宇宙論の原理について

宇宙論的原理の相互包括性に関する概念的な質問のほんの一部です。つまり、等方性であるが均質ではない宇宙、または均質であるが等方性ではない宇宙を作ることが可能であるかどうか疑問に思っていました。

私のスパイシーな感覚は、宇宙が等方的ではあるが同質ではない可能性があることを教えてくれています。

確かに、デフォルトでは、ユニバースが同種の場合、等方性でなければならないということになりますか？

cosmology cosmological-principle homogeneity

— マイケル・ロバーツ
ソース

い、このすべてのヘルプは？材料の等方性と均質性の興味深い

— 比較

不均質な材料（たとえば、密度の異なる層や同心円密度リング）で等方性を持つことができると思いますが、媒体で均質性が得られると、デフォルトで等方性になりますか？

— MichaelJRoberts

@costrom PS少し助かりました。

— MichaelJRoberts

回答:

2つのケースのどちらもまったく考えられません。

均質で異方的な宇宙

銀河のある宇宙は一様に広がっていますが、すべて同じ方向に回転しています。この宇宙は、どこに住んでいても同じに見えますが、正味の角運動量があるので、一方向に見ると、視線に沿って回転しているすべての銀河を見ることができ、別の方向には、それらに垂直に回転していることがわかりますこの方向。

別の例は、一方向に密度波が透過していた宇宙です。この方向では、銀河の密度が高低に交互に変化し、それに垂直に一定の密度が見られます。

昨日のarXivに関する論文には、別の種類の均一な異方性宇宙、つまり観測された膨張率が見ている方向に依存する宇宙に住む可能性について議論する論文（Schucker 2016）が含まれていました。これは「ビアンキIユニバース」と呼ばれ、単なる架空の好奇心ではありません（ただし、この論文の結果は統計的に重要ではありません）。@JonesTheAstronomerの回答も参照してください。

不均一で等方的な宇宙

ジョン・レニーが教えてくれたように、ビッグバンはある時点では起こらなかった。しかし、あればそれがなかった、と私たちは、中央領域に住んで起こった、我々はすべての方向に同じことを確認したが、徐々にthinnening宇宙を見る、または多分いくつかのポイントに増加し、その後減少し、このexsplosion約来た正確にどのように依存する可能性があり。ただし、このシナリオは、宇宙の特別な場所に居住していることを意味し、コペルニクスを悲しくします。宇宙が複数の場所から等方性である場合、それも均質でなければなりません。

— ペラ
ソース

素敵な写真、ペラ、+ 1。しかし、上記のような銀河は実際には見られないことを言わなければなりません。JRの答えについては、「宇宙には中心がない」は支持されていない主張であり、おそらく「宇宙の外側に空間はない」と対立しています。

— ジョンダフィールド2016年

@JohnDuffield：いいえ、私は上記のような銀河を見るつもりはありませんでした。私の要点は、そのような宇宙は原理的に物理的に考えられるということです—私たちは、そのような宇宙に住んでいないことがたまたま観察されただけです。対照的に、たとえば銀河がネッド・ライトの左の図のような共通の中心から指し示している狭い小川にある宇宙を想像することはより困難です。

— ペラ2016年

JRの答えについては、観察証拠がたくさんあります（もちろん、物理学の場合はいつもそうであるように、証拠はありません）、そして「宇宙の外側には空間がない」と矛盾しているという意味がわかりません

— ペラ2016年

Ω_{t o t} ≫ 1

$\Omega_\mathrm{tot}\gg1$

に関して。中心かそうでないかを問わず、もしそうでなければ、宇宙全体に中心がないという証拠はなく、意味のある多くの予測を与える宇宙論の原理は間違っており、誰もが悲しいでしょう。しかし、センターの証拠もありません。

— ペラ2014年

等方性であるが均質ではない宇宙、または均質であるが等方性ではない宇宙を作ることが可能かどうか疑問に思っていました。

UCバークレーの定義によると、ほとんどの人は同質性は「すべての場所で同じに見える」ことを意味し、等方性は「すべての方向で同じに見える」ことを意味すると定義しています。そして、Ned Wrightの記事によると、これらの属性はまったく同じではないという人もいます。

ここに画像の説明を入力してください

彼は、「上の図は、左側が均一で等方性ではないパターンを示し、右側が等方性で均一ではないパターンを示しています」と述べています。しかし、私が知る限り、このような写真は、銀河が点在する私たちの宇宙には当てはまりません。

私の不思議な感覚は、宇宙は等方性であるかもしれないが均質ではない可能性があることを私に話している。

私のスパイの感覚は、460億光年離れた人に、宇宙は等方的でも均質でもないと言うかもしれないと私に言っています。なぜなら彼が見上げると、夜空の半分は真っ黒か何かです。

確かに、デフォルトでは、ユニバースが同種の場合、等方性でなければならないということになりますか？

その趣旨に同意します。私見観察者が均質な宇宙を見た場合、彼は等方性宇宙も見ます。はい、宇宙は均質であるが等方性ではないという仮説的なシナリオを見つけることができます。しかし、それらは仮説にすぎません。そして、それは単なる仮定であることを忘れないでください。あなたが森に住んでいたら、世界は木で覆われていると思いますか？どの場所でもどの方向でも同じように見えますか？これは特に科学的な仮定ではありません。森の端近くに住んでいる人がいることはご存じでしょう。知らないと言った方がいいと思います。

— ジョン・ダフィールド
ソース

同種でなく同位体の宇宙のLHSダイアグラムに関して指摘するために、確かにそれはすべての場所で同じではありませんか？あなたはレンガかグラウトの一部である可能性があるので？それぞれ赤と白。

— MichaelJRoberts

同様に、あなたは銀河か私が介在する空間にいるか、星にいるかどうかに関係なく存在する可能性があります。私たちが話しているのは、大規模な均質性です。宇宙は小規模では均一でも等方性でもありません。もしそうなら、重力もありません。読むこのアインシュタインだったスペースとして重力場を説明したところ、「均質も等方性もありません」。

— John Duffield

それでも、これらの2つの図が2つの異なる説明を表すことを受け入れることはできません。見ないでください。

— MichaelJRoberts

マイクは心配しないでください。マイクが言ったように、私が知っている限り、そのような写真は銀河が散在する私たちの宇宙には当てはまりません。

— ジョンダフィールド2016年

もちろん。しかし、CMBの変動と測定された双極子の等方性によって、宇宙論の原理で「世界」（宇宙）の見方をもはや裏付けることができないのではないかとよく思います。

— MichaelJRoberts

一般相対性理論の枠組み内では、アインシュタイン方程式の重要な解があり、（a）均一であるが異方性であり、（b）不均一であるが（等方性）等方性です。

クラス（a）は、ビアンキ宇宙論であり、最も簡単に説明すると、異なる方向に異なる膨張率、または何らかの回転形式を持つ均一な流体です。これらの簡単な説明はないようですが、技術的なレベルでは、ジョージエリスのカルジェーズの講義に勝つことは困難です。http：//arxiv.org/pdf/gr-qc/9812046.pdf

Class（b）ソリューションは、Lemaitre-Tolman-Bondi（LTB）ソリューションであり、1点のすべての方向に同じ不均一な密度分布を持っています。https://en.wikipedia.org/wiki/Lema%C3%AEtre%E2%80%93Tolman_metricを参照してください

私たちの現在の宇宙は平均して均一で等方性ですが、それでも（a）と（b）の両方のタイプの解が宇宙論で重要な役割を果たします。

— ジョーンズ
ソース