Ist es sinnvoll, die Zeit vom Urknall bis zur Emission des CMB zu messen?

Die Antwort kommt in zwei Teilen.

Erstens, wenn die Leute in der Kosmologie den Ausdruck „seit dem Urknall“ verwenden, meinen sie normalerweise „seit einem sehr frühen Moment wie der Planck-Ära“. Man kann die Zeit nicht direkt auf einzelne Bedingungen zurückführen, die nicht genau definiert wären, aber es ist nicht notwendig, dies zu tun. Sagen Sie einfach: "Wir messen ab einem frühen Moment, wenn wir eine klar definierte Vorstellung von Zeit haben, nachdem sich Dichte und Temperatur ausreichend stabilisiert haben, so dass die Quantengravitation nicht erforderlich ist."

Zweitens ist die hier verwendete Zeitvariable diejenige, die in den Feldgleichungen von GR erscheint, normalerweise in einer geeigneten Näherungsversion wie etwa Friedman-Gleichungen. Das heißt, es ist die Eigenzeit an jedem gegebenen Ort im Raum und damit entspricht sie auch der Zeit, die in teilchenphysikalischen Berechnungen an jedem gegebenen Ort im Raum erscheint.

Das Folgende zielt speziell darauf ab, die beiden von Ihnen gestellten Fragen zu beantworten.

„In der allgemeinen Relativitätstheorie beeinflusst dies [das Universum war unglaublich dicht, schwer und energiereich] die Zeit, aber wie stark?“

"Macht es Sinn, diese 380.000 Jahre zu zählen?"

Wenn Sie die physikalischen Parameter (z. B. Temperatur oder Skalierungsfaktor oder den Anteil der Atome, die Gas sind) in einem viel späteren Alter berechnen möchten, sagen wir eine Milliarde Jahre oder mehr, dann hat das Ignorieren der 380.000 Jahre keine Auswirkungen auf Sie Ergebnisse sehr. Wenn Sie einen Wert berechnen möchten (z. B. Temperatur oder Skalierungsfaktor oder den Anteil der Atome, die Gas sind) während verschiedener Phasen des Übergangs von allen Atomen, die ein Plasma sind, zu allen, die ein Gas sind, dann eine ziemlich genaue Annäherung an das entsprechende Alter (das ungefähr bei 380.000 Jahren liegen wird) ist von entscheidender Bedeutung.

Wenn massive Teilchen vorhanden sind, können wir normalerweise über die durch ihre Masse festgelegte Zeitskala sprechen$t_C = \lambda_C /c$Wo$\lambda_C = h/mc$ist die Compton-Wellenlänge.

Es war jedoch eine Ära, in der der elektroschwache Phasenübergang noch nicht stattgefunden hat. Während dieser Ära war der Erwartungswert des Higgs-Feldes 0 und somit waren alle Teilchen masselos. In diesem Fall gibt es keine universelle Zeitskala, sie ist undefinierbar. Die Physik war in dieser Zeit einfach skaleninvariant:$t \to at$würde das gleiche ergeben. Daher ist es vor dem Phasenübergang eigentlich unmöglich, die Zeit richtig zu messen.

Selbst dann wird die FLRW-Metrik unter Verwendung von sich mitbewegenden Koordinaten definiert, aber jedes Partikel bewegt sich mit$c$in jedem Rahmen. Wir können uns nicht einfach mit einem Partikel bewegen, weil wir kein Ruhesystem für dieses Partikel finden können. Da sie außerdem masselos sind, bewegen sie sich alle auf Null-Geodäten:$ds^2=0=c^2 d\tau^2$Wo$\tau$ist die richtige Zeit. Daran können wir das erkennen$d\tau = 0$, welche Eigenzeit welchen Teilchens können wir also in die kosmische Zeit überführen? Keiner von denen!

Früher konnte man eine Partikelwolke konstruieren und ihren Massenschwerpunkt als sich mitbewegende Partikel verwenden, aber in einer skaleninvarianten Theorie ist es nutzlos, Entfernungen zu messen. Also schlägt auch diese Methode fehl.

Über die Zeit so kurz vor dem Urknall zu sprechen, ist höchst nicht trivial.