не правильная картина.

В популярных моделях ускорение Вселенной вызвано гравитацией из-за энергии вакуума с отрицательным давлением (см. темную энергию/космологическую постоянную/квинтэссенцию). Это утверждение требует гораздо более полного пояснения.

Ослабленная гравитация просто ослабит любое гравитационное сжатие в модели без темной энергии или усилит любое расширение в модели с темной энергией. Ослабленная гравитация не поможет решить основную проблему, а именно, почему Вселенная ускоряется?

Я думаю, что термин ускорение подразумевает изменение направления суммарных сил, действующих на галактики в больших масштабах. Гравитация (независимо от величины) действует, собирая галактики, в то время как ускорение действует в противоположном направлении.

Расширение Вселенной (приблизительно) описывается метрикой FLRW . Статья в Википедии, на которую я дал ссылку, содержит множество кровавых подробностей, но ключевой результат, который нам нужен, — это зависимость ускорения от плотности и давления:

Если темной энергии нет и мы можем игнорировать давление, то это упрощается до:

Параметр$a$масштабный коэффициент, а$\rho$средняя плотность энергии. Плотность меняется как$a^{-3}$, поэтому по мере расширения Вселенной величина ускорения$\ddot{a}$действительно уменьшается, и, как вы говорите, это происходит потому, что материя менее плотна и производит меньшую гравитацию. Однако ускорение всегда остается отрицательным, т.е. это всегда замедление . Расширение Вселенной никогда не вызовет ускорения .

Чтобы увидеть, как мы получаем ускорение, обратите внимание, что если космологическая постоянная$\Delta$намного больше, чем вклад материи и давления, наше уравнение упрощается до L

Итак, знак$\ddot{a}$теперь положительно, т.е. у нас есть ускорение.

Итак, ответ на ваш вопрос заключается в том, что нам нужна космологическая постоянная, чтобы получить ускорение. Этого не может быть только из-за уменьшения плотности энергии.