新的宇宙模型有利于宇宙的“大裂纹”消亡

时间：2021-10-19 10:58:04来源：

大问题场景的插图（Jeremy Teatford / Vanderbilt）

从Vanderbilt Universt大学的基本上新的数学制定对宇宙的最终命运有一些重大影响。

宇宙可以是一个非常粘的地方，但只是争吵的粘性是多么糟糕。

这是因为几十年来，宇宙学家遇到了与爱因斯坦一般的相对论的热力学定律协调粘度的经典概念。然而，Vanderbilt Universy大学的团队提出了一个从根本上的数学制定的问题似乎弥合了这种长期差距。

新数学对宇宙的终极命运有一些重大影响。它倾向于赞成宇宙学家提出的更加激进的情景之一，被称为“大裂纹”。它也可能阐明了暗能的基本性质。

新方法是由数学Marcelo Disconzi的助理教授开发的，与物理教授Thomas Kephart和Robert Scherrer合作，并在今年早些时候在期刊物理评审日前发布的文件中描述。

“马塞洛已经提出了一种更简单，更优雅的制定，是数学上的声音和遵守所有适用的物理法律，”Scherrer说。

具有宇宙相关性的粘度的类型与熟悉的“番茄酱”形式不同，粘度被称为剪切粘度，并且是流体抵抗流过小开口的抗性，如番茄酱瓶的颈部。相反，宇宙粘度是体积粘度的形式，这是流体对膨胀或收缩的抵抗力的量度。我们经常在日常生活中经常处理批量粘度的原因是因为大多数我们遇到的液体都不能被压缩或扩大得多。

Disconzi通过解决相对论的液体问题来开始。产生这种现象的天文物体包括超新星（爆炸恒星）和中子恒星（已经被压碎于行星尺寸的恒星）。

科学家们已经相当成功地建模当理想的流体 - 没有粘度的人会导致 - 升高到近光速度。但几乎所有的液体都是粘稠的本质上，尽管数十年的努力，但没有人成功地提出一种普遍接受的方法来处理在相对论速度行驶的粘性液体。在过去，制定的模型预测，当这些更现实的流体加速到光速的一小部分时，这种模型已经困扰着不一致：最明显的是预测这些流体可以比速度快速行进的某些条件光速。

“这是灾难性的错误，”Disconzi说：“由于实验证实，没有什么可以比光速更快地行进。”

这些问题激发了数学家以不表现出允许更快的速度的漏洞的方式重新制定相对论流体动力学的方程。他在法国MathematicianAndréLichnerowicz的20世纪50年代先进的方法上。

接下来，Disconzi与Kephart和Scherrer合作，将他的方程应用于更广泛的宇宙理论。这产生了许多有趣的结果，包括一些潜在的新见解暗能的神秘性。

在20世纪90年代，当天文测量表明宇宙以不断加速的速度扩大时，物理界令人震惊。为了解释这一非预测的加速，他们被迫假设存在未知形式的排斥能量，这些能量在整个宇宙中传播。因为他们对此知之甚少，他们将其标记为“黑暗能量”。

迄今为止，大多数黑色能源理论都没有考虑到宇宙粘度，尽管它具有激烈的效果与黑能量相似。“这是可能的，但不是很可能，粘性可以考虑一下已经归因于暗能量的所有加速度，”Disconzi说。“更有可能是由于这种更加平淡的原因可能是由于这种更加暴躁的原因。结果，粘度可以作为暗能性质的重要约束。“

另一个有趣的结果涉及宇宙的终极命运。由于宇宙的逃避扩张发现，宇宙学家已经提出了一些对未来意味着什么的戏剧性情景。

一个场景，被称为“大冻结”，预测，经过100万亿岁或所以宇宙会造成的，因此宇宙的供应将变得太薄，以形成恒星。因此，现有的恒星将逐渐燃烧出来，只留下黑洞，又慢慢地蒸发，因为空间本身变冷和较冷。

更激进的情景是“大裂纹”。它以一系列的“幻影”暗能而言，它是随着时间的推移而变得更强烈的。在这种情况下，宇宙的扩张率变得如此之大，即在220亿年左右的物质上开始崩溃，疏远疏远地拆卸到未结合的基本粒子和辐射。

在这种情况下涉及的关键值是暗能量和密度之间的比率，所谓的状态参数所谓的。如果此值低于-1，则宇宙最终将被拉开。宇宙学家已经称为“幻影障碍”。在以前的粘度模型中，宇宙无法超越这一限制。

然而，在Desconzi-Kephart-Scherrer制剂中，该屏障不存在。相反，它为跌破-1低于-1的状态参数的等式提供了一种自然的方式。

“在以前的粘度模型中，无法撕裂，”Scherrer说。“在这个新的模型中，粘度实际上将宇宙推向这个极端的终端状态。”

根据科学家介绍，它们对这种相对论粘度的新配方的笔分析结果非常有前途，但必须进行更深的分析以确定其可行性。这样做的唯一方法是使用强大的计算机在数字上分析复杂的方程。以这种方式，科学家可以使预测可以与实验和观察进行比较。