В течение многих десятилетий ученые описывали начало нашей Вселенной, смешивая горячий Большой взрыв с сингулярностью. Мол, «Большой взрыв» был моментом рождения пространства и времени. Однако в начале 1980-х годов появилась новая теория, называемая космической инфляцией. Она предположила, что до горячего Большого взрыва Вселенная всё-таки существовала и вела себя совсем по-другому. В 2018 году у нас наконец появились очень веские доказательства того, что Большой взрыв не был моментом начала всего, как мы считали ранее.
Большой взрыв и точка сингулярности
Наши представления о Большом взрыве как о теоретическом «старте Вселенной» насчитывают почти 100 лет. В 1924 году Эдвард Хаббл измерил расстояние до ближайших спиральных туманностей и вдруг неожиданно для себя обнаружил, что это на самом деле галактики и они удаляются от нас и друг от друга. До этого почти все были уверены, что Вселенная сжимается — следуя теориям Эйнштейна и учитывая наличие сил гравитации.
В 1931 году Жорж Леметр предположил, что если учесть очевидное расширение Вселенной и спроецировать его назад во времени, то это означает, что чем дальше в прошлое, тем меньше была Вселенная. Тогда, возможно, был какой-то момент, когда вся масса Вселенной была сосредоточена в одной точке, в «первобытном атоме», где и возникла современная ткань времени и пространства.
В то время это была просто философская теория. Мол, если сегодня Вселенная расширяется и остывает, значит, раньше она была меньше, плотнее и горячее. Но в 1968 и 1970 годах группа ученых, включая Стивена Хокинга, опубликовала статьи, показывающие, что математическая сингулярность является неизбежным начальным условием для релятивистских моделей Большого взрыва. То есть, чтобы формулы работали, нужно принять, что вся материя и энергия Вселенной когда-то были сконцентрированы в одной точке.
Поскольку достаточно мощной технологии (телескопов и коллайдеров) для проверки всех теорий тогда у нас не было, эти математические модели стали лучшим объяснением принципов появления нашей Вселенной. Люди тогда даже не думали, что можно получить информацию напрямую из источника. В конце концов, большая часть наших знаний о черных дырах тоже извлечена напрямую из формул математики.
В результате несколько десятилетий эти два представления о Большом взрыве — как о горячем плотном состоянии, описывающем раннюю Вселенную, и о начальной точке сингулярности — были неразделимы. Это была одна вещь.
Но постепенно ученые приходят к тому, что Вселенная какое-то время существовала и до общеизвестного «горячего» Большого взрыва. Ему предшествовало другое, инфляционное состояние. То есть то, что было до Большого взрыва, тоже расширялось и даже, может быть, имело свою прото-энергию.
Всё это происходило больше 13,8 млрд лет назад, и казалось бы, такие нюансы должны быть потеряны для нас навсегда. Но на самом деле при нынешнем уровне технологий это можно проверить. Различия между Вселенной, начавшейся с горячего Большого взрыва, и Вселенной, в которой сначала шла инфляционная фаза, предшествовавшая Большому взрыву и создавшая его, почти неуловимы, но они существуют.
В чём вообще разница между двумя моделями? Ну, как минимум мы понимаем, что при «горячем» Большом взрыве, который мы экстраполировали бы вплоть до сингулярности, Вселенная достигла бы максимально возможных температур и энергий. Такой этап существования нашей Вселенной называют «Планковской эпохой», которая длилась бы 10−43 секунд. В таком случае размер Вселенной составлял бы меньше 10−35 м («Планковский радиус»), она имела бы температуру примерно 1032 К («Планковская температура») и плотность около 1093 г/см³ («Планковская плотность»). Более плотным и более горячим не может быть ничего — это была бы уже другая Вселенная, с другими законами физики.
То есть, если бы мы могли показать, что температуры или плотности были значительно меньше (или несоизмеримо больше) — эта теория была бы разрушена. В конце концов, она основывается на математических выкладках, а реальные физические доказательства всегда первостепенны.
