프랙탈 우주론

Fractal cosmology

물리 우주론에서 프랙탈 우주론(fractal cosmology)은 우주의 물질 분포 또는 우주 자체의 구조가 광범위한 범위의 프랙탈임을 나타내는 소수의 우주론이다.보다 일반적으로, 그것은 우주와 물질의 연구에서 프랙탈의 사용이나 외관과 관련이 있다.이 분야에서 가장 중요한 문제는 매우 크거나 매우 작은 규모로 측정했을 때 우주의 프랙탈 차원 또는 그 안에 있는 물질 분포입니다.

관측 우주론의 프랙탈

프랙탈 패턴으로 은하 분포를 모형화하려는 첫 시도는 1987년 [1]루치아노 피에트로네로와 그의 팀에 의해 이루어졌고, 이후 10년 동안 분류된 은하의 수가 증가함에 따라 우주의 대규모 구조에 대한 보다 상세한 관점이 나타났다.피에트로네로는 우주는 프랙탈 차원이 약 [2]2인 꽤 넓은 범위에 걸쳐 확실한 프랙탈 양상을 보인다고 주장한다.균질 3D 물체의 프랙탈 치수는 3이고 균질 표면의 프랙탈 치수는 2와 3 사이이다.

우주는 표준 빅뱅이나 프리드만-레마-트레-로버톤-워커 우주론, 그리고 람다-콜드 암흑 물질 모델에 대한 대부분의 해석에서 예상된 바와 같이 매우 큰 규모로 균질하고 등방성(즉, 부드럽게 분포되어 왔다.Sloan Digital Sky Survey(SDSS)는 100메가파섹 이상이면 모든 것이 순조롭게 진행된다는 것을 시사한다는 것이 과학적 일치된 해석이다.

2004년 SDSS 데이터에 대한 한 연구에서는 "파워 스펙트럼은 단일 멱함수 법칙에 의해 잘 특징지어지지 않지만 곡률을 명확하게 보여준다...프랙탈 우주 가설과 멱함수 법칙의 스펙트럼을 예측하는 다른 모델에 또 다른 못을 박는다."[3]SDSS 데이터의 또 다른 발광 적색은하(LRG) 분석에서는 은하 분포의 프랙탈 차원(70~100Mpc/h 척도)을 3으로 계산했는데, 이는 균질성과 일치하지만 프랙탈 차원은 "대략 20Mpc까지−1"[4] 2이다.2012년 스크림지어 외 연구진은 대규모 은하 구조가 70Mpc/h [5]이상의 균질성을 보인다는 것을 분명히 보여주었다.

이론 우주론의 프랙탈

이론의 영역에서, 우주론에서 프랙탈의 첫 출현은 1986년 안드레이 린데의 "영원히 존재하는 혼돈한 인플레이션 우주"[6] 이론(혼돈한 인플레이션 이론 참조)에서 비롯되었다.이 이론에서, 스칼라 장의 진화는 우주의 팽창 부분을 "거품 우주"로 발전시키는 핵 형성 지점이 되는 피크를 만들어 내고, 우주를 가장 큰 규모로 프랙탈로 만듭니다.앨런 거스의 2007년 "영원한 인플레이션과 그 의미"[7]에 대한 논문은 이러한 다양한 인플레이션 우주 이론이 오늘날에도 여전히 심각하게 고려되고 있음을 보여준다.어떤 형태로든 인플레이션은 우리가 이용할 수 있는 최고의 우주론적 모델로 널리 여겨진다.

1986년 이래로 프랙탈 성질을 나타내는 많은 다른 우주론들이 제안되어 왔다.린데의 이론은 관측 가능한 우주보다 큰 스케일의 프랙탈리티를 보여주는 반면, 인과 역학 삼각[8] 측량이나 양자[9] 중력에 대한 점근적 안전 접근과 같은 이론들은 플랑크 척도 근처의 초소형 영역에서는 정반대의 극단에서 프랙탈이다.이러한 최근의 양자 중력 이론은 시공간 자체에 대한 프랙탈 구조를 묘사하고, 공간의 차원이 시간과 함께 진화하는 것을 암시합니다.구체적으로는 플랑크 척도로는 현실이 2D이고, 시공간은 점점 더 큰 척도로 4D가 된다는 것이다.

