[논문 리뷰] Realization of Einsteins Machian Program

Marcelo Samuel Berman|arXiv (Cornell University)|2013. 02. 07.

Cosmology and Gravitation Theories참고 문헌 10인용 수 8

한 줄 요약

이 논문은 아인슈타인의 마흐 프로그램—관성과 물질의 전역 분포를 연결하는 것—을 자전하는 우주 모델을 통해 실현한다고 제안한다. 이 모델에서 우주의 각속도 ω ≈ c/R는 파이오니어 이상현상의 이질적 감속, 플라이바이 이상현상, 그리고 우주선의 스핀다운을 통합된 상대론적 프레임워크를 통해 설명한다. 이 프레임워크는 케르 메트릭과 브란스-딕 테오리에 기반한다.

ABSTRACT

The Einsteins Machian Program is here accomplished.

연구 동기 및 목표

• 관성과 우주의 전역적 자전을 연결함으로써 아인슈타인의 마흐 프로그램을 실현한다.
• 미해결된 파이오니어 이상현상(−9×10⁻⁸ cm/s²)을 우주의 자전 역학의 결과로 설명한다.
• 나사의 세 가지 이상현상—파이오니어 감속, 플라이바이 이상현상, 우주선 스핀다운—을 하나의 천체론적 프레임워크 안에서 통합적으로 설명한다.
• 제로 에너지 원리와 마흐 원리로부터 유도된 각속도 ω ≈ c/R가 관측된 이질적 감속을 도출함을 보여준다.
• 변수 빛의 속도 천체론과 자전하는 우주 모델이 이상현상을 설명하는 데서 동일한 물리적 결과를 도출함을 보여준다.

제안 방법

• 제로 에너지 우주 조건과 마흐 원리로부터 유도된 기본 천체적 파arameter인 각속도 ω ≈ c/R를 채택한다.
• 케르 메트릭과 일반화된 로버트슨-워커 메트릭을 적용하여 비제로 비틀림을 가진 자전하는 팽창 우주를 모델링한다.
• 회전 효과를 포함한 일반화된 레이차우두리 방정식을 사용하며, 관성력 항으로서 ω²R 항을 포함한다.
• 보존된 각운동량 L = MRc를 도입하여 R ∝ t¹ᐟ²와 p ≈ −0.07ρ의 상태방정식을 도출하며, 이는 암흑 에너지 관측과 일치한다.
• 고들로프스키 방법을 적용하여 천체론적 자전을 도입하고, 관측된 천문배경복사 편광의 회전(≈0.1 rad)과 연결한다.
• 플라이바이 이상현상 공식 ΔV/V ≈ 2ωR/c를 유도하며, ω ≈ c/R를 사용할 경우 경험적 데이터와 일치한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 지역 물리학이 아닌 자전하는 우주에 의한 파이오니어 이상현상 설명이 가능한가?
• RQ2 왜 우주선이 지구의 중력 보조를 받을 때 예상치 못한 운동 에너지를 얻는가? 이는 우주의 자전이 어떻게 설명할 수 있는가?
• RQ3 우주선의 스핀다운 현상은 마흐 원리에 부합하는 보편적 자전 기준과 관련이 있는가?
• RQ4 마흐 원리와 제로 에너지 조건에서 유도된 각속도 ω ≈ c/R는 우주의 자전에 대한 관측 제약 조건과 일치하는가?
• RQ5 변수 빛의 속도 천체론에 대한 타당한 대안으로서 자전하는 우주 모델이 세 가지 이상현상을 설명하는 데 유용한가?

주요 결과

• 파이오니어 우주선의 이질적 감속(−9×10⁻⁸ cm/s²)은 ω ≈ c/R일 때 중심가속도 a_cp = −ω²R와 정확히 일치한다.
• ΔV/V ≈ 10⁻⁶인 플라이바이 이상현상은 ω ≈ c/R를 사용한 공식 ΔV/V ≈ 2ωR/c를 통해 재현된다.
• 파이오니어 우주선의 스핀다운 현상은 동일한 자전 기준에 의해 설명되며, 음의 각속도(−ω)를 가진 왼손 회전성 우주의 비틀림과 일치한다.
• 각속도 ω ≈ c/R ≈ 3×10⁻¹⁸ rad/s는 마흐 원리와 제로 에너지 조건에서 도출되며, 천문배경복사 편광의 회전(138억 년 동안 약 0.1 rad)과 일치한다.
• 모델은 L = MRc = 일정이라는 조건을 통해 p ≈ −0.07ρ의 상태방정식을 도출하며, 초신성 관측과 암흑 에너지와 일치한다.
• 자전하는 우주 모델은 변수 빛의 속도 천체론과 동일한 물리적 결과를 도출하므로, 이상현상을 설명하는 데 있어 동등한 대안이 된다.