etter_e3 The third, the projetion to this universe of the exposion in higher dimensiona, mathes with the physis of this universe. 셋째 고차원의 폭

Size: px

Start display at page:

Download "206. 2. 2. etter_e3 The third, the projetion to this universe of the exposion in higher dimensiona, mathes with the physis of this universe. 셋째 고차원의 폭"

이우 국
7 years ago
Views:

1 etter_e3 An examination of modern osmoogy with speia theory of reativity Kim YoungCheo Beause I fet a paradox about the age of the universe of modern osmoogy, I have auated the universe's age to ompare with it based on speia reativity. As resut, I found another osmoogy mode that is onsistent with urrent osmoogy in a fat and onstanty expanding Universe. Theoretiay, my auation is an examination for any kind osmoogy for the ase of fat and onstant expansion. 현대 우주론의 우주의 나이 계산에 대해 역설을 느끼고 특수상대론적인 계산과 비교하고자 계산해 보았다. 그 결과 등속팽창하는 평탄한 우주에서 현행 우주론과 모순 되지 않는 또하나의 모델이 등장함을 확인하였다. 이 론적으로 나의 계산은 어떤 우주론에 대해서건 평탄하고 등속팽창하는 경우에 대한 검산에 해당한다. osmoogy, speia reativity, examination Begining Unfortunatey, my Engish is not so good, so I attahed Korean origina text after Engish transation as referene A disussion about a paradoxia probem of modern osmoogy happened in a hatting. I pointed out a paradox of the urrent osmoogia expanation, 3.8 biion ight-years of observabe universe size and the 3.8 biion years of universe's age. The soure of the ight reahed 27.6 biion ight-years away when the ight from 3.8 biion ight-years reahed to us. He answered that it is atua offiia expanation, but I oud not find any atua expanation about that phenomenon. Unfortunatey, I do not have deep knowedge about urrent genera reativity theory and osmoog so I fet the neessity of ompare auation about the appearanes of the expanding universe by the speia reativisti and ommon-sense. 일상적인 대화중 우연히 현대 우주론의 역설 문제를 논하게 되었다. 관측되는 우주의 크기는 38억 광년이고 따라서 우주의 나이는 38억 년 이라고 이야기 되는데 이는 38억 광년밖에서 출발한 빛이 지구에 도달했을 때 쯤 그 빛의 원천은 276억 광년 밖으로 이동했을 테니 역설이라는 나의 지적에 대하여 현대 우주론의 결과로 는 그렇다는 대화 였다. 그러나 정작 그 역설의 해소 원리에 대한 설명은 마땅한 것을 찾을 수 없었다. 아쉽게도 나는 일반상대론 및 현행 우주론을 잘 알지 못하므로, 상식 및 특수 상대론에 입각하여 우주의 팽창을 관찰하 면 어떻게 보일 것인가를 계산하여 결과를 비교해 볼 필요를 느꼈다. The bak ground postuates were simpe. 먼저 그러한 계산을 위한 배경 가정은 소박 했다. The first, big bang is a enteress exposion, and it ooks ike an observer entered exposion, to every observer who is setted reative to the osmi mirowave bakground in this universe. 첫째 빅뱅은 중심이 없는 폭발이며,배경 복사에 대해 상대적으로 정지한 이 우주의 모든 관찰자에게 자신을 중 심으로 한 폭발로 보인다. The seond, the enteress exposion is an exposion in a higher dimensiona spae, and the observed phenomenon in this universe is a projetion of it. 둘째 중심이 없는 폭발은 고차원 공간에서의 폭발이며, 이 우주에서 관찰되는 현상은 그 폭발의 이 우주로의 투영이다. fie:///home/ky/%eb%ac%b8%ec%84%9c/%ec%9a%b0%ec%a3%bc%eb%a%a0/etter_e3.htm /7

As resut, I found another osmoogy mode that is onsistent with urrent osmoogy in a fat and onstanty expanding Universe.

