Velocidad variable de la luz en cosmología

En este artículo , DH Coule argumenta que las métricas de impulso warp, como la propuesta por Alcubierre, requieren que la materia exótica se coloque de antemano en la ruta de viaje de los viajes convencionales. En la sección 5 de este documento, "Alteración de la estructura del cono de luz", básicamente utiliza el mismo truco que hizo Alcubierre: escribe alguna métrica de la manga con las propiedades deseadas y ve qué propiedades debe tener el tensor de energía-estrés. para satisfacer las ecuaciones de Einstein. La métrica que escribe describe un espacio-tiempo con una mayor velocidad efectiva de la luz en el X eje. Explica que esto exige una T m v que viola la condición de energía dominante.

Ahora, si se dirige a la página de wikipedia de la velocidad variable de la luz y se dirige a la sección de cosmología , ninguno de los artículos de Magueijo o Albrecht se basa en un mecanismo de este tipo para obtener la velocidad variable de la luz; En cambio, optan por la ruta posiblemente más difícil de proponer teorías o lagrangianos alternativos. Me pregunto si hay algo tan descaradamente incorrecto en la alteración métrica de Coule que los autores de VLS no lo dignificaron con una refutación, o si simplemente ignoran este mecanismo simple para estirar los conos de luz.

Sabemos que para explicar la inflación cósmica necesitamos un campo escalar que viole la condición de energía dominante, pero si este escalar tuviera anisotropías rotacionales importantes, tal modelo (si es correcto) implicaría que partes lejanas del universo primordial podrían haber sido causalmente conectado después de todo (al menos en algunas direcciones que cambiarían de un lugar a otro) lo que podría explicar gran parte de la uniformidad a larga escala que estamos viendo. ¿No es este un mejor comienzo para una explicación más simple que utiliza la conocida teoría gravitacional?

El signo de exclamación en abstracto parece sospechoso...
@Dilaton: Yo también lo pensé, pero hay un "Clas. Quant. Gravity". en la esquina superior izquierda.

Respuestas (1)

La métrica en el documento donde la velocidad de la luz en la dirección x se extiende viola la condición de energía débil y ciertamente no es física, al menos si la violación se localiza en y y z. Este no es el tipo de cosas que espera de cualquier solución física de GR.

Hay un teorema del área en GR que solo usa la condición de energía débil. Si observa un frente de luz que cruza una región de izquierda a derecha, de modo que consiste en los rayos que están más a la derecha, el área siempre debe aumentar cuando el frente de luz alcanza el infinito positivo. Esto se demuestra aquí: Segunda Ley de la Termodinámica de los Agujeros Negros . La prueba es para el caso del agujero negro, pero la versión frontal ligera es solo el límite infinito del agujero negro.

Si considera una región hipotética donde la luz que pasa a través de la región se acelera en relación con la luz paralela en el infinito, si rastrea el límite de comunicación con un punto lejano en el infinito derecho, encontrará un plano que forma hoyuelos cuando cruza la región donde la luz se acelera, luego el hoyuelo se extiende, de modo que el área aumenta cuando miras hacia atrás. Esto significa que el área del frente de luz en este caso está disminuyendo, no aumentando, y esto requiere una violación de la condición de energía débil, y esto está relacionado con la violación implícita de la causalidad. Esto se discute más aquí: ¿Una violación de la condición de energía débil generalmente conduce a una violación de la causalidad? y en las preguntas y respuestas vinculadas.

Con respecto al universo temprano, la violación de la condición de energía fuerte en el universo temprano no es lo mismo que la violación de la condición de energía débil. La estructura causal del espacio-tiempo no se ve afectada por la condición fuerte que viola la constante cosmológica, todo lo que sucede es que la situación estable es un espacio deSitter, con un horizonte de área finita. Violar la condición de energía débil, por otro lado, equivale a violar las leyes de la termodinámica, ya que puede usar una violación local de esta condición para hacer que un agujero negro clásico se encoja.

La literatura que cita no es muy buena. Las ideas de la "velocidad variable de la luz" están expresadas de la manera menos esclarecedora posible. La velocidad de la luz es una constante dimensional y debe establecerse en 1. La noción de que acelerar la luz en el universo primitivo de alguna manera la pone en contacto causal es falsa, ya que acelerar la luz no hace nada en sí mismo.

"violar la condición de energía débil equivale a violar las leyes de la termodinámica" no es necesariamente cierto. Depende de cuánta entropía tengamos que agregar al universo para crear una cierta cantidad de materia/energía que viole las condiciones de energía.