Weyl curvature hypothesis
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A hipótese de curvatura de Weyl surge na aplicação da teoria da relatividade geral de Albert Einstein à cosmologia física, foi introduzida pelo matemático e físico britânico teórico Sir Roger Penrose em um artigo em 1979, em uma tentativa de fornecer explicações para duas das questões mais fundamentais da física. Por um lado, pretendia explicar um universo que em suas maiores escalas observacionais parece notavelmente espacialmente homogêneo e isotrópico em suas propriedades físicas (e assim pode ser descrito por um modelo de Friedmann-Lemaître simples), por outro lado, há a profunda pergunta sobre a origem da segunda lei da termodinâmica.
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Die Weylkrümmungshypothese (benannt nach Hermann Weyl), die im Rahmen der Anwendung von Albert Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie in der Kosmologie auftritt, wurde im Jahre 1979 von dem britischen Mathematiker und theoretischen Physiker Sir Roger Penrose in einem Artikel vorgeschlagen, welcher Erklärungen für zwei grundlegende Probleme in der Physik zu geben versucht. Einerseits würde man gerne verstehen, warum unser Universum auf den größten zugänglichen Beobachtungsskalen bemerkenswert räumlich homogen und isotrop erscheint (und somit mathematisch durch ein einfaches Friedmann-Lemaître-Modell beschrieben werden kann), andererseits soll damit die fundamentale Frage nach dem Ursprung des Zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik angesprochen werden.
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The Weyl curvature hypothesis, which arises in the application of Albert Einstein's general theory of relativity to physical cosmology, was introduced by the British mathematician and theoretical physicist Roger Penrose in an article in 1979 in an attempt to provide explanations for two of the most fundamental issues in physics. On the one hand, one would like to account for a universe which on its largest observational scales appears remarkably spatially homogeneous and isotropic in its physical properties (and so can be described by a simple Friedmann–Lemaître model); on the other hand, there is the deep question on the origin of the second law of thermodynamics.
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L'ipotesi di curvatura di Weyl, che si presenta applicando la teoria della relatività generale di Albert Einstein alla , è stata proposta in un articolo del 1979 dal matematico e fisico teorico britannico Sir Roger Penrose, nel tentativo di formulare una spiegazione a due questioni fondamentali della fisica. Da un lato si vorrebbe spiegare perché il nostro universo appare sempre più omogeneo e isotropo al crescere della scala di osservazione (e quindi possa essere descritto da un semplice modello di Friedmann-Lemaître), dall'altro vi è la questione fondamentale sull'origine della seconda legge della termodinamica.
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Weylkrümmungshypothese
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Ipotesi di curvatura di Weyl
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바일 곡률 가설
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Hipótese de curvatura de Weyl
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Weyl curvature hypothesis
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Die Weylkrümmungshypothese (benannt nach Hermann Weyl), die im Rahmen der Anwendung von Albert Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie in der Kosmologie auftritt, wurde im Jahre 1979 von dem britischen Mathematiker und theoretischen Physiker Sir Roger Penrose in einem Artikel vorgeschlagen, welcher Erklärungen für zwei grundlegende Probleme in der Physik zu geben versucht. Einerseits würde man gerne verstehen, warum unser Universum auf den größten zugänglichen Beobachtungsskalen bemerkenswert räumlich homogen und isotrop erscheint (und somit mathematisch durch ein einfaches Friedmann-Lemaître-Modell beschrieben werden kann), andererseits soll damit die fundamentale Frage nach dem Ursprung des Zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik angesprochen werden. Penroses Ansicht nach hängt eine Beantwortung dieser Fragen tief mit dem Konzept eines Entropieinhaltes von Gravitationsfeldern zusammen. Nahe der kosmologischen Anfangssingularität (dem Urknall), schlägt er vor, soll der Entropieinhalt des kosmologischen Gravitationsfeldes extrem niedrig gewesen sein (verglichen mit Werten, die theoretisch möglich gewesen wären), und begann anschließend monoton anzusteigen. Dieser Prozess äußerte sich beispielsweise in der Formation von Strukturen durch das Zusammenklumpen von Materie, unter Bildung von Galaxien und Galaxienhaufen. Penrose verbindet den anfänglich sehr niedrigen Entropieinhalt des Universums mit einem effektiven Verschwinden des Weylkrümmungstensors des kosmologischen Gravitationsfeldes nahe dem Urknall. Danach, so vermutet er, nahm der dynamische Einfluss der Weylkrümmung stetig zu, weshalb diese verantwortlich ist für ein globales Anwachsen der Entropiemenge im Universum. In Konsequenz wird ein kosmologischer Zeitpfeil induziert. Die Weylkrümmung repräsentiert solche Gravitationseffekte wie Gezeitenfelder und Gravitationsstrahlung. Mathematisch wurden Penroses Ideen zur Weylkrümmungshypothese im Rahmen von so genannten isotropen kosmologischen Anfangssingularitäten diskutiert. Penrose sieht die Weylkrümmungshypothese als eine physikalisch überzeugendere Alternative zur kosmischen Inflation an (einer hypothetischen Phase von beschleunigter Expansion des jungen Universums), um die heute zu beobachtende annähernd vollständige räumliche Homogenität und Isotropie des Universums zu erklären.
