均匀且各向同性的宇宙必然具有随时间变化的光速
综合物理
2011-10-05 v4 宇宙学与河外天体物理
广义相对论与量子宇宙学
摘要
本文提出了一个令人信服的论证，表明弗里德曼-勒梅特-罗伯逊-沃尔克(FLRW)宇宙中的物理光速必须随FLRW的宇宙时间坐标“t”变化。当FLRW的径向共动微分坐标被解释为物理的，因此可通过局域洛伦兹变换变换为静止物理坐标的微分时，光速必须是可变的。由于FLRW的微分径向距离具有随时间变化的系数a(t)，对变换后的微分进行积分以获得短径向距离的静止坐标，要求光速c(t)与da/dt的平方根成正比。由于我们假设空间均匀性，这个推导出的c(t)是FLRW宇宙中所有点上的物理光速。这影响了对所有对光速敏感的遥远天体现象的天文观测的解释。从FLRW出发的世界变换在原点附近具有闵可夫斯基度规，被证明具有延伸到可见宇宙所有点的物理半径。为了获得c(t)的数值，通过使用可变的引力常数和静止质量来扩展广义相对论(GR)场方程，以保持引力和粒子静止能量不变。这也保持了场方程的GR张量之间的比例常数不变，并守恒了FLRW GR场方程中使用的理想流体的静止应力-能量张量。以同样的方式，所有狭义和广义相对论都被扩展以包含可变光速。
引用
@article{arxiv.0904.1590,
title = {A homogeneous and isotropic universe must have a time varying light speed},
author = {Robert C. Fletcher},
journal= {arXiv preprint arXiv:0904.1590},
year = {2011}
}
备注
An updated version of this paper is shown in astro-ph/0610610