[论文解读] Another origin of cosmological redshifts

Michael A. Ivanov|arXiv (Cornell University)|May 5, 2004

Cosmology and Gravitation Theories参考文献 2被引用 5

一句话总结

本文提出了一种非运动学的宇宙红移解释，基于在平坦、非膨胀宇宙中光子与假设的超强相互作用引力子背景发生非正向碰撞导致的能量损失。该理论推导出的红移-距离关系无需暗能量或暗物质即可拟合Ia型超新星数据，通过一个基本弛豫因子 b ≈ 2.137 预测哈勃常数，并将牛顿引力常数与哈勃参数联系起来。

ABSTRACT

If gravitons are super-strong interacting particles which fulfill a flat non-expanding universe, we would have another possibility to explain cosmological redshifts - in a frame of non-kinematic model. It is shown by the author that in this case SNe 1a data may be understood without any dark energy and dark matter. A value of relaxation factor is found in this paper. In this approach, we have Newton's law of gravity as a simplest consequence, and the connection between Newton's and Hubble's constants. A value of the latter may be theoretically predicted.

研究动机与目标

• 解释宇宙红移而不假设宇宙膨胀或暗能量。
• 通过基于光子-引力子相互作用的非运动学模型，解释Ia型超新星的黯淡现象。
• 通过基本弛豫因子 b 推导牛顿引力常数 G 与哈勃常数 H 的关系。
• 建立哈勃常数与平面波引力子背景温度之间的理论联系。
• 通过提出观测红移和光度距离的替代起源，挑战标准宇宙学模型。

提出的方法

• 假设一个平坦、非膨胀的宇宙，其中存在温度为2.7 K的平面波引力子背景。
• 通过光子与引力子的非正向碰撞建模能量损失，得出红移 z = exp(ar) − 1。
• 通过光子-引力子相互作用截面的角积分，推导出弛豫因子 b = 3/2 + 2/π ≈ 2.137。
• 将光度距离计算为 D_L = a⁻¹ ln(1+z) · (1+z)^(1+b)/2，其中 a = H/c。
• 使用单一自由参数 c₁ 将理论距离模数 μ₀(z) 拟合至 Riess 等人的 Ia 型超新星数据。
• 从 T = 2.7 K 和基本常数出发，预测哈勃常数 H = 3.026 × 10⁻¹⁸ s⁻¹（≈ 94.576 km·s⁻¹·Mpc⁻¹）。

实验结果

研究问题

• RQ1 是否可以在不假设宇宙膨胀的前提下，通过平坦、非膨胀宇宙中光子-引力子相互作用解释宇宙红移？
• RQ2 在不引入暗能量的前提下，Ia 型超新星观测到的光度距离关系的理论起源是什么？
• RQ3 弛豫因子 b ≈ 2.137 如何从引力子-光子碰撞截面的角积分中得出？
• RQ4 牛顿引力常数 G 是否可由哈勃常数 H 和平面波引力子背景推导得出？
• RQ5 为何该模型在高红移时出现偏差？离散光子能量损失在此过程中起什么作用？

主要发现

• 通过光子-引力子相互作用截面的角积分，推导出弛豫因子 b = 3/2 + 2/π ≈ 2.137。
• 该模型使用单一自由参数 c₁ = 43，在 z < 0.5 范围内与 Ia 型超新星数据高度一致，符合观测结果。
• 从温度为 T = 2.7 K 的平面波引力子背景出发，预测哈勃常数为 H = 3.026 × 10⁻¹⁸ s⁻¹（≈ 94.576 km·s⁻¹·Mpc⁻¹）。
• 牛顿引力常数 G 作为哈勃常数与引力子背景的自然结果出现，建立了 G 与 H 之间的理论联系。
• 该模型无需暗能量或暗物质即可解释 Ia 型超新星的黯淡现象，表明宇宙膨胀可能并非解释红移的必要条件。
• 高红移时的偏差归因于离散光子能量损失和光谱变形，尽管对此效应的完整理论尚不完整。