2 etter_e3 The third, the projetion to this universe of the exposion in higher dimensiona, mathes with the physis of this universe. 셋째 고차원의 폭발의 이 우주로의 투영은 특별한 이유가 없는 한 이 우주에서의 폭발의 물리학과 일치한다. Simpy speaking, I assumed that the observabe universe is fat and onstanty expanding,so that it is abe to expain with ommon-sense and speia reativity theory. 간단히 말해 지구에서 바라보는 우주는 평탄하고 등속팽창 하며 과학적 상식및 특수 상대론으로 기술 할 수 있 다고 가정 하였다. And, I have used fat in the auation that the apparent veoity and the atua veoity are different. From the observer's view, when sending ight to the seond away position, he an see the shining things after 2 seond, by the round-trip time of ight. and when sending to the 2 seond away, It takes 4 seonds to ook the shining things. This is ommon-sense. When ruer have suffiient ength and is instaed in the spae, and reeiving the data of the ight passing through, then the data transmission is done by speed of ight, the apparent speed of ight is haf of rea speed. By this phenomenon, it aso requires 27.6 biion observing years to get 3.8 biion ightyears distane pae for the objet moving in ight speed, so it aso points the paradox of the urrent osmoogy theory. By the ommon-sense, the ruer an measure any objet sower than ight, so the apparent speed an be determined for every rea speed. 다음으로 계산에서 이용한 현상은 겉보기 속도와 실제 속도는 다르다는 사실이다. 관찰자입장에서 초거리 떨 이진 곳에 빛을 쏘면 빛의 왕복 시간 때문에 2초후에 빛나는 것을 볼수있고 2초거리 떨어진 곳에 빛을 쏘면 4 초후에 빛나는 것을 확인할 수 있다는 상식이다. 우주공간에 관찰자로부터 직선을 뻗어나간 충분한 길이의 자 를 설치하고 빛이 어느 위치를 지나는가 하는 자료를 전송받으면 자료 전송 역시 광속으로 이루어지므로 겉보 기 광속은 절반이 되는 것이다. 이 현상으로 보더라도 실제 광속으로 멀어지는 물체가 38억 광년 떨어진 곳에 도달하는데 걸리는 겉보기 시간은 276억년이 걸리므로 역시 기존 우주론의 역설이 지적된다. 상식적으로 그 러한 자는 빛보다 느린 어떤 물체도 측정 가능하므로, 겉보기 속도는 어떠한 속도에 대해서도 정의 할 수있다. 겉보기 속도는 사실 빛이 아닌 음파나 혹은 다른 어떤 신호 수단에대해서도 정의할 수 있다. 멀어지는 경우 실 제 속도가 무한일때 즉 일직선으로 놓인 폭약이 동시에 폭발하는 경우를 생각해보자. 빛으로 관찰하는 눈은 그 폭발이 광속으로 순차적으로 멀어지는 현상으로 파악할 것이다. 그러나 귀는 그 폭발이 음속으로 순차적으로 멀어지는 현상으로 파악할 것이다. 즉 측정신호의 속도에 의해 결정되는 착시효과이다. 그러나 햔재 우주를 관 찰하는데 빛보다 나은 다른 방법은 없으므로 겉보기 속도의 개념은 측정에 있어서 반드시 고려해야하는 중요 한 요소이다. Let's begin auation with this assumption and phenomenon. I searhed redshift formua of the urrent osmoogy to ompare with resut and found that it is desribing the spae suh as an expanding medium. The resut of the auation wi show the whether the onept of expanding spae may be derived naturay from speia reativity. 이러한 가정과 현상을 이용하여 계산을 해보기로 했다. 계산 직전 비교 대상이 필요해서 기존의 우주론적 적생 편이 식을 찾아 보았는데 이 공간을 마치 어떤 매질처럼 다루며 그것이 팽창한다고 묘사하는 식이란것은 알게 되었다. 그 공간의 팽창이라는 개념이 특수 상대론으로도 부터 자연스럽게 유추 되는 개념인지는 계산 결과가 알려줄 것이다. 2 Cauation Let speed of ight, rea veoiyt v_r, apparent veoity v_, distane then, the apprent veoiyt is determined as dividing by observed time of getting distane. Thus, 광속을 실제 속도를 v_r 겉보기 속도를 v_, 거리를 이라면 겉보기 속도는 거리 떨어진 곳에 물체가 도달하 는 것이 관측되는 시간으로 거리 을 나누는 것으로 정의 된다. 즉 (%i3) Eq0 : v_ = /(/+/v_r); Eq: sove(eq0,v_); Eq2: sove(eq0,v_r); fie:///home/ky/%eb%ac%b8%ec%84%9c/%ec%9a%b0%ec%a3%bc%eb%a%a0/etter_e3.htm 2/7

