Zmienna prędkość światła

Zmienna prędkość światła (variable speed of light – VSL) – koncepcja, zgodnie z którą prędkość światła w próżni oznaczana jako $c,$ może nie być stała. W większości przypadków w fizyce materii skondensowanej, kiedy światło przechodzi przez ośrodek, jego prędkość fazowa jest mniejsza. Wirtualne fotony w pewnych rozważaniach w ramach kwantowej teorii pola mogą także podróżować z inną prędkością niż $c$ na krótkich dystansach; jednak nie wynika z tego, że cokolwiek może poruszać się szybciej od światła.

Zmienna prędkość światła w kosmologii

Na gruncie kosmologii zmienna prędkość światła została zaproponowana niezależnie przez Jean-Pierre’a Petita^[1]^[2]^[3]^[4] w 1988, Johna Moffata w 1992 i zespół dwóch naukowców: Andreasa Albrechta oraz João Magueijo^[5]^[6]^[7]^[8]^[9]^[10] w 1998 roku w celu wyjaśnienia problemu horyzontu w kosmologii oraz zaproponowania alternatywy dla inflacji kosmicznej.

Pomysł Moffata oraz Albrecht-Magueijo opierał się na założeniu, że prędkość propagacji światła we wczesnym Wszechświecie była o 60 rzędów wielkości większa od obecnej, zatem odległe regiony rozszerzającego się Wszechświata miały czas na interakcję. Nie istnieje sposób, aby rozwiązać problem horyzontu poprzez uzmiennienie stałej struktury subtelnej, ponieważ jej zmiany nie zmieniają przyczynowo-skutkowej struktury czasoprzestrzeni. Aby tego dokonać, wymagana byłaby modyfikacja grawitacji przez zmianę stałej grawitacji lub przedefiniowanie szczególnej teorii względności. Kosmologie opierające się na zmiennej prędkości światła obchodzą ten problem poprzez uzmiennienie wartości $c$ poprzez złamanie lorentzowskiej niezmienniczości teorii Einsteina w przypadku zarówno ogólnej, jak i szczególnej teorii względności. Nowe sformułowania zachowują lokalnie lorentzowską niezmienniczość^[11].

W marcu 2014 roku ogłoszono wyniki eksperymentu BICEP2 potwierdzające istnienie polaryzacji typu B spójnego z teorią inflacji oraz pierwotnymi falami grawitacyjnymi we wczesnym Wszechświecie na poziomie $r=0{,}2_{-0{,}05}^{+0{,}07}.$ Wyniki wymagają jeszcze potwierdzenia z innych eksperymentów jak Planck^[a], jednak gdy okażą się prawdziwe, to oznacza dowód za inflacją kosmologiczną^[12].

Uwagi

↑ Porównanie wyników eksperymentu z wynikami z misji Planck pozwoliło na stwierdzenie, że za duży poziom ufności odpowiedzialny był szum galaktyczny, co z kolei doprowadziło do zakwestionowania faktu obserwacji.

Przypisy

↑ J.P. Petit (1988). An interpretation of cosmological model with variable light velocity. Mod. Phys. Lett. A 3 (16): 1527–1532.
↑ J.P. Petit (1988). Cosmological model with variable light velocity: the interpretation of red shifts. Mod. Phys. Lett. A 3 (18): 1733–1744.
↑ J.P. Petit, M. Viton (1989). Gauge cosmological model with variable light velocity. Comparizon with QSO observational data. Mod. Phys. Lett. A 4 (23): 2201–2210.
↑ P. Midy, J.P. Petit (1989). Scale invariant cosmology. Int. J. Mod. Phys. D (8): 271–280.
↑ J.D. Barrow (1998). Cosmologies with varying light-speed. Physical Review D 59 (4). arXiv:astro-ph/9811022. Bibcode 1999PhRvD..59d3515B.
↑ A. Albrecht, J. Magueijo (1999). A time varying speed of light as a solution to cosmological puzzles. Phys. Rev. D59: 043516. arXiv:astro-ph/9811018.
↑ J. Magueijo (2000). Covariant and locally Lorentz-invariant varying speed of light theories. Phys. Rev. D62: 103521. arXiv:gr-qc/0007036.
↑ J. Magueijo (2001). Stars and black holes in varying speed of light theories. Phys. Rev. D63: 043502. arXiv:astro-ph/0010591.
↑ J. Magueijo (2003). New varying speed of light theories. Rept. Prog. Phys. 66 (11): 2025. arXiv:astro-ph/0305457.
↑ J. Magueijo (2003). Faster Than the Speed of Light: The Story of a Scientific Speculation. Massachusetts: Perseus Books Group.
↑ J. Magueijo (2000). Covariant and locally Lorentz-invariant varying speed of light theories. Phys. Rev. D62: 103521. arXiv:gr-qc/0007036. Bibcode 2000PhRvD..62j3521M. doi:10.1103/PhysRevD.62.103521.
↑ “first direct evidence of cosmic inflation” BICEP2 results [dostęp 2014-03-17].

