Velocidad variable de la luz en cosmología

Question

En este documento D. H. Coule argumenta que la métrica del impulso warp, como la propuesta por Alcubierre, requiere que la materia exótica sea colocada de antemano en la trayectoria del viaje convencional. En la sección 5 de este trabajo "Alteración de la estructura del cono de luz", básicamente apuesta por el mismo truco que Alcubierre: escribir alguna métrica sacada de la manga con las propiedades deseadas, y ver qué propiedades debe tener el tensor de energía-estrés para satisfacer las ecuaciones de Einstein. La métrica que escribe describe un espaciotiempo con una mayor velocidad efectiva de la luz en el $x$ eje. Explica que esto exige una $T_{\mu \nu}$ que viola la condición de energía dominante.

Ahora bien, si te diriges a la página de wikipedia de la velocidad variable de la luz y te diriges a la sección de cosmología En cuanto a la velocidad de la luz, 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 su lugar, toman el camino más difícil de proponer lagrangios o teorías alternativas. Me pregunto si hay algo tan descaradamente erróneo en la alteración de la métrica de Coule que los autores de VLS no se han dignado a refutarla, o si simplemente ignoran este sencillo mecanismo 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 importantes anisotropías rotacionales, tal modelo (si es correcto) implicaría que partes lejanas del universo primordial podrían haber estado causalmente conectadas 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 utilice la conocida teoría gravitacional?

Answer 1

La métrica del artículo en la que se estira la velocidad de la luz en la dirección x viola la condición de energía débil y es ciertamente antifísica, al menos si la violación se localiza en y y z. Esto no es el tipo de cosa que se espera de cualquier solución física de la RG.

Hay un teorema de área en la RG que sólo utiliza la condición de energía débil. Si se observa un frente de luz que atraviesa una región de izquierda a derecha, de forma que está formado por los rayos que están más alejados hacia la derecha, el área siempre debe aumentar cuando el frente de luz llega al infinito positivo. Esto se demuestra aquí: Segunda ley de la termodinámica de los agujeros negros . La prueba es para el caso de los agujeros negros, pero la versión frontal de la luz es sólo el límite de los agujeros negros infinitos.

Si se considera una región hipotética en la que la luz que atraviesa la región se acelera con respecto a la luz paralela en el infinito, si se traza hacia atrás el límite de comunicación con un punto lejano en el infinito derecho, se encuentra un plano que se oscurece al cruzar la región en la que la luz se acelera, y luego el hoyuelo se extiende, de modo que el área aumenta cuando se mira 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 suele conducir a una violación de la causalidad? y en las preguntas y respuestas vinculadas.

En cuanto al universo primitivo, la violación de la condición de energía fuerte en el universo primitivo no es lo mismo que la violación de la condición de energía débil. La estructura causal del espaciotiempo no se ve afectada por la violación de la condición fuerte de la constante cosmológica, lo único que ocurre es que la situación estable es un espacio deSitter, con un horizonte de área finita. Por otro lado, violar la condición de energía débil equivale a violar las leyes de la termodinámica, ya que se puede utilizar una violación local de esta condición para hacer que un agujero negro clásico se encoja.

La literatura que citas no es muy buena. Las ideas de la "velocidad variable de la luz" están formuladas de la manera menos esclarecedora posible. La velocidad de la luz es una constante dimensional, y debe fijarse en 1. La idea de que acelerar la luz en el universo primitivo la pone de algún modo en contacto causal es falsa, ya que acelerar la luz no hace nada en sí mismo.