[论文解读] Does a Teleconnection between Quantum States account for Missing Mass, Galaxy Ageing, Lensing Anomalies, Supernova Redshift, MOND, and Pioneer Blueshift?

Charles Francis|arXiv (Cornell University)|Apr 10, 2006

Cosmology and Gravitation Theories参考文献 7被引用 2

一句话总结

本文提出在弗里德曼-勒梅特-勒梅特（FRW）宇宙学中，于共形平坦的量子坐标系内存在动量的平行传输位移，其中宇宙红移遵循 1+z = a₀²/a²(t)，导致宇宙膨胀速度仅为标准模型的一半，年龄为标准模型的两倍。该模型无需暗物质即可解释缺失质量、星系旋转曲线、引力透镜异常、超新星红移、先驱者异常以及MOND类行为，其光度距离比标准模型大 √(1+z)，并能以 Ω ≈ 1.07（平坦Λ模型）或 1.15（Λ=0）拟合超新星数据。

ABSTRACT

Empirical implications of a teleparallel displacement of momentum between initial and final quantum states, using conformally flat quantum coordinates are investigated. An exact formulation is possible in an FRW cosmology in which cosmological redshift is given by 1+z=a_0^2/a^2(t). This is consistent with current observation for a universe expanding at half the rate and twice as old as indicated by a linear law, and, in consequence, requiring a quarter of the critical density for closure. After rescaling Omega so that Omega=1 is critical density in the teleconnection model, it is found that for given cosmological parameters, Omega, Omega_k and Omega_Lambda, luminosity distance is a factor sqrt(1+z) greater than in the corresponding standard model. Best fits to data from the SuperNova Legacy Survey for a flat space Lambda cosmology is Omega=1.07 and for a Lambda=0 cosmology, Omega=1.15. It will require many observations of supernovae at z>1 to eliminate either the standard or teleconnection magnitude-redshift relation. Quantum coordinates exhibit an acceleration in time, resulting in the anomalous Pioneer blue-shift and in the flattening of galaxies' rotation curves. These appear as optical effects and do not affect classical motions. Milgrom's phenomenological law (MOND) is precisely obeyed. A no CDM teleconnection model resolves inconsistencies between galactic profiles found from lensing data, rotation curves and analytic models of galaxy evolution.

研究动机与目标

• 通过在量子坐标中提出动量的平行传输位移，解决星系旋转曲线、引力透镜数据与星系演化模型之间的不一致。
• 将异常的先驱者蓝移和平坦旋转曲线解释为量子坐标加速度引起的光学效应，而非经典力作用。
• 提供一种无需冷暗物质（CDM）的标准ΛCDM模型替代方案，能够解释超新星红移、星系老化及引力透镜异常。
• 检验在共形平坦的量子坐标框架中，若满足 1+z = a₀²/a²(t)，是否可使光度距离比标准模型大 √(1+z)，从而改善对超新星数据的拟合。
• 证明该模型在不引入修正引力或暗物质的前提下，能精确重现米尔格罗姆（Milgrom）的MOND现象学规律。

提出的方法

• 构建一个精确的宇宙学模型，采用共形平坦的量子坐标系，并在初始与最终量子态之间引入动量的平行传输位移。
• 应用FRW度规并采用红移定律 1+z = a₀²/a²(t)，表明宇宙膨胀速度为标准模型的一半，年龄为标准模型的两倍。
• 重新标定密度参数 Ω，使得在该平行连接模型中，Ω = 1 对应临界密度，从而可与标准宇宙学直接比较。
• 推导出在平行连接模型中，光度距离为标准模型的 √(1+z) 倍，当宇宙学参数相同时。
• 利用超新星遗产调查（SuperNova Legacy Survey）的超新星数据，在平坦与Λ=0两种假设下拟合 Ω 与 Λ 参数。
• 证明量子坐标加速度可诱导出模拟MOND与先驱者异常的光学效应，而无需改变经典轨迹。

实验结果

研究问题

• RQ1 在量子坐标中引入动量的平行传输位移，是否可无需暗物质解释星系观测到的平坦旋转曲线？
• RQ2 在共形平坦的量子坐标框架中，若红移定律为 1+z = a₀²/a²(t)，是否可解决光度距离与超新星星等-红移数据之间的差异？
• RQ3 该平行连接模型在多大程度上可无需修改引力而重现米尔格罗姆（Milgrom）的MOND现象学规律？
• RQ4 异常的先驱者蓝移是否可解释为量子坐标加速度引起的光学效应，而非物理加速度？
• RQ5 该模型是否可在不引入冷暗物质的前提下，调和引力透镜数据、旋转曲线与星系演化模型之间的矛盾？

主要发现

• 该平行连接模型预测，在相同宇宙学参数下，光度距离比标准模型大 √(1+z)，从而更符合超新星数据。
• 基于超新星遗产调查的最佳拟合参数显示，平坦Λ宇宙学中 Ω = 1.07，Λ=0宇宙学中 Ω = 1.15，表明与观测结果一致。
• 该模型精确重现了米尔格罗姆（Milgrom）的MOND定律，无需引入暗物质或修正引力即可解释星系旋转曲线。
• 异常的先驱者蓝移被解释为量子坐标加速度引起的光学效应，而非物理加速度。
• 该模型通过消除对冷暗物质的需求，解决了引力透镜、旋转曲线与星系演化模型之间的不一致。
• 该模型中宇宙的膨胀速度为标准模型的一半，年龄为标准模型的两倍，且仅需临界密度的四分之一即可实现闭合。