[论文解读] Observational evidence favors a static universe

David F. Crawford|arXiv (Cornell University)|Sep 5, 2010

Gamma-ray bursts and supernovae参考文献 169被引用 18

一句话总结

本文主张，观测数据——尤其是超新星、宇宙微波背景辐射和星系分布——更支持静态宇宙模型而非标准大爆炸模型，提出曲率宇宙学作为替代理论。该理论通过光子在弯曲时空中能量损失（曲率红移）解释红移，并预测哈勃常数（64.4 km s⁻¹ Mpc⁻¹）、CMB温度（3.18 K）和X射线背景温度（2.62×10⁹ K），与观测结果高度一致，且无需引入暗物质或暗能量。

ABSTRACT

The common attribute of all Big Bang cosmologies is that they are based on the assumption that the universe is expanding. However examination of the evidence for this expansion clearly favours a static universe. The major topics considered are: Tolman surface brightness, angular size, type 1a supernovae, gamma ray bursts, galaxy distributions, quasar distributions, X-ray background radiation, cosmic microwave background radiation, radio source counts, quasar variability and the Butcher--Oemler effect. An analysis of the best raw data for these topics shows that they are consistent with expansion only if there is evolution that cancels the effects of expansion. An alternate cosmology, curvature cosmology, is in full agreement with the raw data. This tired-light cosmology predicts a well defined static and stable universe and is fully described. It not only predicts accurate values for the Hubble constant and the temperature of cosmic microwave background radiation but shows excellent agreement with most of the topics considered. Curvature cosmology also predicts the deficiency in solar neutrino production rate and can explain the anomalous acceleration of {\it Pioneer} 10.

研究动机与目标

• 通过重新评估多个宇宙学主题的观测证据，挑战宇宙膨胀的假设。
• 提出曲率宇宙学作为大爆炸宇宙学的可行替代方案，无需引入暗物质或暗能量即可解释观测数据。
• 证明表观的膨胀效应可由本征演化或曲率红移解释，而非度规膨胀。
• 为哈勃常数、CMB温度和X射线背景提供定量预测，并与观测值匹配。
• 在曲率宇宙学框架内解释异常现象，如先驱者10号的加速度和太阳中微子亏损。

提出的方法

• 使用曲率红移：光子通过与弯曲时空的相互作用损失能量，产生次级低能光子。
• 引入曲率压强：由粒子密度产生的反作用力，可抵消时空曲率，稳定静态宇宙。
• 在静态几何中应用弗里德曼方程，推导曲率宇宙学下的距离模数和角大小关系。
• 通过13个主题（包括超新星、CMB和射电源计数）的观测数据，比较曲率宇宙学（CC）与大爆炸（ΛCDM）模型的预测。
• 采用fitexy回归，对双变量不确定性进行对称处理，通过自适应噪声项η²最小化χ²。
• 将预测值与观测值进行对比：哈勃常数、CMB温度、X射线背景温度以及星系旋转曲线。

实验结果

研究问题

• RQ1 遥远星系中的观测红移是更应由度规膨胀还是静态宇宙中的曲率红移解释？
• RQ2 曲率宇宙学能否在不假设热大爆炸的前提下，重现宇宙微波背景的观测温度（2.725 K）？
• RQ3 Ia型超新星的光曲线和光度距离是否需要由膨胀引起的时基压缩？还是可在静态模型中通过本征演化解释？
• RQ4 曲率宇宙学能否在不假设高温膨胀等离子体的前提下，解释X射线背景辐射及其温度（2.62×10⁹ K）？
• RQ5 曲率宇宙学能否在不引入暗能量或修改引力的前提下，解释先驱者10号的异常加速度？

主要发现

• 曲率宇宙学预测的哈勃常数为64.4 ± 0.2 km s⁻¹ Mpc⁻¹，与基于超新星的估计值63.8 ± 0.5 km s⁻¹ Mpc⁻¹以及室女座星系团的测量值65.7 km s⁻¹ Mpc⁻¹高度一致。
• 曲率宇宙学中宇宙等离子体的预测温度为2.56×10⁹ K，与观测到的X射线背景温度(2.62 ± 0.04)×10⁹ K极为吻合。
• 曲率宇宙学中的理论CMB温度为3.18 K，根据假设的宇宙气体成分不同，与实测值2.725 K相差不足十分之几度。
• 曲率宇宙学无需引入暗物质即可解释星系旋转曲线和星系团速度弥散。
• 该模型通过消除(1+z)时间膨胀的需求，解释了超新星光 light curves 中缺乏时间膨胀的现象，与观测一致。
• 若星际尘埃密度略高于当前估计值，则可解释先驱者10号的异常加速度，与曲率宇宙学的预测一致。