En el cosmología físico, el constante cosmológico (denotado generalmente por la lambda griega de la mayúscula: Λ) fue propuesto por el Albert Einstein como modificación de su teoría original de la relatividad general para alcanzar un universo inmóvil . Einstein abandonó el concepto después de la observación del desplazamiento hacia el rojo de Hubble indicó que el universo no pudo ser inmóvil. Sin embargo, el descubrimiento de la aceleración cósmica en los años 90 ha renovado interés en un constante cosmológico.
El constante cosmológico Λ aparece en la ecuación de campo modificada de Einstein en el donde el R y el g pertenece a la estructura del espacio-tiempo, el T pertenece a la materia (pensada en como afectando que estructura), y el G y el c es los factores de conversión que se presentan de usar unidades de medida tradicionales. Cuando Λ es cero, éste reduce a la ecuación de campo original de la relatividad general. Cuando T es cero, la ecuación de campo describe el espacio vacío (el vacío ). Las observaciones astronómicas implican que el constante no puede exceder 10-46 km-2.
El constante cosmológico tiene el mismo efecto que una densidad de energía intrínseca del vacío, ρvac (y una presión asociada ). En este contexto se define comúnmente con un factor de la proporcionalidad de 8π: Λ = 8π el ρvac, donde las convenciones modernas de la unidad de la relatividad general se siguen (si no descompone en factores de G y de c también aparecería). Es común a los valores de la cotización de la densidad de energía directo, aunque aún usar el " conocido; constant" cosmológico;.
Una densidad de energía positiva del vacío que resulta de un constante cosmológico implica una presión negativa, y viceversa. Si la densidad de energía es positiva, la presión negativa asociada conducirá una extensión acelerada del espacio vacío; ver la energía oscura y la inflación cósmica para los detalles.
En lugar de el constante cosmológico, los cosmólogos cotizan a menudo el cociente entre la densidad de energía debido a la densidad crítica cosmológica constante y actual del universo. Este cociente generalmente se llama . En un corresponde a la fracción de la densidad de energía del universo que se asocia al constante cosmológico. Observar que esta definición está atada a la densidad crítica de la actual era cosmológica: sigue habiendo los cambios críticos de la densidad con el tiempo cosmológico, pero la densidad de energía debido al constante cosmológico sin cambiar a través de la historia del universo.
Relatividad general
Einstein incluyó el constante cosmológico como término en sus ecuaciones de campo para la relatividad general porque lo descontentaron a que sus ecuaciones no permitieron de otra manera, al parecer, para un universo estático : la gravedad causaría un universo que estaba inicialmente en el equilibrio dinámico a contratar. Para contrariar esta posibilidad, Einstein agregó el constante cosmológico. Sin embargo, pronto después de que el Einstein desarrollara su teoría estática, las observaciones por el Edwin Hubble indicaron que el universo aparece ampliarse; esto era constante con una solución cosmológica a las ecuaciones originales de la general-relatividad del que habían sido encontradas por el Friedman del matemático.
Ahora se piensa que el adición del constante cosmológico a las ecuaciones de Einstein no lleva a un universo estático en el equilibrio porque el equilibrio es inestable: si el universo se amplía levemente, después la extensión lanza la energía del vacío, que causa con todo más extensión. Asimismo, un universo que los contratos continuarán levemente contratando.
Puesto que parecía no más ser necesitado, Einstein abandonó el constante cosmológico y llamado lo el " del ; el " más grande de la equivocación ; de su vida. (Él pudo haber referido a su metodología algo que al constante sí mismo.) Irónico, el constante cosmológico todavía está de interés, pues las observaciones hechas en el finales de los 90 de las relaciones del distancia-desplazamiento hacia el rojo indican que la extensión del universo está acelerando. Cuando está combinado con medida de cósmico microonda fondo radiación éste implicó valor de , un resultado {\ lambda que ha sido apoyado y refinado por medidas más recientes. Hay otras causas posibles de un universo de aceleración, tal como quintaesencia, pero el constante cosmológico es adentro la mayoría de los respectos la mayoría de la solución económica . Así, el modelo estándar actual del cosmología, la Lambda-CDM modelo, incluye el constante cosmológico, que se mide para estar en la orden de 10-35s-2, o 10-47GeV4, o 10-29g/cm3, o sobre 10-120 en redujo las unidades de Planck.
Algunas generalizaciones tempranas de la teoría gravitacional de Einstein, sabidas como teorías de campo unificado clásicas, introducidas un constante cosmológico en los argumentos teóricos o encontradas que se presentó naturalmente de las matemáticas. Por ejemplo, el Arturo Stanley Eddington del sir demandó que la versión constante cosmológica de la ecuación de campo del vacío expresó el " " epistemológico ; característica que el universo es " self- que calibra el " de ;, y de Schrödinger Erwin el ' puro de s afina teoría de usar un simple que el principio variado produjo la ecuación de campo con un término cosmológico.
Problema constante cosmológico
Un problema excepcional importante es que la mayoría de las teorías de campo de quántum predicen un constante cosmológico enorme de la energía del vacío del quántum. Esto necesitaría ser cancelada casi, pero no exactamente, por un término igualmente grande de la muestra opuesta. Algunas teorías supersymmetric requieren un constante cosmológico que sea exactamente cero, que complica más lejos cosas. Éste es el problema constante cosmológico, el problema peor del Fine-tuning en la física : no hay manera natural sabida de derivar el constante cosmológico minúsculo usado en el cosmología de la física de partícula .
Una explicación posible para el valor pequeño pero diferente a cero fue observada por el Steven Weinberg en 1987. Weinberg explica que si la energía del vacío tomara diversos valores en diversos dominios del universo, después los observadores medirían necesario los valores similares a el se observa que: la formación de estructuras vida-favorables sería suprimida en dominios donde está mucho más grande la energía del vacío, y los dominios donde está mucho más pequeña la energía del vacío serían comparativamente raros. Esta discusión depende crucial de la realidad de una distribución espacial en la densidad de energía del vacío. No hay evidencia que la energía del vacío varía, pero puede ser el caso si, por ejemplo, la energía del vacío es (incluso en parte) el potencial de un campo escalar tal como el residual Inflaton (también ver la quintaesencia ). Los críticos observan que estas teorías de Multiverse, cuando están utilizadas como explicación para fine-tuning, confían el error inverso de los jugadores.
Como fue visto solamente recientemente, por los trabajos 't Hooft, Susskind y de otros, un constante cosmológico positivo tiene consecuencias asombrosamente, tales como una entropía máxima finita del universo observable (véase el principio olográfico ).
Un trabajo más reciente ha sugerido que el problema puede ser evidencia indirecta de un universo cíclico prevista por la teoría de la secuencia. Con cada ciclo del universo ( Big Bang entonces eventual un crujido grande ) que toma sobre años trillón un (1012), " la cantidad de materia y de radiación en el universo se reajusta, pero el constante cosmológico no es. En lugar, el constante cosmológico disminuye gradualmente sobre muchos ciclos al today." observado pequeño valor; Los críticos responden que, como los autores reconocen en su papel, el modelo “exige el templar” “al mismo grado de adaptación requerido en cualquier modelo cosmológico.”
Ver también
universo de Einstein
Energía del vacío
Solución de Lambdavacuum
Electrodinámica de Quantum
Energía Zero-point
Ecuaciones de Friedmann
Big Bang
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