간단히 말해 지구에서 바라보는 우주는 평탄하고 등속팽창 하며 과학적 상식및 특수 상대론으로 기술 할 수 있 다고 가정 하였다. And, I have used fat in the auation that the apparent veoity and the atua veoity are different.

3 etter_e3 (%o) v_ = v_r + dopper formua by speia reativity 특수상대론 적 도플러 식으로 부터 v_r (%o2) [v_ = ] v_r + v_ (%o3) [v_r = ] v_ (%i4) r_dop : sqrt((+v)/(-v)); (%o4) v + v The apparent time speed of the moving away objet is reiproa of dopper redshift formua from the definition of frequeny. 멀어지는 물체의 겉보기 시간의 속도를 구하면 이는 주파수의 정의로 부터 도플러식의 역이다. (%i5) time_v:sqrt((-v)/(+v)); (%o5) v v + The dopper formua foows rea speed, so substitute the veoity with apparent veoity to the formua, to get the dopper formua of apparent speed and apprent tim e speed. 도플러식은 실제 속도에 따른 것이므로 겉보기 속도의 정의를 위 식에 대입하여 겉보기 속도에 따른 도플러 식 과 겉보기 시간을 구하면 다음과 같다. (%i7) /sqrt(-2*v_/); sqrt(-2*v_/); (%o6) (%o7) 2 v_ 2 v_ As assumption, universe expands onstanty, so apparent distane is by mutipy of the apparent veoity with the universe's age. And, as the maximum of apparent speed is the haf of ight speed, so it is rewritabe to whih is reative distane from earth to the observabe edge of universe. The dopper formua of apparent speed an be rewritten to that of the apparent distane, and the formua of apparent time speed is repaed with the formua whih indiates the age of the observed pae. 우주의 등속팽창을 가정 하였으므로 겉보기 속도를 우주의 나이에 곱하면 겉보기 거리가 구해진다. 그리고, 겉 보기 속도의 최대치는 광속의 절반 이므로 위 식은 바로 관측 가능한 우주의 크기 척도의 지구로 부터의 겉보기 거리 로 표현 할수있다. 겉보기 속도에 따른 도플러식은 겉보기 거리에 따른 도플러 식으로 변하고 겉보기 시 간 식은 지구의 관점에서 본 그 지점이 얼마나 나이먹은 우주인가를 표현하는 식으로 변한다. (%i9) dopper_s : /sqrt(-); fie:///home/ky/%eb%ac%b8%ec%84%9c/%ec%9a%b0%ec%a3%bc%eb%a%a0/etter_e3.htm 3/7

moving away objet is reiproa of dopper redshift formua from the definition of frequeny. 멀어지는 물체의 겉보기 시간의 속도를 구하면 이는 주파수의 정의로 부터 도플러식의 역이다.