Bibliografia

J. Magueijo (2000). Covariant and locally Lorentz-invariant varying speed of light theories. Phys. Rev. D62: 103521. arXiv:gr-qc/0007036. Bibcode 2000PhRvD..62j3521M. doi:10.1103/PhysRevD.62.103521

[12] Porównanie wyników eksperymentu z wynikami z misji Planck pozwoliło na stwierdzenie, że za duży poziom ufności odpowiedzialny był szum galaktyczny, co z kolei doprowadziło do zakwestionowania faktu obserwacji.

[1] J.P. Petit (1988). An interpretation of cosmological model with variable light velocity. Mod. Phys. Lett. A 3 (16): 1527–1532.

[2] J.P. Petit (1988). Cosmological model with variable light velocity: the interpretation of red shifts. Mod. Phys. Lett. A 3 (18): 1733–1744.

[3] J.P. Petit, M. Viton (1989). Gauge cosmological model with variable light velocity. Comparizon with QSO observational data. Mod. Phys. Lett. A 4 (23): 2201–2210.

[4] P. Midy, J.P. Petit (1989). Scale invariant cosmology. Int. J. Mod. Phys. D (8): 271–280.

[5] J.D. Barrow (1998). Cosmologies with varying light-speed. Physical Review D 59 (4). arXiv:astro-ph/9811022. Bibcode 1999PhRvD..59d3515B.

[6] A. Albrecht, J. Magueijo (1999). A time varying speed of light as a solution to cosmological puzzles. Phys. Rev. D59: 043516. arXiv:astro-ph/9811018.

[7] J. Magueijo (2000). Covariant and locally Lorentz-invariant varying speed of light theories. Phys. Rev. D62: 103521. arXiv:gr-qc/0007036.

[8] J. Magueijo (2001). Stars and black holes in varying speed of light theories. Phys. Rev. D63: 043502. arXiv:astro-ph/0010591.

[9] J. Magueijo (2003). New varying speed of light theories. Rept. Prog. Phys. 66 (11): 2025. arXiv:astro-ph/0305457.

[10] J. Magueijo (2003). Faster Than the Speed of Light: The Story of a Scientific Speculation. Massachusetts: Perseus Books Group.

[11] J. Magueijo (2000). Covariant and locally Lorentz-invariant varying speed of light theories. Phys. Rev. D62: 103521. arXiv:gr-qc/0007036. Bibcode 2000PhRvD..62j3521M. doi:10.1103/PhysRevD.62.103521.

[13] “first direct evidence of cosmic inflation” BICEP2 results [dostęp 2014-03-17].

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[a]

[12]

Wczesny Wszechświat	Inflacja Nukleosynteza Promieniowania tła grawitacyjne mikrofalowe neutrinowe
Rozszerzający się Wszechświat	ekspansja przestrzeni metryka FLRW poczerwienienie prawo Hubble’a-Lemaître’a równania Friedmana
Powstawanie struktur	wielka grupa kwazarów kształt Wszechświata powstawanie galaktyk powstawanie struktur rejonizacja struktury wielkoskalowe
Przyszłość Wszechświata	ostateczny los Wszechświata śmierć cieplna Wszechświata Wielki Kolaps Wielkie Rozdarcie Wszechświat Friedmana
Składowe	ciemna energia ciemna materia model Λ-CDM
Eksperymenty	2dF BOOMERanG COBE Illustris Planck SDSS WiggleZ WMAP
Znani uczeni	Aaronson Alfvén Alpher Bharadwaj de Sitter Dicke Ehlers Einstein Ellis Friedman Gamow Guth Hawking Hubble Lemaître Mather Penrose Penzias Rubin Schmidt Smoot Suntzeff Suniajew Tolman Wilson Zeldowicz i inni...