Warum ist das Universum räumlich flach, obwohl die verschiedenen Energiedichten ungleich Null sind?

Diese Frage mag für Praktiker von GR und Kosmologie naiv sein. Aber als Außenseiter auf diesem Gebiet konnte ich der Versuchung nicht widerstehen, das zu fragen.

  1. Die Allgemeine Relativitätstheorie schreibt vor, dass Materie oder Energiedichte die Raumzeit krümmen. Aber obwohl die Materie- und Energiedichten im Universum ungleich Null sind, ist das Universum räumlich flach. Warum das?

  2. Was bestimmt den Krümmungsparameter k in der Friedman-Robertson-Walker-Metrik? Insbesondere möchte ich wissen, ob k von den verschiedenen Energiedichten im Universum abhängt (und daher bestimmt wird) oder ist es ein Parameter, der von verschiedenen Energiedichten unabhängig ist?

BEARBEITEN: Aus Friedman-Gleichungen, k A 2 tritt als weitere Komponente der Energiedichte zusätzlich auf ρ M A T , ρ R A D Und ρ Λ . Heißt es also k A 2 ist eine unabhängige Komponente der Energiedichte? Und wie andere Energiekomponenten ( ρ M A T , ρ R A D Und ρ Λ ), Ist k auch ein unabhängiger experimenteller Input?

Laut GR sollten jedoch Energiedichten die Krümmung fixieren , und sie ist nicht unabhängig. Was passiert dann hier?

Die Raumzeit ist gekrümmt, aber die räumlichen Scheiben sind es nicht.
Die Krümmung des Universums ist nicht dasselbe wie die Krümmung aufgrund von Masse / Schwerkraft. Ein offenes/geschlossenes/flaches Universum wird immer offen/geschlossen/flach sein, unabhängig davon, wie die Energiedichten werden. Der Grad der Krümmung kann sich ändern, der Typ jedoch nicht

Antworten (3)

Ich glaube, ich habe die Antwort herausgefunden. Seit

Ω M A T + Ω R A D + Ω Λ − k H 2 A 2 = 1 ,
der Parameter k ist nicht unabhängig. Und wenn Ω M A T + Ω R A D + Ω Λ = 1 , Dann k = 0 .

Ω ≡ ρ / ρ C , Wo ρ C ist die kritische Dichte, die zu einem räumlich flachen Universum führt, dh ∑ ich Ω ich = 1 ⟺ k = 0 per Definition

  1. Wenn Materie homogen verteilt ist (auch bekannt als perfekte Flüssigkeit), kann es auf großen Skalen keine räumliche Krümmung geben (genauer gesagt führen Homogenität und Isotropie zu 3 Fällen mit k = ± 1 , 0 mit maximaler Symmetrie). Krümmung tritt auf, wenn Sie kleinere Strukturen wie Sterne und Galaxien betrachten: In diesen Fällen ist Materie in einem Bereich des Weltraums konzentriert.

  2. Ja, k wird aus der Beobachtung von Dichteparametern bestimmt und liegt sehr nahe bei 0.

Ich bin alt geworden, dass eine Energiedichte ungleich Null die Raumzeit immer krümmt, aber dass die gekrümmte Raumzeit immer noch räumlich flach sein kann.

Warum ist das Universum räumlich flach, obwohl die verschiedenen Energiedichten ungleich Null sind?
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