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“宇宙巧合”的阐明

宇宙学与河外天体物理 2022-08-30 v3 广义相对论与量子宇宙学 高能物理 - 唯象学

摘要

在标准宇宙学模型中,暗能量(DE)和非相对论性(NR)物质密度在当下被观测确定为相近,尽管它们演化历史大不相同。这一“宇宙巧合”谜题——亦称为“为何是现在?”问题——其定义本身依赖于我们于宇宙(膨胀)时空体积中“典型性”的隐含先验预期。否则,这一难题根本不会存在。此处表明,这一表观巧合可解释为一种非人择的观测选择效应:若我们要在共动(静态)时空体积中成为典型观测者,宇宙能量预算必须包含非零的DE分量。此外,研究表明无论宇宙学初始条件如何,并假设无“新物理”,宇宙最有可能在共形Hubble半径 H1\mathcal{H}^{-1} 达到最大值时被观测到。后者发生于DE与NR物质的能量密度 ρDE\rho_{DE}ρm\rho_{m} 分别相近的纪元。具体而言,我们所假定的沿共形时间线的“典型性”,结合其他若干合理假设,意味着 RρDE/ρmR\equiv\rho_{DE}/\rho_{m} 是从Beta Prime概率分布函数中“抽样”而得。该比值的先验68%(95%)置信区间为 0.20<R<3.460.20<R<3.460.033<R<17.200.033<R<17.20 ),期望值为 Rˉ=3.5\bar{R}=3.5 。这些与观测推定值 Robs=2.23R_{obs}=2.23 相符。

关键词

引用

@article{arxiv.2204.02211,
  title  = {Elucidation of 'Cosmic Coincidence'},
  author = {Meir Shimon},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2204.02211},
  year   = {2022}
}

备注

16 pages, 6 figures. Significantly modified version. Comments are welcome