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アルバート・アインシュタインの一般相対性理論を物理的宇宙論に応用する中で生まれたワイル曲率仮説は、イギリスの数学者で理論物理学者のロジャー・ペンローズが1979年の論文[1]で物理学における最も基本的な2つの問題を説明する試みとして提唱した。一方では、観測される最大のスケールで物理的特性が著しく空間的に均質で等方性である宇宙（したがって単純なフリードマン・ルメートルモデルで記述できる）を説明したいと考えており、他方では、熱力学の第二法則の起源に関する深い疑問がある。
ペンローズは、これら 2 つの問題の解決は、重力場のエントロピー量の概念に根ざしていると示唆している。彼は、宇宙の初期の特異点(ビッグバン)の近くでは、宇宙の重力場のエントロピー量は非常に低く (理論上あり得た可能性と比較して)、その後単調に増加し始めたと提唱している。このプロセスは、たとえば、物質が凝集して銀河や銀河団を形成することによる構造の形成に現れている。ペンローズは、宇宙の初期のエントロピー量が低かったという仮説、あるいは過去の仮説を、ビッグバンの近くで宇宙の重力場のワイル曲率テンソルが事実上消失したことと関連付けている。それ以降、その動的影響は徐々に増大し、宇宙のエントロピー量の全体的な増加の原因となり、宇宙の時間の矢印を誘発したと彼は提唱している。
ワイル曲率は、潮汐力場や重力放射などの重力効果を表します。ペンローズによるワイル曲率仮説のアイデアの数学的処理は、例えば論文の中で、等方性初期宇宙特異点の文脈で与えられています。[2] [3] [4] [5]ペンローズは、ワイル曲率仮説を、現在観測されている宇宙のほぼ空間的な均質性と等方性を説明するために、宇宙インフレーション（宇宙の初期段階における加速膨張の仮説的段階）よりも物理的に信頼性の高い代替案と見なしています。[6]
参照
参考文献
- ^ R. ペンローズ (1979)。「特異点と時間非対称性」。SW ホーキング、W. イスラエル (編) 『一般相対性理論: アインシュタイン生誕100周年記念概観』。ケンブリッジ大学出版局。pp. 581–638。
- ^ SW Goode & J. Wainwright (1985). 「宇宙論モデルにおける等方性特異点」.クラス. 量子重力. 2 (1): 99–115. Bibcode :1985CQGra...2...99G. doi :10.1088/0264-9381/2/1/010. S2CID 250886591.
- ^ RPAC Newman (1993). 「古典的一般相対論における共形特異点の構造について」Proc. R. Soc. Lond. A . 443 (1919): 473–492. Bibcode :1993RSPSA.443..473N. doi :10.1098/rspa.1993.0158. S2CID 122691946.
- ^ K. Anguige & KP Tod (1999). 「等方性宇宙特異点 I. ポリトロピック完全流体時空」Annals of Physics . 276 (2): 257–293. arXiv : gr-qc/9903008 . Bibcode :1999AnPhy.276..257A. doi :10.1006/aphy.1999.5946. S2CID 17277637.
- ^ WC Lim; H. van Elst; C. Uggla & J. Wainwright (2004). 「不均質宇宙論における漸近等方化」. Phys. Rev. D . 69 (10): 103507 (1–22). arXiv : gr-qc/0306118 . Bibcode :2004PhRvD..69j3507L. doi :10.1103/PhysRevD.69.103507. S2CID 6534117.
- ^ R. ペンローズ (1989)。「インフレーション宇宙論の難しさ」。EJ ファーガス (編) 著。第 14 回テキサス相対論的天体物理学シンポジウム議事録。ニューヨーク科学アカデミー。pp. 249–264。Bibcode :1989NYASA.571..249P。doi : 10.1111 /j.1749-6632.1989.tb50513.x。