[논문 리뷰] On the nature of the outward pressure in the Universe

Antonio Alfonso‐Faus|arXiv (Cornell University)|2009. 03. 29.

Relativity and Gravitational Theory참고 문헌 4인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 초기 진공 전하의 불완전한 디바이 차폐가 우주의 팽창을 이끄는 외향 압력을 유도하며, 이는 정적 우주 모델에서 중력을 상쇄하는 반발 전기력으로 이어진다. 이 논문은 관측된 값과 일치하는 일관된 우주론적 파라미터 집합—질량 ~10⁵⁶ g, 크기 ~10²⁸ cm, 전하 ~3.3×10⁶⁰e, 운동량 ~10¹²⁰h—을 유도하여, 우주가 중력과 전기력이 평형을 이루는 거대 천체 블랙홀일 수 있음을 시사한다.

ABSTRACT

Plasma Physics defines the concept of the Debye length. Given the enormous electrical potential that would develop with no screening, we conjecture that the size of the Universe,as given by the speed of light c and its age t, ct, cannot be very much lower than the Debye length. The Debye length of the Universe must be of the order of its size ct.It turns out that it is about 6 times larger. Hence inside the volume of size ct there is an outward electrical pressure due to the lack of complete screening of the electrical charges. We suggest that these charges are related to the vacuum fluctuations. To the question of why the Universe does not collapse under its own gravitational attraction we analyze the possibility to answer this by the effect of the repulsive forces of these electrical charges. Evidence in support of the idea that space is not expanding is growing more and more in the scientific literature. As a frame of work we consider the model of a constant size Universe that implies a constant equilibrium between the gravitational (GM2/R2) and the electrical forces (Q2/R2). We find a large number, 5x10^60 that converts Planck units of mass, length, time, charge e and angular momentum h, into the mass M, size ct, age t, total charge Q and angular momentum of the Universe as in a scale-like way. It defines a black hole of mass M 10^56gr., size 10^28 cm., characteristic time 5x10^17sec, charge Q 3.3x10^60 e and maximum angular momentum H 10^120 h which is our Universe. We are inside it, a part of it. The solution to the Einstein cosmological equations, including an electrical pressure due to the charge Q, is in agreement with the value of the cosmological parameters currently reported.

연구 동기 및 목표

• 우주의 팽창을 공간-시간 팽창 없이 설명하기 위해 반발 전기력이 원인인 외향 압력을 규명한다.
• 우주 상수 문제를 진공 전하 차폐와 디바이 길이 효과에 연결함으로써 해결한다.
• 중력과 전기력이 평형을 이루는 정적 우주 모델을 수립한다.
• 스케일링 인자에 의해 플랑크 척도 단위에서 매크로스코픽 우주론적 파라미터(질량, 크기, 전하, 운동량)를 유도한다.
• 현재 관측된 우주론적 파라미터 값과 일관된 이론적 프레임워크를 제공한다.

제안 방법

• 우주 전체에 플라즈마 물리학의 디바이 길이 개념을 적용하며, 진공 전하의 불완전한 차폐를 가정한다.
• 우주의 디바이 길이를 그 크기(c × 연령)와 비교하여, 약 6배 작다는 것을 확인하고 잔류하는 외향 전기적 압력이 있음을 시사한다.
• 질량 M ~10⁵⁶ g, 반지름 R ~10²⁸ cm, 총 전하 Q ~3.3×10⁶⁰e, 운동량 H ~10¹²⁰h인 정적이고 전하를 띤 블랙홀로 우주를 모델링한다.
• 플랑크 단위를 매크로스코픽 우주론적 단위로 변환하기 위해 약 5×10⁶⁰의 스케일링 인수를 사용한다.
• 전기적 압력 항(Q²/R² 비례)을 포함한 아인슈타인의 우주론적 방정식을 해결한다.
• 모델의 결과를 관측된 우주론적 파라미터와 비교하여 일관성을 검증한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 왜 중력 붕괴를 방지하는 외향 압력이 우주에서 발생하는가?
• RQ2 왜 우주의 디바이 차폐 길이가 그 크기보다 부족한가, 그리고 그 결과는 무엇인가?
• RQ3 중력과 전기력이 평형을 이루는 정적 우주 모델이 관측된 우주론적 파라미터를 재현할 수 있는가?
• RQ4 플랑크 척도 단위가 일관된 방식으로 매크로스코픽 우주론적 값으로 확대되는 방식은 무엇인가?
• RQ5 관측된 우주 상수는 진공 전하에서 기인한 반발 전기적 압력과 호환되는가?

주요 결과

• 우주의 디바이 길이는 약 10²⁷ cm로 추정되며, 이는 우주의 크기(10²⁸ cm)보다 약 6배 작다. 이는 차폐가 불완전하다는 것을 시사한다.
• 불완전한 차폐로 인한 잔류 외향 전기적 압력이 우주의 팽창 원인으로 제안된다.
• 플랑크 단위를 매크로스코픽 우주론적 단위로 변환하기 위해 5×10⁶⁰의 스케일링 인수를 사용하여 약 10⁵⁶ g의 질량을 얻는다.
• 우주의 총 전하는 약 3.3×10⁶⁰e로 계산되며, 이는 관측된 우주 상수와 다크 에너지 밀도와 일치한다.
• 우주의 운동량은 약 10¹²⁰h로 추정되며, 이는 그 크기의 블랙홀이 가질 수 있는 최대 운동량과 일치한다.
• 전기적 압력 항을 포함한 아인슈타인 방정식의 해는 현재 관측된 우주론적 파라미터의 값을 재현한다.