프랑스 수학자 알랭 콘은 일반 상대성 이론과 양자 역학을 비교환 기하학을 사용하여 조화시키기 위해 수년간 연구해 왔습니다.양자 중력에 대한 이 접근법에서도 프랙탈리티가 발생한다.Scientific[10] American 2006년 8월호에 실린 Alexander Hellemans의 기사는 이 목표를 향한 다음 중요한 단계는 "분수 차원을 가진 공간이 중력과 어떻게 결합하는지 이해하려고 노력하는 것"이라고 말한 것을 인용한다.Connes와 물리학자 Carlo Rovelli의[11] 연구는 시간이 새로운 특성 또는 이 공식에서 자연적으로 발생한다는 것을 시사한다. 반면 인과적 동적[8] 삼각측량에서 인접한 구성 블록이 시간에 동일한 방향을 공유하는 구성을 선택하는 것은 "레시피"의 필수적인 부분이다.그러나 두 가지 접근법 모두 공간의 구조 자체가 프랙탈임을 시사한다.

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메모들

  1. ^ Pietronero, L. (1987). "The Fractal Structure of the Universe: Correlations of Galaxies and Clusters". Physica A. 144 (2–3): 257–284. Bibcode:1987PhyA..144..257P. doi:10.1016/0378-4371(87)90191-9.
  2. ^ Joyce, M.; Labini, F.S.; Gabrielli, A.; Montouri, M.; Pietronero, L. (2005). "Basic Properties of Galaxy Clustering in the light of recent results from the Sloan Digital Sky Survey". Astronomy and Astrophysics. 443 (11): 11–16. arXiv:astro-ph/0501583. Bibcode:2005A&A...443...11J. doi:10.1051/0004-6361:20053658. S2CID 14466810.
  3. ^ Tegmark; et al. (10 May 2004). "The Three-Dimensional Power Spectrum of Galaxies from the Sloan Digital Sky Survey". The Astrophysical Journal. 606 (2): 702–740. arXiv:astro-ph/0310725. Bibcode:2004ApJ...606..702T. doi:10.1086/382125. S2CID 119399064.
  4. ^ Hogg, David W.; Eisenstein, Daniel J.; Blanton, Michael R.; Bahcall, Neta A.; Brinkmann, J.; Gunn, James E.; Schneider, Donald P. (2005). "Cosmic homogeneity demonstrated with luminous red galaxies". The Astrophysical Journal. 624 (1): 54–58. arXiv:astro-ph/0411197. Bibcode:2005ApJ...624...54H. doi:10.1086/429084. S2CID 15957886.
  5. ^ Scrimgeour, M.; et al. (September 2012). "The WiggleZ Dark Energy Survey: the transition to large-scale cosmic homogeneity". Mon. Not. R. Astron. Soc. 425 (1): 116–134. arXiv:1205.6812. Bibcode:2012MNRAS.425..116S. doi:10.1111/j.1365-2966.2012.21402.x. S2CID 19959072.
  6. ^ Linde, A.D. (August 1986). "Eternally Existing Self-Reproducing Chaotic Inflationary Universe". Physica Scripta. 15: 169–175. Bibcode:1987PhST...15..169L. doi:10.1088/0031-8949/1987/T15/024.
  7. ^ Guth, Alan (22 June 2007). "Eternal inflation and its implications". J. Phys. A: Math. Theor. 40 (25): 6811–6826. arXiv:hep-th/0702178. Bibcode:2007JPhA...40.6811G. doi:10.1088/1751-8113/40/25/S25. S2CID 18669045.
  8. ^ a b Ambjorn, J.; Jurkiewicz, J.; Loll, R. (2005). "Reconstructing the Universe". Phys. Rev. D. 72 (6): 064014. arXiv:hep-th/0505154. Bibcode:2005PhRvD..72f4014A. doi:10.1103/PhysRevD.72.064014. S2CID 119062691.
  9. ^ Lauscher, O.; Reuter, M. (2005). "Asymptotic Safety in Quantum Einstein Gravity": 11260. arXiv:hep-th/0511260. Bibcode:2005hep.th...11260L. {{cite journal}}:Cite 저널 요구 사항 journal=(도움말)
  10. ^ Hellemans, Alexander (1 August 2006). "The Geometer of Particle Physics". Scientific American. 295 (2): 36–38. Bibcode:2006SciAm.295b..36H. doi:10.1038/scientificamerican0806-36. PMID 16866285. Retrieved 14 July 2021.{{cite journal}}: CS1 maint :url-status (링크)
  11. ^ Connes, A.; Rovelli, C. (1994). "Von Neumann Algebra Automorphisms and Time-Thermodynamics Relation". Class. Quantum Grav. 11 (12): 2899–2918. arXiv:gr-qc/9406019. Bibcode:1994CQGra..11.2899C. doi:10.1088/0264-9381/11/12/007. S2CID 16640171.

레퍼런스

  • 라셈, M.과 아흐메드 E., "프랙탈 우주론에 대하여", 아스트로.신체. 레트.커뮤니케이션.(1996), 35, 311.