宇宙中混沌与确定性的边界
物理学史与哲学
2022-06-23 v1 宇宙学与河外天体物理
摘要
根据标准宇宙学模型，在远大于星系尺度的宇宙物质分布完全由暴胀期间设定的初始条件所决定。但将尺度缩小数十个数量级至微观（以及人类？）尺度，量子随机性占据主导，且与初始条件无关。确定性的边界在哪里，它又如何与混沌相互作用？在此，我们首次尝试在天文背景下回答这一问题，并纳入当前已理解的过程。该边界至少是长度尺度、位置和物质类型的函数（暗物质更具可预测性）。在星系际空洞中，原初密度涨落的模式大体得以保留。但我们认为，在星系内部，条件至少是混沌的，甚至可能受到非原初信息或独立于初始条件的随机性的影响。随机性可由诸如超新星、活动星系核（AGN）及其他吸积盘喷流等事件提供，借助混沌动力学，这些事件可将任何可能的微观随机性播散至更大尺度，最终遍及整个星系。这可能由近期研究的称为自发随机性（spontaneous stochasticity）的过程所产生或放大，即源于任意小扰动湍流系统中的有效随机性。
引用
@article{arxiv.2206.10666,
title = {Boundaries of chaos and determinism in the cosmos},
author = {Mark Neyrinck and Shy Genel and Jens Stücker},
journal= {arXiv preprint arXiv:2206.10666},
year = {2022}
}
备注
Submitted to Philosophy of Astrophysics volume, ed. Boyd et al., Springer. 17pp, 6 figs