[論文レビュー] Dynamical 3-Space: Cosmic Filaments, Sheets and Voids

Reginald T. Cahill|arXiv (Cornell University)|Feb 17, 2011

Cosmology and Gravitation Theories参考文献 9被引用数 4

ひとこと要約

この論文は、宇宙のフィラメント、シート、および空洞——通常はダークマターに起因するとされる——が、空間自己相互作用を特徴とする力学的3次元空間理論から生じる顕在的構造であると提唱する。この理論は、これらの大規模構造をその方程式の解として説明でき、重力と電磁気をα ≈ 1/137という無次元定数によって統一する。この定数は、ダークマターおよびダークエネルギーを必要とせず、平坦な回転曲線、ブラックホール質量、重力レンズ効果を再現する。

ABSTRACT

Observations of weak gravitational lensing combined with statistical tomographic techniques have revealed that galaxies have formed along filaments, essentially one-dimensional lines or strings, which form sheets and voids. These have, in the main, been interpreted as "dark matter" effects. To the contrary here we report the discovery that the dynamical 3-space theory possesses such filamentary solutions. These solutions are purely space self-interaction effects, and are attractive to matter, and as well generate electromagnetic lensing. This theory of space has explained bore hole anomalies, supermassive black hole masses in spherical galaxies and globular clusters, flat rotation curves of spiral galaxies, and other gravitational anomalies. The theory has two constants, G and alpha, where the bore hole experiments show that alpha approx 1/137 is the fine structure constant.

研究の動機と目的

• 弱い重力レンズ効果およびトモグラフィーを用いて観測された宇宙のフィラメント、シート、および空洞が、ダークマターに起因するのではなく、空間の内在的力学的性質に起因することを示すこと。
• 重力定数Gと無次元定数αを用いる力学的3次元空間理論が、平坦な回転曲線やブラックホール質量といった観測された重力異常を再現できることを示すこと。
• 同じ空間自己相互作用の力学が、長距離作用のニュートン的でない力と電磁気的レンズ効果を生成し、観測データと整合することを確立すること。
• 理論が、超新星データと宇宙構造形成をパラメータフリーで説明できることから、ダークマターおよびダークエネルギーの必要性を排除できることを主張すること。

提案手法

• 理論は、空間を力学的ベクトル場v(r,t)としてモデル化し、ニュートン重力の最小かつ一意な速度場による表現から運動方程式を導出する。
• 中心的方程式（1）には、αに比例する自己相互作用項が含まれ、α ≈ 1/137はボアホール実験から導かれる構造定数である。
• 物質の加速度は、量子波束の軌道から導かれ、適切な時間の最大化に寄与するフェルマー類似の原理によって位相の整合性が保証される。
• 電磁波の伝播は、EおよびHが力学的3次元空間内の励起状態を表すように修正されたマクスウェル方程式を用いてモデル化され、光速cは局所的な空間速度に対する相対的である。
• 電磁波の光路は、フェルマーの最小時間原理（式24）を用いて計算され、空間速度場v(r,t)の不均一性および時間的変化に起因する屈折を考慮する。
• 無限に長いフィラメントおよび孤立したブラックホールの解析的解が理論から導かれるが、複雑なフィラメントおよびブラックホールのネットワークについては数値的手法を予想する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 力学的3次元空間理論は、ダークマターを仮定せずに、観測されたフィラメント、シート、空洞からなる宇宙の網目構造を再現できるか？
• RQ2 α ≈ 1/137によって支配される3次元空間の自己相互作用の力学が、観測された平坦な回転曲線およびブラックホール質量と整合する長距離作用の重力的力場を生成するか？
• RQ3 空間速度場による電磁気的レンズ効果を通じて、弱い重力レンズ効果および宇宙構造の統計的トモグラフィー観測データを理論が説明できるか？
• RQ4 3次元空間の力学のみを用いて、観測されたハッブル膨張および超新星データをダークエネルギーを必要とせず説明できるか？
• RQ5 ブラックホールを生成する同じ空間自己相互作用機構が、ビッグバンの初期に残されたものとしてのフィラメント構造を生成するか？

主な発見

• 力学的3次元空間理論は、無限に長いフィラメントおよび孤立したブラックホールの解析的解を生成し、空間自己相互作用により長距離作用の重力的吸引場を形成する。
• フィラメントの解は、理論における空間自己相互作用項の純粋な幾何的結果であり、ダークマターも外部源も必要としない。
• 理論は観測と整合する電磁気的レンズ効果を生成する。これは、電磁波が不均一な速度場によって屈折されることに起因する。
• 同じ自己相互作用の力学は、ボアホールの異常、球状銀河および球状星団内の超大質量ブラックホール質量、および平坦な回転曲線を説明する。
• α ≈ 1/137という無次元定数は、構造定数（精细構造定数）として特定され、空間自己相互作用の強さを支配し、この枠組みにおいて重力と電磁気を統一する。
• 理論は、パラメータフリーで超新星赤方偏移-等級データを説明でき、ダークエネルギーの必要性を排除する。