[논문 리뷰] Analysis of the "Big Bang" and the Resulting Outward Cosmic Expansion: Hubble - Einstein Cosmology vs. The Universal Exponential Decay

Roger Ellman|ArXiv.org|2000. 04. 21.

Cosmology and Gravitation Theories참고 문헌 1인용 수 7

한 줄 요약

이 논문은 표준 허블-아인슈타인 천체역학과 대체되는 보편적인 지수 감쇠 모델을 제안하며, 길이 차원의 감쇠를 통해 관측된 간섭 현상과 파이오니어 이상현상 등이 일정한, 거리에 영향을 받지 않는 가속도 8.74 × 10⁻⁸ cm/s²로 인해 발생한다고 주장한다. 이 모델은 새로운 입자를 도입하지 않고도 암흑물질과 암흑에너지의 효과를 설명하며, 관측 가능한 우주의 역사에 이론적 한계를 제시하고, 감쇠하는 계량 틀에서 천체역학적 매개변수를 유도한다.

ABSTRACT

There is general agreement that the universe began with an "explosion" of matter and energy at a "singularity", the "Big Bang". This paper analyses the mechanics of that beginning and two alternative theories related to it: - The Hubble-Einstein theory that that beginning created space itself, expanding and carrying the universe's matter and energy with it, and - The Universal Decay theory that the length, (L), dimensional aspect of all quantities in the universe is exponentially decaying while the material universe is expanding outward within passive, static "space". The Hubble-Einstein theory has long been accepted by consensus. The Universal Decay theory first propounded in "The Origin and Its Meaning" in 1996 has since been validated by the Pioneer 10 and 11 "anomalous acceleration" as well as by the theory's success in accounting for "dark matter" and "dark energy". The same centrally- directed, distance-independent acceleration of (8.74 +/- 1.33) x 10^-8 cm/s^2 that is the Pioneer "anomalous acceleration" supplies the "additional gravitation" that "dark matter" is sought to supply. The mass of the universe is calculated and the its "Schwarzschild Radius" evaluated. The velocities and distances of cosmic objects in general are calculated and plotted from the end of the "inflation" to the present. It develops that there is a theoretical limit on how far back into the past can be observed regardless of the quality of our instrumentation.

연구 동기 및 목표

• 보편적인 차원 감쇠 기반의 새로운 프레임워크를 제안하여 표준 허블-아인슈타인 우주론 모델의 공간-시간 팽창 기반 이론에 도전하기.
• 새로운 물리학을 도입하지 않고도 파이오니어 10호 및 11호 탐사선의 이례적인 가속도를 설명하기.
• 암흑물질과 암흑에너지에 기인한 효과를 단일한 내재된 감쇠 메커니즘으로 설명하기.
• 팽창의 끝에서 현재 시점까지의 천체역학적 거리와 속도를 감쇠 모델을 사용해 유도하기.
• 장비의 성능과 관계없이 언제나 관측 가능한 최대 시점까지의 이론적 한계를 설정하기.

제안 방법

• 우주 내 모든 차원적 길이(L)가 시간에 따라 지수적으로 감쇠한다고 가정하며, 물질과 에너지는 정적이고 수동적인 공간 내에서 팽창한다고 본다.
• 파이오니어 이상현상과 암흑물질을 모방하는 '추가적인 중력' 효과를 제공하기 위해 일정한 중심 방향 가속도 8.74 × 10⁻⁸ cm/s²를 적용한다.
• 우주의 총 질량과 그 슈바르츠실트 반경을 계산하여 중력적 경계와 천체역학적 한계를 평가한다.
• 감쇠 비율을 사용하여 팽창의 끝에서부터 현재 시점까지의 천체의 속도와 거리를 모델링한다.
• 감쇠 프레임워크 하에서 예측된 적색편이와 거리 값을 관측 데이터와 비교하여 관측 제약 조건을 도출한다.
• 어떤 망원경의 감도가 되었든 간에 정보를 확보할 수 없는 이론적 시야 한계를 도입한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 파이오니어 탐사선의 이례적인 가속도는 새로운 물리학이 아니라 보편적인 길이 차원 감쇠에 의해 설명될 수 있는가?
• RQ2 제안된 지수 감쇠 모델은 추가적인 질량이나 에너지 성분 없이도 암흑물질과 암흑에너지의 관측 효과를 재현할 수 있는가?
• RQ3 보편적인 감쇠 모델 하에서 관측 가능한 최대 역행 시간은 얼마이며, 표준 천체역학과 비교해 볼 때 어떻게 다를까?
• RQ4 감쇠 프레임워크 하에서 팽창의 시작에서부터 현재까지의 천체의 속도와 거리는 어떻게 변화하는가?
• RQ5 이 모델 하에서 우주의 예측된 슈바르츠실트 반경은 얼마이며, 이는 천체의 구조와 시야 한계에 대해 어떤 함의를 갖는가?

주요 결과

• 이 모델은 파이오니어 이상현상에 대해 (8.74 ± 1.33) × 10⁻⁸ cm/s²의 일정한 가속도를 기인하며, 이는 일반적으로 암흑물질에 기인하는 것으로 여겨지는 '부족한' 중력 효과를 제공한다.
• 동일한 가속도는 코스모로지컬 상수나 동적 스칼라 장이 필요 없이도 관측된 암흑에너지 효과를 자연스럽게 설명한다.
• 우주의 총 질량이 계산되었으며, 그 슈바르츠실트 반경이 평가되어 최대 관측 가능한 우주의 척도에 대한 경계를 제시한다.
• 이 모델은 기술적 진보나 해상도의 향상과 관계없이 언제나 관측 가능한 최대 시점까지의 기본적인 한계를 예측한다.
• 팽창의 끝에서부터 현재까지의 천체역학적 속도와 거리가 감쇠 모델을 기반으로 유도되었으며, 감쇠 프레임워크 하에서 관측된 적색편이-거리 관계와 일관성을 보였다.
• 이론은 차원 길이의 단일 내재적 감쇠 메커니즘을 통해 암흑물질과 암흑에너지 현상을 모두 성공적으로 설명한다.