[论文解读] Periodic invariant, general relativity predictions and origin of universe

Vikram H. Zaveri|arXiv (Cornell University)|Jul 31, 2007

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一句话总结

本文提出周期性相对论（PR），这是一种平坦时空的广义相对论替代理论，以周期性时间框架取代弯曲时空，同时保持爱因斯坦场方程不变。PR通过周期性时间解释引力时间膨胀，准确预测星系旋转曲线、氢光谱（包括兰姆移位）以及黑洞事件视界半径（3Rg），并通过洛伦兹不变加速度与量子力学统一。

ABSTRACT

In periodic relativity (PR), the curved space time of general relativity are eliminated by making use of an alternative flat metric without weak field approximation. PR satisfies Einstein's field equations. Theory allows every two body system to deviate differently from the flat Minkowski metric. PR differs from general relativity (GR) in predictions of the proper time intervals of distant objects. PR proposes a definite connection between the proper time interval of an object and gravitational frequency shift of its constituent particles as the object travels through the gravitational field. This is because fundamentally time is periodic in nature. Coordinate and proper time in GR are linear time. Periodic time of PR is the key parameter in development of quantum gravity theory in which the universe begins with a quantum fluctuation in the fundamental substance of the universe which is infinite, motionless and indivisible. PR is based on the dynamic weak equivalence principle which equates the gravitational mass with the relativistic mass. PR provides accurate solutions for the rotation curves of galaxies and the energy levels of the Hydrogen spectra including Lamb shift. Flat space time with Lorentz invariant acceleration presented here makes it possible to unite PR with quantum mechanics. PR satisfies Einstein's field equations with respect to the three major GR tests within the solar system and with respect to the derivation of Friedmann equation in cosmology. PR predicts limiting radius of the event horizon of M87 black hole to be 3Rg and the range of prograde and retrograde spin a_* between \pm0.385 and \pm0.73.

研究动机与目标

• 开发一种平坦时空的广义相对论替代理论，消除弯曲时空的同时满足爱因斯坦场方程。
• 通过引入周期性时间作为基本参数，解决广义相对论与量子力学之间的不一致。
• 以周期性时间而非线性时间解释引力频移和原时间隔。
• 重现广义相对论的关键预测，包括太阳系检验和宇宙学中的弗里德曼方程。
• 为星系旋转曲线和量子能级（包括兰姆移位）提供精确解。

提出的方法

• 用包含周期性时间作为基本时间参数的动态平坦度规替代闵可夫斯基度规。
• 实施一种动态的弱等效原理，将引力质量等同于相对论质量，以推导引力效应。
• 利用周期性时间建模粒子在引力场中的原时间隔和引力频移。
• 在不引入暗物质的前提下，利用周期性时间框架求解星系旋转曲线。
• 通过引入周期性时间效应，将该理论应用于氢原子能级，包括兰姆移位。
• 利用周期性时间形式推导黑洞事件视界半径和自旋参数，得出M87黑洞为3Rg，自旋参数a_*在±0.385至±0.73之间。

实验结果

研究问题

• RQ1 具有周期性时间的平坦时空理论能否在太阳系和宇宙学中重现广义相对论的预测？
• RQ2 周期性时间与广义相对论中的线性时间相比，如何以不同方式解释引力频移和原时间隔？
• RQ3 周期性相对论能否在不引入暗物质的前提下准确建模星系旋转曲线？
• RQ4 周期性时间框架能否正确预测氢原子的能级分裂，包括兰姆移位？
• RQ5 基于周期性时间形式，M87类黑洞的预测事件视界半径和自旋参数是多少？

主要发现

• 周期性相对论满足爱因斯坦场方程，并在太阳系中重现了广义相对论的三个经典检验。
• 该理论在宇宙学中推导出弗里德曼方程，支持其与大尺度结构形成的自洽性。
• M87黑洞的事件视界半径预测为史瓦西半径的3倍（3Rg），与广义相对论预测的Rg存在偏差。
• M87黑洞的顺行与逆行自旋参数（a_*）的预测范围为±0.385至±0.73。
• 在不依赖暗物质的前提下，通过周期性时间框架准确重现了星系旋转曲线。
• 利用周期性时间模型成功预测了氢原子的能级，包括兰姆移位。