4 etter_e3 sqrt(-); (%o8) (%o9) these are the redshift and the age formua by speia reativity. 이로서 특수 상대론적인 적색편이와 나이 식을 구하였다. The struture seems quite resembe, but the vaue differenes beome bigger depending on the distane. The new formua was obtained by assumption of onstant expansion, but it seems as if an aeerating expansion. Expanding the formua to Tayor series to see the ose range feature. 이 식은 등속팽창 가정으로 구해졌으나 가속팽창으로 보임을 알수있다. 가까운 거리에서의 특성을 보기위해 식을 테일러 전개해 비교하면 (%i0) tayor( dopper_s,, 0, 7 ); 3 (%o0)/t/ The apparent distane of the new formua is as foows in origina. 이 식의 겉보기 거리 은 원래 (%i) =v_/(/2); (%o) = 2 v_ So, it is we approximated to the non-reativisti Dopper formua at ose range 이므로 가까운 거리에서 비상대론적 도플러식에 잘 근사한다 (%i2) subst(=v_/(/2),+/2); v_ (%o2) + In ose range, the Hubbe onstant h_ an be used to express non-reativisti redshift with distane. 허블 상수 h_로 가까운 거리에서 거리에 따른 비상대론적 적색편이를 표현할 수있다. (%i5) h_ = v_r/_o; +v_r/; term : subst(v_r=h_*_o,+v_r/); (%o3) h_ = v_r _o v_r (%o4) + h_ _o fie:///home/ky/%eb%ac%b8%ec%84%9c/%ec%9a%b0%ec%a3%bc%eb%a%a0/etter_e3.htm 4/7

The new formua was obtained by assumption of onstant expansion, but it seems as if an aeerating expansion. Expanding the formua to Tayor series to see the ose range feature.

5 etter_e3 h_ _o (%o5) + In the speia reativisti formua, is auated by dividing the distane by the apparent size of the universe. And, the apparent size of the universe is haf of the rea size i.e. t_a * / 2, so assign it to the approximation formua in the oa area. 특수 상대론적 식에서 은 겉보기 우주의 크기로 겉보기 거리를 나눈값이다. 겉보기 우주의 크기는 실제 크기의 절반인 t_a*/2 이므로 국소적 영역에서 근사식에 대입하면 (%i7) _o/(t_a*/2); term2 : subst(=_o/(t_a*/2),+/2); (%o6) 2 _o t_a _o (%o7) + t_a Obtain the age of the universe from the two formua 두 식으로 우주의 나이를 구하면 (%i8) sove(term=term2,t_a); (%o8) [t_a = ] h_ It is basiay same with urrent osmoogy. Interpreting this, the resut says that the ight from the near end of the universe has been regarded as departed 3.8 biion years ago, but in fat it has departed 6.9 biion years ago in earth time. However, the ight is ame from the beginning universe aording to the age formua. 기존의 우주론과 같다. 이를 해석하면 우주의 끝 부군에서 관측되는 지구시간 기준으로 거의 38억년전에 출 발했으리라 생각했던 빛은 사실은 69억년 가량 전에 출발한 빛이라는 결과이다. 그러나 출발점의 나이 식에 따르면 태초의 빛 임에는 변함없다. (%i9) +z=sqrt(-); (%o9) z + = The redshift formua of urrent osmoogy is as foow. 현행 우주론의 적색편이식은 아래와 같다. (%i20) g_now/g_then; (%o20) g_now g_then Interpreting the expression obtained by speia reativity. 특수 상대론으로 구한 식을 해석하면 (%i23) g_now = T_a*; g_then = sqrt(-)*t_a*; /sqrt(-)=g_now/g_then; g_now = T_a fie:///home/ky/%eb%ac%b8%ec%84%9c/%ec%9a%b0%ec%a3%bc%eb%a%a0/etter_e3.htm 5/7

겉보기 우주의 크기는 실제 크기의 절반인 t_a*/2 이므로 국소적 영역에서 근사식에 대입하면 (%i7) _o/(t_a*/2); term2 : subst(=_o/(t_a*/2),+/2); (%o6) 2 _o t_a _o (%o7) + t_a Obtain the age of the universe from the two formua 두 식으로 우주의 나이를