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The Weyl curvature hypothesis, which arises in the application of Albert Einstein's general theory of relativity to physical cosmology, was introduced by the British mathematician and theoretical physicist Roger Penrose in an article in 1979 in an attempt to provide explanations for two of the most fundamental issues in physics. On the one hand, one would like to account for a universe which on its largest observational scales appears remarkably spatially homogeneous and isotropic in its physical properties (and so can be described by a simple Friedmann–Lemaître model); on the other hand, there is the deep question on the origin of the second law of thermodynamics. Penrose suggests that the resolution of both of these problems is rooted in a concept of the entropy content of gravitational fields. Near the initial cosmological singularity (the Big Bang), he proposes, the entropy content of the cosmological gravitational field was extremely low (compared to what it theoretically could have been), and started rising monotonically thereafter. This process manifested itself e.g. in the formation of structure through the clumping of matter to form galaxies and clusters of galaxies. Penrose associates the initial low entropy content of the universe or the past hypothesis with the effective vanishing of the Weyl curvature tensor of the cosmological gravitational field near the Big Bang. From then on, he proposes, its dynamical influence gradually increased, thus being responsible for an overall increase in the amount of entropy in the universe, and so inducing a cosmological arrow of time. The Weyl curvature represents such gravitational effects as tidal fields and gravitational radiation. Mathematical treatments of Penrose's ideas on the Weyl curvature hypothesis have been given in the context of isotropic initial cosmological singularities e.g. in the articles. Penrose views the Weyl curvature hypothesis as a physically more credible alternative to cosmic inflation (a hypothetical phase of accelerated expansion in the early life of the universe) in order to account for the presently observed almost spatial homogeneity and isotropy of our universe.
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L'ipotesi di curvatura di Weyl, che si presenta applicando la teoria della relatività generale di Albert Einstein alla , è stata proposta in un articolo del 1979 dal matematico e fisico teorico britannico Sir Roger Penrose, nel tentativo di formulare una spiegazione a due questioni fondamentali della fisica. Da un lato si vorrebbe spiegare perché il nostro universo appare sempre più omogeneo e isotropo al crescere della scala di osservazione (e quindi possa essere descritto da un semplice modello di Friedmann-Lemaître), dall'altro vi è la questione fondamentale sull'origine della seconda legge della termodinamica. Penrose ipotizza che la risposta a queste domande scaturisca dal concetto di entropia dei campi gravitazionali. Penrose suggerisce che, in prossimità della singolarità gravitazionale, il Big Bang, l'entropia del campo gravitazionale cosmologico sia stata estremamente bassa (se paragonata ai valori che sarebbero stati teoricamente possibili), e poi abbia iniziato a crescere monotonicamente. Questo processo si manifesta ad esempio nella formazione delle strutture mediante l'aggregazione della materia, con la formazione di galassie e di ammassi di galassie. Penrose associa l'entropia inizialmente molto bassa dell'universo con l'effettiva scomparsa, in prossimità del Big Bang, del tensore di Weyl del campo gravitazionale cosmologico. Dopodiché, secondo lui, la sua influenza dinamica si accresce costantemente, essendo causa di un aumento complessivo dell'entropia nell'universo, provocando così una freccia del tempo cosmologica. La curvatura di Weyl rappresenta quegli effetti gravitazionali come le forze di marea e le onde gravitazionali. I trattamenti matematici delle idee di Penrose sull'ipotesi di curvatura di Weyl sono stati descritti, nel contesto isotropo della singolarità cosmologica iniziale, in articoli specialistici. Penrose reputa l'ipotesi di curvatura di Weyl un'alternativa fisicamente più credibile dell'inflazione cosmica (una fase ipotetica di espansione accelerata nei primi anni di vita dell'universo), in grado di spiegare l'isotropia e la quasi omogeneità dello spazio attualmente osservate del nostro universo.
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A hipótese de curvatura de Weyl surge na aplicação da teoria da relatividade geral de Albert Einstein à cosmologia física, foi introduzida pelo matemático e físico britânico teórico Sir Roger Penrose em um artigo em 1979, em uma tentativa de fornecer explicações para duas das questões mais fundamentais da física. Por um lado, pretendia explicar um universo que em suas maiores escalas observacionais parece notavelmente espacialmente homogêneo e isotrópico em suas propriedades físicas (e assim pode ser descrito por um modelo de Friedmann-Lemaître simples), por outro lado, há a profunda pergunta sobre a origem da segunda lei da termodinâmica.
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