[论文解读] Universes seen by a Chandrasekhar equation in stellar physics

T. Gehrels|arXiv (Cornell University)|Jan 11, 2007

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一句话总结

本文提出了一种基于扩展的钱德拉塞卡方程的宇宙学模型，表明宇宙起源于一个有限的原始质量，即 1.13179 × 10⁷⁸ 个质子质量。该模型将此质量与WMAP数据及质子半径测量结果相联系，预测存在一个具有近临界质量与一致物理规律的多重宇宙，其起源于一种暴胀时空背景。

ABSTRACT

While we know that quantum, relativity and gravity physics control much of Nature, Subrahmanyan Chandrasekhar derived an equation showing that for the structure, composition, and source of energy of stars. This paper extends its application to universes. A model is derived of these physics indicating that a primordial mass of our universe is finite, at 1.13179 x 10E+78 proton masses. This seems confirmed by two sets of data, from the WMAP spacecraft and other observatories. The model is confirmed more in detail by a determination of the proton radius, at 8.2 (+/-0.2) x 10E-16 m, with a precise theoretical value. This is the equivalent radius for a sphere, while the actual shape of the proton may be ellipsoidal. Together with theories of inflation, the model predicts the existence of a space-time background that is spawning new universes. They all have the same physics and near-critical mass. The multiverse is a hierarchy of increasing numbers of universes. The paper ends with a set of predictions in terms of suggestions for future work

研究动机与目标

• 将原本用于恒星结构的钱德拉塞卡方程拓展至宇宙起源与质量的建模。
• 利用理论与观测约束，精确确定宇宙的原始质量。
• 探讨该质量对多重宇宙形成与时空背景动力学的影响。
• 将该模型与实测数据（包括WMAP观测与质子半径测量）进行对比检验。
• 提出一个分层的多重宇宙结构，其中各宇宙具有相同的物理定律。

提出的方法

• 将原本用于恒星平衡的钱德拉塞卡方程，改编为描述原始宇宙的质量-能量平衡。
• 以质子质量为基本单位，将原始宇宙的质量定义为 1.13179 × 10⁷⁸ 个质子质量。
• 利用WMAP探测器的观测数据验证所预测的原始质量。
• 将理论质子半径 8.2 (+/- 0.2) × 10⁻¹⁶ m 作为模型的关键约束条件。
• 结合暴胀理论，提出一种能持续产生具有相似物理规律的新宇宙的时空背景。
• 构建一个分层的多重宇宙模型，其中每个宇宙均继承相同的物理规律与近临界质量。

实验结果

研究问题

• RQ1 钱德拉塞卡的恒星平衡方程能否被拓展以描述整个宇宙的质量？
• RQ2 基于该扩展方程，宇宙的原始质量的精确值是多少？
• RQ3 所预测的质子半径如何体现模型与观测数据的一致性？
• RQ4 该模型是否预测了一个具有统一物理规律与近临界质量的多重宇宙？
• RQ5 在该框架下，时空暴胀在新宇宙产生过程中扮演何种角色？

主要发现

• 宇宙的原始质量被计算为 1.13179 × 10⁷⁸ 个质子质量，该结果源自扩展的钱德拉塞卡方程。
• 该预测质量与WMAP探测器及其他天文观测站的数据一致。
• 该模型得出的理论质子半径为 8.2 (+/- 0.2) × 10⁻¹⁶ m，与实验测量结果相符。
• 该模型表明，存在一种支持通过暴胀持续产生新宇宙的时空背景。
• 该多重宇宙中所有宇宙均被预测具有相同的 fundamental 物理规律与近临界质量。
• 该多重宇宙具有分层结构，更多宇宙从同一物理框架中不断涌现。