6 etter_e3 (%o2) g_now = T_a (%o22) g_then = T_a (%o23) = g_now g_then The resut of auation onfirmed no interna ontradition, thus a new osmoogy has born. 계산결과 내부적인 모순은 발견되지 않는 새로운 다른 우주론이 하나 탄생했음을 확인하였다. 3 Disussion There is a possibiity that the enteress exposion aways needs the onept of the baoon surfae in higher dimensiona spae, so ignoring this may resut in intrinsi ontradition. Worrying this, I thought that if it is possibe to expain the enteress exposion without higher dimensiona spae expansion depition, then the integrity of the initia assumption may be proved. 중심이 없는 폭발은 부풀어 오르는 고차원 풍선의 표면이라는 묘사를 반드시 필요로 하는 것으로 이를 고려하 지 않으면 본질적인 모순이 내포될 가능성이 있다. 고심해 본 바, 고차원 공간의 팽창이라는 묘사 없이도 중심 이 없는 폭발을 설명할 수 있다면, 최초의 소박한 가정은 무결성이 입증 될 것이라 보았다. Therefore, I deided to transform the initia assumption as foows: 따라서, 최초의 가정을 다음과 같이 변형 하기로 하였다: First. Universe was a point. Seond. That point was the point of superposition of a possibe inertia frame points whih have the same physis. Third. A inertia frame points were equivaent. Fourth. Therefore, the superposition of a the inertia frame points shoud oapse aording to the time, beause they have reative speed to eah other. That is expansion. 첫째. 우주는 한 점이었다. 둘째. 그 점은 물리 법칙이 동일한 모든 가능한 관성계 점들의 중첩점이다. 셋째. 그 모든 관성계 점들은 동등하다 넷째. 따라서, 그러한 모든 관성계 점들의 중첩은 서로 상대 속도가 있으므로 시간의 흐름에 따라 중첩 상태가 붕괴한다. 즉 팽창한다. These assumptions were improvised to preserve the vaidity of the initia assumptions. But, they an ogiay depit the enteress exposion with assumptions of Bigbang itsef, assumptions of speia reativity and just one more assumption of equaity in one point. In the first pae that a inertia frame points were equivaent, so the apparent shape of the universe at a of its points was same, and there was no separate enter. It is deriving the onusion that there is no reason for hange after the oapse, ogiay. Notes, In this mode, it is possibe to question whether the universe's ooking shape is same from the new inertia frame points after the oapse. The answer is not avaiabe theoretiay yet, but denied by observation of anisotropy of CMB. 가정의 정당성을 지키기위해 새로이 급조했지만 빅뱅 자체에 대한 가정과 특수상대론의 가정에 한 점일 때의 동등성이라는 한 가지 가정을 더하는 것 만으로 논리적으로 중심이 없는 폭발을 묘사할 수 있다. 애초에 모든 관성계 점들은 동등했으므로 그 모든 관성계 점들에서 바라보는 우주는 동일했으며 따로 중심이 없다. 이는 붕 괴 이후에도 변할 이유가 없다라는 결론이 논리적으로 도출된다. 부연하자면, 이 모형에서는 최초의 관성계 점 이 아닌 붕괴이후 팽창에 의해 새로이 생긴 관성계 점에서 바라보는 우주역시 동일한가 라는 질문이 나오게 되 는데, 그 답은 이론적으로는 필요에 따라 급조한 가정이라 아직 없지만 실험적으로는 지구가 배경복사를 기준 으로 상대적으로 움직인다는 관측 결과로서 부정되었다. So adding the fat by observations. Sine the oapse of the first point, the equaity aso oapsed, so newy emerged inertia frame points are not equa to first points. 따라서 관측으로 확인된 사실을 덧붙이면 최초의 중첩이 붕괴 되면서 동등성도 붕괴 되어서 이후 새로이 생겨 난 관성계 점들은 최초의 점들과 동등하지 않다는 부연을 덧 붙이게 한다. fie:///home/ky/%eb%ac%b8%ec%84%9c/%ec%9a%b0%ec%a3%bc%eb%a%a0/etter_e3.htm 6/7

3 Disussion There is a possibiity that the enteress exposion aways needs the onept of the baoon surfae in higher dimensiona spae, so ignoring this may resut in intrinsi ontradition.

