Tenga en cuenta que mi educación formal en física terminó hace más de diez años, por lo que es posible que me falte algo de comprensión obvio.
La relación entre el espacio-tiempo y la distribución de materia/energía se describe mediante las ecuaciones de campo de Einstein:
G es un tensor que describe la geometría del espacio-tiempo, y T describe la distribución de la materia, cómo se mueve, etc. Cuando leo sobre la materia oscura, supongo que estos se insertan como términos en el tensor de energía de estrés a la derecha y luego son interpretado como una misteriosa materia perdida. De manera similar, los términos de energía oscura se pueden agregar como términos adicionales a la izquierda, como la constante cosmológica, o términos adicionales en T.
Mi pregunta es, entonces, por qué estos no pueden ser capturados como perturbaciones locales de la curvatura global. Es decir, ¿términos dependientes de la escala en el tensor de Ricci? Esto permitiría efectos de lentes gravitacionales localizados y masa extra aparente alrededor de objetos masivos como galaxias y sería solo una propiedad del espacio-tiempo.
Por supuesto, la energía oscura y la materia oscura se describen agregando perturbaciones a "la izquierda", ¡la pregunta es qué perturbaciones agregar! La utilidad de las ecuaciones de Einstein es que le brinda una forma precisa de determinar el efecto de alguna configuración de la materia en el tensor de Ricci y, por lo tanto, en la métrica. Esencialmente, siempre estás agregando la perturbación a ambos lados simultáneamente. Su pregunta, tal como está redactada, pregunta por qué uno no puede "capturar" el efecto de la materia / energía oscura al perturbar la métrica, lo que, supongo, significa "solo perturbando la métrica", es decir, no perturbando los términos de la materia. El problema es que casi cualquier otra ecuación que pueda escribir rompe la covarianza general, lo que tiene todo tipo de malas consecuencias. En particular, se violarán las leyes de conservación y usted' Definirán implícitamente un marco de referencia preferido en el proceso. Uno puede agregar términos de orden superior al lado izquierdo (de hecho, se espera que existan algunos) pero estos no tendrán el efecto de imitar la energía oscura. Por ejemplo, los cálculos que involucran lentes gravitacionales y otras cosas simplemente asumen una teoría de la gravedad linealizada; por lo general, ni siquiera resuelven las ecuaciones completas tal como están escritas, pero esto es suficiente para reproducir matemáticamente lo que vemos. La inclusión de términos de orden superior tendría consecuencias que no son observables en este momento. por lo general, ni siquiera resuelven las ecuaciones completas tal como están escritas, pero esto es suficiente para reproducir matemáticamente lo que vemos. La inclusión de términos de orden superior tendría consecuencias que no son observables en este momento. por lo general, ni siquiera resuelven las ecuaciones completas tal como están escritas, pero esto es suficiente para reproducir matemáticamente lo que vemos. La inclusión de términos de orden superior tendría consecuencias que no son observables en este momento.
Uno podría reformular su pregunta de la siguiente manera: "¿Cómo sabemos si un fenómeno es gravitatorio o basado en la materia?" La respuesta es simplemente que casi todo es ambos. No es que la energía oscura o la materia oscura sea un "fenómeno gravitatorio" y así lo describa el tensor de Ricci o un "fenómeno de la materia" y así lo describa el tensor de energía de estrés. Es ambos y, por lo tanto, simultáneamente descrito por ambos. La ecuación de Einstein simplemente nos dice cómo relacionar las propiedades métricas de un fenómeno con las propiedades de tensión-energía. Esta relación está determinada de manera única (hasta términos de orden superior) por simetría y, por lo tanto, no puede modificarse sin graves consecuencias.
Ron Maimón