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FLRW 模型对宇宙的描述有多准确?

广义相对论与量子宇宙学 2014-11-17 v2 宇宙学与河外天体物理 高能物理 - 理论

摘要

非常准确!在 Λ\LambdaCDM 模型中,我们宇宙的时空度规 gabg_{ab} 在宏观和微观尺度上(除黑洞等极强场物体紧邻区域外)均可由 FLRW 度规 gab(0)g_{ab}^{(0)} 近似,精度约为万分之一或更高。然而,gabg_{ab} 的导数与 gab(0)g_{ab}^{(0)} 的导数并不接近,因此测地线行为可能存在显著差异,曲率也可能存在巨大差异。 Consequently, 实际宇宙中的可观测量可能与 FLRW 模型中相应的可观测量存在显著差异。尽管如此,正如我们将在此回顾的那样,我们已经证明了普遍结果,表明在我们处理反作用的方法框架内,小尺度上发生的大尺度物质不均匀性不会在大尺度上产生显著效应,因此 gab(0)g_{ab}^{(0)} 满足以物质平均应力 - 能量张量为源的爱因斯坦方程。我们讨论了一些其他方法中存在的缺陷,这些方法曾提出可能存在巨大的反作用效应。正如我们也将在此回顾的那样,借助合适的“字典”,牛顿宇宙学在所有尺度上都能为爱因斯坦方程(含尘埃和宇宙学常数)的宇宙学解提供极好的近似。我们的结果从而为广义相对论宇宙学背景下 Λ\LambdaCDM 模型的数学一致性和有效性提供了强有力的理由。

关键词

引用

@article{arxiv.1407.8084,
  title  = {How well is our universe described by an FLRW model?},
  author = {Stephen R. Green and Robert M. Wald},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1407.8084},
  year   = {2014}
}

备注

Invited contribution to a Classical and Quantum Gravity focus issue on "Relativistic Effects in Cosmology", edited by Kazuya Koyama; 18 pages, 2 figures. V2: References added and minor wording changes made