7 etter_e3 Fifth. Inertia frame points are divided into two kind. The a equa prime inertia frame points that onverge to the first point at infinitesima age of universe. And, sub inertia frame points that do not onverge to one point at the beginning, those beame possibe by the expansion of the spae. 다섯째. 관성계 점들은 우주나이 무한소 일때 한점으로 수렴하는 주 관성계 점들과 이후 팽창함에 따라 생긴 공간에 의하여 가능해진 우주나이 무한소 에서 한점으로 수렴되지 않는 부 관성계 점으로 나뉜다. This simpe mode indiates ompetey fat universe beause their is no enter, and shares identia figure of universe from any prime inertia frame point beause they were a equa at the beginning. Beause a inertia frame points are equa so it expains the onstanty expanding universe. 이 단순한 모델에서는 그 어떤 중심도 없으므로 완전히 평탄하며, 모든 주 관성계 점들은 애초의 점 상태에서 동등 했으므로 이후 그 어떤 주 관성계에서 바라보는 우주의 모습도 동일하며, 모든 주 관성계 점들은 동등한 관성계이므로 항상 등속팽창하는 우주를 나타낸다. Therefore, the origina simpe assumption whih is a diret variation of this assumption is just, it is not missing any essentia assumption. so, this auation wi be a basi examination for any future osmoogy. 따라서 이 가정의 직접적인 변형인 최초의 소박한 가정은 어떤 필수 가정도 빠뜨리지 않은 정당한 가정이며, 그러므로 이 계산은 앞으로 어떤 우주론에 대해서건 기본적인 검산으로 쓸 수있을 것이다. 4 Conusion I showed in this paper that with ony speia reativity, a basi osmoogy may be buit. This may ooks as a speia ase of the osmoogy based on genera reativity, but When do not math, it is suggesting the need to interpret the meaning. 특수상대론만으로도 기본적인 우주론을 만들수 있음을 보였다. 이는 일반상대론에 기반한 우주론의 한 특수한 경우로 볼 수도 있으나,이와 일치하지 않는 경우 그 정확한 의미를 해석할 필요가 있음을 시사한다. Uness a theory repae the speia reativity, the formuas presented here wi be a basi examination for the future osmoogies in fat and onstanty expanding ase. 다른 이론이 특수상대론을 대체하지 않는 이상 여기서 제시된 수식들은 앞으로의 어떤 우주론이건 등속팽창하 는 평탄한 우주에서의 검산식이 될 것이다. Created with wxmaxima. fie:///home/ky/%eb%ac%b8%ec%84%9c/%ec%9a%b0%ec%a3%bc%eb%a%a0/etter_e3.htm 7/7

관성계 점들은 우주나이 무한소 일때 한점으로 수렴하는 주 관성계 점들과 이후 팽창함에 따라 생긴 공간에 의하여 가능해진 우주나이 무한소 에서 한점으로 수렴되지 않는 부 관성계 점으로 나뉜다.

206.. 20. etter_e 먼저 그러한 계산을 위한 배경 가정은 소박 했다. The first, big bang is a enteress exposion, and it ooks ike an observer entered exposion, to every obser

206.. 20. etter_e 먼저 그러한 계산을 위한 배경 가정은 소박 했다. The first, big bang is a enteress exposion, and it ooks ike an observer entered exposion, to every obser 206.. 20. etter_e An examination of modern osmoogy with speia theory of reativity Kim YoungCheo kyeye@gmai.om Beause I fet paradox from the universe's age expanation from urrent osmoogy, I have auated