Về nguyên tắc vũ trụ

Chỉ là một câu hỏi khái niệm về sự bao gồm lẫn nhau của nguyên tắc vũ trụ. Điều đó có nghĩa là, tôi đã tự hỏi liệu có thể có một Vũ trụ đẳng hướng nhưng KHÔNG đồng nhất HOẶC một Vũ trụ đồng nhất nhưng KHÔNG đẳng hướng.

Ý thức spidey của tôi đang nói với tôi rằng có thể một vũ trụ có thể là istropic nhưng không đồng nhất.

Chắc chắn, theo mặc định, nếu một vũ trụ là đồng nhất thì nó theo sau nó phải là đẳng hướng?

cosmology cosmological-principle homogeneity

— MichaelJRberberts
nguồn

Điều này có giúp ích gì không?

— Cái

Tôi đang nghĩ rằng chúng ta có thể có istropy trong một vật liệu không đồng nhất (ví dụ, các lớp mật độ hoặc mật độ đồng tâm khác nhau), nhưng chắc chắn một khi chúng ta có sự đồng nhất trong một phương tiện, thì nó cũng là istropic theo mặc định?

— MichaelJRoberts

@costrom PS Nó giúp, một chút.

— MichaelJRoberts

Câu trả lời:

Cả hai trường hợp này đều không thể tưởng tượng được:

Một vũ trụ đồng nhất, dị hướng

Một vũ trụ với các thiên hà trải đều khắp nơi, nhưng tất cả đều quay theo cùng một hướng. Vũ trụ này sẽ trông giống nhau cho dù bạn sống ở đâu, nhưng có động lượng góc ròng, vì vậy nhìn theo một hướng bạn sẽ thấy tất cả các thiên hà quay dọc theo đường ngắm của bạn, và theo một hướng khác, bạn sẽ thấy chúng quay vuông góc với hướng này.

Một ví dụ khác là một vũ trụ đã bị sóng mật độ thấm theo một hướng. Theo hướng này, bạn sẽ thấy mật độ của các thiên hà xen kẽ giữa cao và thấp và vuông góc theo đây bạn sẽ thấy mật độ không đổi.

Các bài báo về arXiv ngày hôm qua bao gồm một bài báo ( Schucker 2016 ) thảo luận về khả năng chúng ta có thể sống trong một loại vũ trụ dị hướng, đồng nhất khác, cụ thể là tốc độ mở rộng quan sát được tùy thuộc vào hướng mà bạn nhìn. Đây được gọi là "vũ trụ Bianchi I" và không chỉ là sự tò mò giả định (mặc dù kết quả của bài viết này là không có ý nghĩa thống kê). Xem thêm câu trả lời của @JonesTheAstronomer .

Một vũ trụ không đồng nhất, đẳng hướng

Như John Rennie đã dạy chúng tôi, Big Bang đã không xảy ra tại một thời điểm . Tuy nhiên, nếu có, và chúng tôi tình cờ sống ở khu vực trung tâm, chúng tôi có thể quan sát tương tự theo mọi hướng, nhưng nhìn thấy một vũ trụ đang dần mỏng đi, hoặc có thể tăng lên đến một lúc nào đó và sau đó giảm dần, tùy thuộc vào cách chính xác vụ nổ này xảy ra . Tuy nhiên, kịch bản này ngụ ý rằng chúng ta sống ở một vị trí đặc biệt trong vũ trụ, điều này sẽ khiến Kopernikus buồn. Nếu một vũ trụ là đẳng hướng từ nhiều hơn một vị trí, thì cũng phải đồng nhất.

— pela
nguồn

Hình ảnh đẹp, pela, +1. Nhưng tôi phải nói rằng chúng ta không thực sự thấy các thiên hà như trên. Đối với câu trả lời của JR, "vũ trụ không có trung tâm" là một yêu sách không được hỗ trợ, được cho là mâu thuẫn với "không có không gian bên ngoài vũ trụ".

— John Duffield

@JohnDuffield: Không không, tôi không có ý nói rằng chúng ta thấy các thiên hà như trên. Quan điểm của tôi là các vũ trụ như vậy về nguyên tắc là có thể hiểu được về mặt vật lý - chúng ta chỉ đơn giản thấy rằng chúng ta không sống trong một vũ trụ như vậy. Ngược lại, thật khó để tưởng tượng một vũ trụ trong đó, các thiên hà nằm trong những dòng hẹp chỉ ra từ một trung tâm chung, chẳng hạn như hình bên trái của Ned Wright.

— pela

Đối với câu trả lời của JR, có rất nhiều bằng chứng quan sát (tất nhiên không có bằng chứng, như mọi trường hợp trong vật lý), và tôi không hiểu ý bạn là gì khi nói rằng "không có không gian bên ngoài vũ trụ"

— pela

Ω_{t o t} ≫ 1

$\Omega_\mathrm{tot}\gg1$

Wrt. Trung tâm hay không, tôi sẽ cung cấp cho bạn rằng không có bằng chứng nào cho thấy toàn bộ Vũ trụ không có trung tâm, ngoài ra, nguyên tắc vũ trụ học đưa ra nhiều dự đoán có ý nghĩa là sai và mọi người sẽ buồn. Không có bằng chứng cho một trung tâm, mặc dù.

— pela

Tôi đã tự hỏi liệu có thể có một Vũ trụ đẳng hướng nhưng KHÔNG đồng nhất HOẶC một Vũ trụ đồng nhất nhưng KHÔNG đẳng hướng.

