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无限长的物体能放入膨胀的宇宙中吗?

宇宙学与河外天体物理 2020-08-27 v2

摘要

宇宙膨胀时,空间会拉伸其内容物吗?通常我们说答案是否定的——空间的拉伸不像橡皮筋的拉伸那样会拖拽物体。在本文中,我们探讨了一个潜在的反例——即我们证明在膨胀的宇宙中不可能制造一个任意长的物体,因为不可能使物体的远端相对于我们保持“静止”(如弗里德曼-勒梅特-罗伯逊-沃尔克度规所定义)。我们表明,这并不意味着膨胀的空间具有与之相关的力,而是由于我们选择的参考系产生了一些虚拟力。通过选择我们通常的时间切片(其中所有共动观测者对宇宙年龄达成一致),我们选择了一个不对应于任何惯性观测者参考系的全局参考系。结果,简单的相对论速度变换产生了一个表观加速度,即使在没有力存在的情况下也是如此。这种效应类似于描述旋转参考系中的物体时产生的虚拟力,如科里奥利效应的情况。

关键词

引用

@article{arxiv.2005.01968,
  title  = {Can an Infinitely Long Object Fit in an Expanding Universe?},
  author = {Aaron Glanville and Tamara Davis},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2005.01968},
  year   = {2020}
}

备注

10 Pages, 6 Figures. Minor changes, additional discussion in Sections 2 and 4