Является ли метрическое расширение пространства относительно равномерным на разных масштабах длины?

Является ли метрическое расширение пространства относительно равномерным в пространстве? Другими словами, расширение происходит везде и в широком диапазоне масштабов длины.

Например, постоянная Хаббла (скажем, 70 км/сек на мегапарсек) будет примерно 2,3E-05 м/сек на расстоянии 10 миллиардов км. Пренебрегая многочисленными серьезными экспериментальными трудностями, если бы было возможно провести какое-то измерение с помощью контролируемого эксперимента на таком коротком расстоянии, ожидали бы мы увидеть расширение, локально согласующееся с космологической скоростью?

Предположим, что эксперимент проводится в относительно пустой области пространства, где никто не отвлекается на крупномасштабную структуру, так что он пытается поместить все расширение между этими структурами, а не внутри этих структур.

примечание: вопрос касается самой скорости расширения, а не сложности ее измерения. Вопрос также не в том, как расширение было исторически выведено из наземных наблюдений за сложными структурами, такими как галактики. Это о космосе.

Хотя это не совсем дубликат, мой ответ на вопрос «Почему я должен верить, что материя не расширяется вместе с пространством между ней» отвечает на это (отрицательно!).
Я только что задал связанный вопрос

Ответы (2)

Такие измерения были сделаны с использованием лазеров, отражающихся от зеркал на Луне. См., например, документ Progress in Lunar Laser Ranging Tests of Relativistic Gravity (Williams et. al. 2008), в котором установлен эффективный предел расширения в масштабах АС, который примерно в 80 раз меньше, чем можно было бы ожидать, если бы космологическое расширение применялось в пределах нашей солнечной системы. система.

Как объяснил Джон Ренни в ответе на этот вопрос , расширение является свойством метрики FLRW, но локальное распределение материи не соответствует предположениям для этой метрики (которые достаточно хорошо выполняются в космологических масштабах). Само по себе это не доказывает , что метрика, описывающая нашу Солнечную систему, не имеет расширения, но экспериментальные данные свидетельствуют о том, что если и имеет, то гораздо меньше, чем можно было бы ожидать от простой экстраполяции закона Хаббла до масштабов АС. .

Хорошо, но я не задаю вопрос о распределении материи, и я отредактировал вопрос, чтобы сделать его еще более ясным. И все же ваш ответ также сразу же переходит к обсуждению распределения материи. Можете ли вы обратиться только к самому пространству?
Я говорю о «самом пространстве». Если пространство расширяется в масштабах нашей Солнечной системы, это меняет расстояние между телами, а измерения достаточно чувствительны, чтобы обнаружить это. Материалы о материи — это просто расплывчатое объяснение экспериментального результата для тех, кому может быть любопытно, почему космологическое расширение не применимо на уровне Солнечной системы.
Можете ли вы показать немного математики или, еще лучше, пример эксперимента, который был «достаточно чувствительным, чтобы обнаружить это», но не сделал этого? Или сделал в этом отношении? Серьезные, проверенные и опубликованные экспериментальные результаты? Это было бы очень полезно, но я не думаю, что это было сделано.
Я уже связал один в своем ответе
Хотел бы я больше голосовать за ваш ответ. PRL, на который вы ссылаетесь, был невероятно полезен! Это именно то, что мне нужно было для начала. Спасибо, что нашли это, и за то, что были терпеливы со мной, пока я начинаю обдумывать это.
Я только что задал связанный вопрос

Является ли метрическое расширение пространства относительно равномерным в пространстве?

Нет.

Другими словами, грубо говоря, происходит ли расширение повсюду и в широком диапазоне масштабов длины?

Нет.

Например, постоянная Хаббла (скажем, 70 км/сек на мегапарсек) будет примерно 2,3E-05 м/сек на расстоянии 10 миллиардов км. Пренебрегая многочисленными серьезными экспериментальными трудностями, если бы было возможно провести какое-то измерение с помощью контролируемого эксперимента на таком коротком расстоянии, ожидали бы мы увидеть расширение, локально согласующееся с космологической скоростью?

Нет.

Подумайте об аналогии с пирогом с изюмом . Торт расширяется, а изюм нет. И спорный момент здесь в том, что пространство расширяется между галактиками, но не внутри . Потому что он гравитационно связан. В подобном жиле пространство, где находится электрон, электромагнитно связано, так что оно тоже не расширяется. То же самое для материи в целом. Другая аналогия, на которую ссылаются люди, - это аналогия с воздушным шаром.. Воздушный шар становится больше, а оболочка воздушного шара заменяет пространство. Но обратите внимание, что одна часть воздушного шара буквально «связана»: часть, где находится узел. Так что расширение неравномерно. Аналогично для космоса. Представьте, что вы можете взять кусок кожи воздушного шара и вытянуть его в длинный трубчатый выступ, а затем завязать на нем узел. Затем повторите так, чтобы кожа воздушного шара была усеяна узлами. Думайте о каждом как о галактике.

введите описание изображения здесь

Сможете ли вы сделать это с помощью математики вместо торта и воздушных шаров? В моем вопросе нет галактик или других очень крупных структур - я отредактирую, чтобы было понятнее. Только космос и эксперимент. Удалите галактики и замените их разделенными сетками и подразделенными сетками. Это лучшая аналогия с воздушным шаром. Но математика была бы еще лучше.
Вот хотя бы эксперимент. Представьте, что сбоку на рисунке есть ползунок, и вы можете регулировать его от 1 до 0. 1 означает, что массы галактик равны типичным значениям, и при плавном скольжении до нуля все их массы плавно уменьшаются до нуля за счет изменения средней плотности, а не формы. Когда вы достигаете нуля, у вас есть рисунки галактик, но пространство внутри точно такое же, как и снаружи. Теперь, как будут выглядеть воздушные шары, когда вы плавно скользите от 1 к 0?
Является ли метрическое расширение пространства относительно равномерным на разных масштабах длины?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v