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The problem of \(n\) bodies and the expansion of the universe. (English) JFM 57.1185.01

Das Lemaîtresche Universum vom Bogenelement \[ ds^2 = dt^2-a^2(t)R^2((d\chi^2+\sin^2\chi (d\theta^2+\sin^2\theta d\varPhi^2)) \] reduziert sich für \(a = 1\), \(\dot{a} = \ddot{a} = 0\) auf das Einsteinsche Universum, welches als “Grundzustand” der Welt in der in der Theorie der instabilen relativistischen Kosmologie üblichen Weise aufgefaßt wird. Nachdem Verf. in einer gemeinsamen Abhandlung mit W. H. McCrea (Monthly Notices 91 (1930), 128-133; JFM 56.0790.*) den Fall behandelt hatte, wo die Störung des Grundzustandes durch einen einzigen “Kondensationskern” hervorgerufen wird, folgt nunmehr der Fall von \(n\) Kondensationskernen. Mit einer Reihe von (durch die mathematischen Schwierigkeiten bedingten) Einschränkungen gelingt die Berechnung des Einsteinschen Tensors für die Metrik \[ ds^2 = (1 - m\alpha)dt^2 \left(\dfrac{1}{\left(1+\dfrac{r^2}{4}R^2\right)^2} + m\beta\right)(dx_1^2 + dx_2^2 + dx_3^2) \] (\(\alpha, \beta\) Potentialfunktionen; \(m\) Masse der Kondensationskerne, für alle gleich angenommen), wodurch vermöge der Gravitationsgleichungen Ausdrücke für die nichtverschwindenden Komponenten des Energietensors gewonnen sind. Dabei wird \(\beta\) eliminiert, während \(\alpha\) der verallgemeinerten Laplaceschen Gleichung \[ \left(V^2+\dfrac{1}{2}D\right)\alpha = 0, \quad D\equiv \dfrac{u_1}{u}\dfrac{\partial}{\partial x_1} + \dfrac{u_2}{u}\dfrac{\partial}{\partial x_2} + \dfrac{u_3}{u}\dfrac{\partial}{\partial x_3} \] genügt. Die Kenntnis der Energiekomponenten ermöglicht ferner die Berechnung der “Eigenmasse” des Universums. Dafür werden die Werte \[ \begin{gathered} M = \left(1-\dfrac{5}{4}\eta\right)\dfrac{\pi}{2}R \text{ (mit Ausschluß der Kondensationskerne)}, \\ M^* = \left(1-\dfrac{5}{4}\eta\right)\dfrac{\pi}{2}R + nm \text{ (mit Einschluß der Kondensationskerne)} \end{gathered} \] erhalten (\(\eta\) Konstante von der Größenordnung \(m, R\) Radius der Einsteinschen Welt) Schließlich kann noch die universelle Konstante \(\lambda\) im Ausdruck für \(M^*\) eliminiert werden: \[ M^* = \dfrac{\pi}{2}R - \dfrac{2}{3}nm. \] Die Berechnung der “Weltvolumina” für statischen bzw. dynamischen Gleichgewichtszustand: \[ \dfrac{16}{\pi}M^{*3} \;\text{ bzw. } \;\dfrac{16}{\pi}M^{*3}\left(1+\dfrac{2nm}{M^*}\right) \] zeigt folgendes: Die Bildung von Kondensationen der hier behandelten Art hat notwendig ein Anwachsen des Weltvolumens zur Folge im Einklang mit den Beobachtungen über die “Flucht” der Sternennebel. (VIII 2 C.)

Citations:

JFM 56.0790.*
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