Hầu hết mọi người sẽ hài lòng với định nghĩa của UC Berkeley nói rằng đồng nhất có nghĩa là "trông giống nhau ở mọi vị trí" và đẳng hướng có nghĩa là "trông giống nhau theo mọi hướng" . Và một số người sẽ biết rằng theo bài viết của Ned Wright , các thuộc tính này không hoàn toàn giống nhau:

nhập mô tả hình ảnh ở đây

Ông nói "hình trên cho thấy một mẫu đồng nhất nhưng không đẳng hướng ở bên trái và một mẫu đẳng hướng nhưng không đồng nhất ở bên phải ". Tuy nhiên, theo như tôi biết thì những bức ảnh như thế này chỉ không áp dụng cho vũ trụ của chúng ta rải rác các thiên hà.

Ý thức spidey của tôi đang nói với tôi rằng có thể một vũ trụ có thể là đẳng hướng nhưng không đồng nhất.

Cảm giác khó chịu của tôi đang nói với tôi rằng một người nào đó cách xa 46 tỷ năm ánh sáng có thể nói vũ trụ không phải là đẳng hướng cũng không đồng nhất. Bởi vì khi anh ta nhìn lên, một nửa bầu trời đêm có màu đen hoặc một cái gì đó.

Chắc chắn, theo mặc định, nếu một vũ trụ là đồng nhất thì nó theo sau nó phải là đẳng hướng?

Tôi đồng ý với ý chính của điều đó. IMHO nếu một người quan sát nhìn thấy một vũ trụ đồng nhất, anh ta cũng thấy một vũ trụ đẳng hướng. Vâng, người ta có thể tìm thấy các kịch bản giả thuyết trong đó vũ trụ là đồng nhất nhưng không đẳng hướng. Nhưng họ chỉ là giả thuyết. Và đừng quên rằng đó chỉ là một giả định . Nếu bạn sống trong một khu rừng, bạn có cho rằng thế giới được bao phủ trong cây không? Cái nào trông giống nhau ở mọi vị trí và mọi hướng? Đó không phải là một giả định đặc biệt khoa học. Đối với tất cả các bạn biết một số chàng trai sống gần bìa rừng. Tôi nghĩ rằng bạn tốt hơn nên nói rằng chúng ta không biết .

— John Duffield
nguồn

Chỉ cần đưa ra quan điểm về sơ đồ LHS của một vũ trụ đồng nhất nhưng không đồng vị, chắc chắn nó không giống nhau ở mọi địa điểm? Bởi vì bạn có thể là một viên gạch hoặc một phần của vữa? Đỏ và trắng, tương ứng.

— MichaelJRoberts

Trong tĩnh mạch tương tự, bạn có thể ở trong một thiên hà hoặc tôi là không gian can thiệp, hoặc thậm chí là trong một ngôi sao hoặc không. Những gì chúng ta đang nói đến là sự đồng nhất quy mô lớn. Vũ trụ không đồng nhất hoặc đẳng hướng ở quy mô nhỏ hơn. Nếu có, thậm chí sẽ không có bất kỳ lực hấp dẫn nào. Đọc điều này khi Einstein mô tả một trường hấp dẫn là không gian "không đồng nhất cũng không đẳng hướng" .

— John Duffield

Vẫn không thể chấp nhận rằng hai sơ đồ đó đại diện cho hai mô tả riêng biệt, tôi biết chúng không phải là của bạn. Chỉ không nhìn thấy nó.

— MichaelJRoberts

Đừng lo lắng về điều đó Mike, vì như tôi đã nói, theo như tôi biết thì những bức ảnh như thế chỉ không áp dụng cho vũ trụ của chúng ta rải rác với các thiên hà.

— John Duffield

Tất nhiên. Tuy nhiên, tôi thường tự hỏi rằng với sự dao động của CMB và đồng vị lưỡng cực đo được chắc chắn chúng ta không còn có thể củng cố quan điểm "thế giới" (Vũ trụ) của chúng ta với nguyên tắc vũ trụ học?

— MichaelJRoberts

Trong khuôn khổ của Thuyết tương đối rộng, có các giải pháp quan trọng của phương trình Einstein là (a) đồng nhất nhưng không đẳng hướng và (b) không đồng nhất nhưng không đẳng hướng (về một điểm).

Lớp (a) là Vũ trụ Bianchi được mô tả đơn giản nhất là chất lỏng đồng nhất có tốc độ giãn nở khác nhau theo các hướng khác nhau hoặc một số dạng quay. Dường như không có bất kỳ mô tả đơn giản nào về những điều này nhưng ở cấp độ kỹ thuật, thật khó để vượt qua các bài giảng Cargese của George Ellis: http://arxiv.org/pdf/gr-qc/9812046.pdf

Các giải pháp lớp (b) là các giải pháp Lemaitre-Tolman-Bondi (LTB) có cùng phân bố mật độ không đồng nhất theo mọi hướng về một điểm. Xem https://en.wikipedia.org/wiki/Lema%C3%AEtre%E2%80%93Tolman_metric

Vũ trụ hiện tại của chúng ta trung bình cả đồng nhất và đẳng hướng, nhưng cả hai loại giải pháp (a) và (b) dù sao cũng đóng một vai trò quan trọng trong vũ trụ học.

— JonesTheAstronomer
nguồn