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

Roger Ellman|ArXiv.org|Apr 21, 2000

Cosmology and Gravitation Theories参考文献 1被引用 7

一句话总结

本文提出了一种普遍的长度维度指数衰减模型，作为标准哈勃-爱因斯坦宇宙学的替代方案，认为观测到的宇宙膨胀以及诸如先驱者异常等异常现象，源于一个恒定的、与距离无关的加速度 8.74 × 10⁻⁸ cm/s²。该模型无需引入新粒子即可解释暗物质和暗能量效应，并预测了可观测宇宙历史的理论极限，且基于衰减度规框架推导出宇宙学参数。

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.

研究动机与目标

• 通过基于普遍维度衰减的替代框架，挑战标准哈勃-爱因斯坦时空膨胀模型。
• 在不引入新物理的前提下，解释先驱者10号和11号探测器的异常加速度。
• 通过单一的内在衰减机制，解释归因于暗物质和暗能量的效应。
• 从暴胀结束至今，利用衰减模型推导宇宙距离和速度。
• 建立一个理论极限，无论仪器如何，都无法观测到更早的宇宙时间。

提出的方法

• 假设宇宙中所有维度长度（L）随时间呈指数衰减，而物质和能量在静态、被动的空间中向外扩展。
• 应用一个恒定的、向中心方向的加速度 8.74 × 10⁻⁸ cm/s²，以解释先驱者异常，并提供类似暗物质的“额外引力”。
• 计算宇宙的总质量及其史瓦西半径，以评估引力边界和宇宙学极限。
• 利用衰减率，对从暴胀结束至今的宇宙天体的速度和距离进行建模。
• 通过在衰减框架下将预测的红移和距离与观测数据对比，推导观测约束。
• 引入一个理论视界，无论望远镜灵敏度如何，都无法获取其后的信息。

实验结果

研究问题

• RQ1 是否可以通过普遍的长度维度衰减而非新物理来解释先驱者航天器的异常加速度？
• RQ2 所提出的指数衰减模型是否能在不引入额外质量或能量组分的前提下，重现暗物质和暗能量的观测效应？
• RQ3 在普遍衰减模型下，宇宙的最大可观测回溯时间是多少？与标准宇宙学相比如何？
• RQ4 在衰减框架下，从暴胀到现在的宇宙天体速度和距离如何演化？
• RQ5 该模型下宇宙的预测史瓦西半径是多少？这对宇宙结构和视界意味着什么？

主要发现

• 该模型将先驱者异常归因于一个恒定的加速度 (8.74 ± 1.33) × 10⁻⁸ cm/s²，该加速度提供了原本归因于暗物质的“缺失”引力效应。
• 相同的加速度自然解释了暗能量的观测效应，而无需引入宇宙学常数或动态标量场。
• 计算了宇宙的总质量，并评估了其史瓦西半径，表明对最大可观测宇宙尺度存在约束。
• 该模型预测了一个根本性的可观测时间极限，与仪器分辨率或技术进步无关。
• 从暴胀结束至今的宇宙速度和距离已基于该衰减模型推导，其结果与观测到的红移-距离关系在该框架下保持一致。
• 该理论通过维度长度的单一内在衰减机制，成功解释了暗物质和暗能量现象。