[论文解读] Realization of Einsteins Machian Program

Marcelo Samuel Berman|arXiv (Cornell University)|Feb 7, 2013

Cosmology and Gravitation Theories参考文献 10被引用 8

一句话总结

本文提出，爱因斯坦的马赫程序——将惯性与物质的全局分布相联系——通过一个旋转宇宙模型得以实现，其中宇宙角速度 ω ≈ c/R 解释了新视野号异常减速、飞掠异常以及航天器自旋减速现象，基于克尔度规和布兰斯-狄克理论的统一广义相对论框架。

ABSTRACT

The Einsteins Machian Program is here accomplished.

研究动机与目标

• 通过将惯性与宇宙的整体旋转相联系，实现爱因斯坦的马赫程序。
• 将未解的新视野号异常（−9×10⁻⁸ cm/s²）解释为宇宙旋转动力学的结果。
• 在单一宇宙学框架内统一解释三个美国国家航空航天局异常——新视野号减速、飞掠异常及航天器自旋减速。
• 证明由零能量和马赫原理推导出的角速度 ω ≈ c/R 可产生观测到的异常减速。
• 表明变光速宇宙学与旋转宇宙模型在解释这些异常方面具有等价性。

提出的方法

• 将角速度 ω ≈ c/R 作为基本宇宙参数，源自零能量宇宙条件和马赫原理。
• 应用克尔度规和广义罗伯逊-沃尔克度规，建立具有非零涡度的旋转、膨胀宇宙模型。
• 采用广义形式的雷查乌达里方程，纳入旋转效应，包括 ω²R 项以表示向心加速度。
• 引入守恒角动量 L = MRc，导出 R ∝ t¹ᐟ² 及状态方程 p ≈ −0.07ρ，与暗能量观测一致。
• 应用戈德洛夫方法引入宇宙旋转，并将其与观测到的宇宙微波背景偏振旋转（≈0.1 rad）联系起来。
• 推导出飞掠异常公式 ΔV/V ≈ 2ωR/c，当使用 ω ≈ c/R 时，与实测数据吻合。

实验结果

研究问题

• RQ1 新视野号异常是否可由旋转宇宙而非局域物理机制解释？
• RQ2 宇宙旋转如何解释飞掠异常，即航天器在地球引力弹弓过程中意外获得动能的现象？
• RQ3 航天器自旋减速是否可归因于一个普遍的旋转参考系，与马赫惯性一致？
• RQ4 由马赫原理和零能量条件推导出的角速度 ω ≈ c/R 是否与宇宙旋转的观测约束一致？
• RQ5 旋转宇宙模型是否可作为变光速宇宙学在解释上述三个异常问题上的可行替代方案？

主要发现

• 新视野号航天器的异常减速（−9×10⁻⁸ cm/s²）与向心加速度 a_cp = −ω²R 在 ω ≈ c/R 时完全匹配。
• 飞掠异常中 ΔV/V ≈ 10⁻⁶ 的结果，可通过公式 ΔV/V ≈ 2ωR/c 重现，使用 ω ≈ c/R 时与实测数据一致。
• 新视野号航天器的自旋减速由同一旋转参考系解释，与左旋（负 ω）宇宙涡度一致。
• 角速度 ω ≈ c/R ≈ 3×10⁻¹⁸ rad/s 由马赫原理和零能量条件推导得出，与宇宙微波背景偏振旋转的估计值（138亿年内约 0.1 rad）一致。
• 该模型通过约束 L = MRc = 常数，得出状态方程 p ≈ −0.07ρ，与超新星观测和暗能量一致。
• 旋转宇宙模型与变光速宇宙学在解释异常方面具有等价性，两种框架均产生相同的物理结果。