Puede la materia oscura y la energía de ser formulado como perturbaciones locales de la métrica

Question

Tenga en cuenta que mi formales de educación en física terminó hace más de diez años, así que puede ser que falte alguna obvio pieza de comprensión.

La relación entre espacio-tiempo y la materia/energía distribución se describe por las ecuaciones de campo de Einstein:

$$G_{\mu\nu}=8\pi T_{\mu\nu}$$

G es un tensor que describe la geometría del espacio-tiempo, y T describe la distribución de la materia, cómo se mueve, etc. Cuando leí acerca de la Materia Oscura supongo que estos se insertan como en términos de la tensión tensor de energía en el derecho y son interpretados como misteriosa materia ausente. Del mismo modo, la Energía Oscura términos pueden ser agregados como de los términos adicionales de la izquierda, tales como la constante cosmológica, o más términos en T.

Mi pregunta es, entonces, ¿por qué estos no pueden ser capturadas como perturbaciones locales para el mundial de curvatura. Es decir, dependiente de la escala términos del tensor de Ricci? Esto permitiría localizada de la lente gravitacional efectos y aparente masa extra alrededor de objetos masivos, tales como las galaxias y sólo sería una propiedad del espacio-tiempo.

Answer 1

Por supuesto, la energía oscura y la materia oscura se describen mediante la adición de las perturbaciones a "la izquierda", la pregunta es qué perturbaciones a agregar! La utilidad de las ecuaciones de Einstein es que le da una forma precisa de determinar el efecto de algún asunto de configuración en el tensor de Ricci y por lo tanto la métrica. Esencialmente, usted está siempre añadiendo la perturbación a ambos lados simultáneamente. Su pregunta, como se narra, se pregunta por qué no se puede "capturar" el efecto de la materia oscura y energía por la perturbación de la métrica, que, supongo que a decir es, "sólo por la perturbación de la métrica", es decir, no perturbar la cuestión de términos. El problema es que casi cualquier otra ecuación se puede escribir rompe general de la covarianza, que tiene todo tipo de malas consecuencias. En particular, las leyes de conservación se habrá roto y te implícitamente definir un marco de referencia preferido en el proceso. Uno puede agregar los términos de orden superior en el lado izquierdo, (de hecho, algunos se espera que existan), pero estos no tienen el efecto de la imitación de la energía oscura. Por ejemplo, los cálculos que involucran lentes gravitacionales y lo que no simplemente asumen una lineal teoría de la gravedad; por lo general, no hasta la resolución de la totalidad de las ecuaciones, como está escrito, sin embargo, esto es suficiente para que, matemáticamente, de reproducir lo que vemos. Incluyendo los términos de orden superior tendría consecuencias que son observables en el momento.

Uno podría reformular su pregunta como la siguiente: "¿Cómo podemos saber si un fenómeno es gravitacional o la materia?" La respuesta es simplemente casi todo lo es tanto. No es que la energía oscura o la materia oscura es un "fenómeno gravitacional" y así descrito por el tensor de Ricci o un "fenómeno" y así descrito por el estrés de la energía del tensor. Es a la vez y al mismo tiempo descrito por tanto. La ecuación de Einstein sólo nos dice cómo se relacionan las métricas de las propiedades de un fenómeno para el estrés-propiedades de la energía. Esta relación está determinada únicamente (hasta los términos de orden superior) por simetría, entonces no puede ser ajustado con sin graves consecuencias.