К сожалению, из нашего времени мы никак не можем точно увидеть эти параметры. Только посчитать их. Поэтому прямых доказательств (или опровержений) теории «Большой взрыв = сингулярность» у нас здесь нет.
Но есть и другой путь. Даже если Вселенная имела когда-то такие «средние» плотность и температуру, в ней, как мы знаем, были несовершенства: как сверхплотные, так и недостаточно плотные области. По мере того как она расширялась и охлаждалась, эти сверхплотные области из-за гравитации притягивали к себе всё больше материи и энергии, увеличиваясь со временем, в то время как недостаточно плотные области, наоборот, отдавали свою материю и энергию в более плотные окружающие их структуры. Так создавались семена будущей космической паутины.
Только из-за наличия этих несовершенств образовались звезды и галактики, и только из-за них мы существуем сегодня. Их существованию есть сотни подтверждений, но в доказательствах они, по сути, и не нуждаются: в полностью «равномерной» Вселенной не родилось бы столько гигантских и разнообразных структур, и не существовали бы мы.
Детали, которые появляются в современной космической паутине, определились гораздо раньше. «Зёрна» современных крупномасштабных структур были заложены там, в самой ранней Вселенной. Сегодняшние звезды, туманности и скопления галактик можно проследить до первых маленьких несовершенств плотности, возникших тогда, когда первые атомы впервые сформировались во Вселенной. Эта связь вызвана гравитацией и тем фактом, что по Общей теории относительности концентрация материи и энергии определяет кривизну пространства.
Эти древние семена, хоть и плохо, но остаются видимы сегодня — в виде маленьких температурных несовершенств в космосе вокруг нас. Где-то космос чуть «теплее» (там больше материи), где-то чуть холоднее. Это так называемый космический микроволновой фон — остаточное сияние Большого взрыва, впервые обнаруженное в 1965 году. Температуры этого сияния находятся в пределе 2,72548 ± 0,00057 Kельвина, то есть это практически абсолютный ноль. Но оно всё-таки есть.
Фоновое излучение
Мы все живём на этом фоне. Просто он настолько слабый (ещё бы, 13,8 млрд лет прошло!), что заметить его могут только наши самые совершенные аппараты. А когда ученые впервые его засекли, то даже не поняли, что происходит: они думали, что у них барахлит оборудование. Но в общем да, если вас учили в школе, что в глубоком космосе — абсолютный ноль, то это неправда. Из-за всё еще остающегося после Большого взрыва излучения температура космоса составляет почти три Кельвина. Хотя она постепенно снижается, так что ещё через несколько миллиардов лет новым цивилизациям потребуются куда более мощные приборы, чтобы её обнаружить. А дальше — тайны начала Вселенной станут окончательно покрыты мраком.
Но пока что наши устройства, если их точно настроить, могут наблюдать этот реликтовый фон, потому что свет должен пройти из дальних областей пространства, в которых он возникает, к «глазам» наблюдателя. А это означает, что:
сверхплотные области с большим количеством материи и энергии, чем в среднем, будут казаться более холодными, поскольку свет должен «выбраться» из более крупного гравитационного потенциала;
области с пониженной плотностью, с меньшим количеством материи и энергии, будут казаться более горячими, чем в среднем, поскольку свету будет проще дойти до нас;
области средней плотности и гравитационного потенциала будут иметь среднюю температуру космического микроволнового фона.
Эти температурные несовершенства, которые мы наблюдаем в остаточном сиянии Большого взрыва, пришли к нам из эпохи, которая наступила через 380 000 лет после «запуска» Вселенной — когда первичная плазма охладела настолько, что электроны и протоны смогли начать образовывать атомы водорода. Это событие впервые сделало Вселенную почти прозрачной для излучения — потому что свет больше не рассеивался, сталкиваясь с морем свободных электронов.
К сожалению, более ранние этапы существования нашей Вселенной мы наблюдать не можем: там просто нечего было наблюдать. Но даже отпечаток Вселенной через 380 000 лет после её основания представляет собой достаточно большой набор данных, который можно анализировать.
Откуда вообще возникли эти несовершенства? Почему Вселенная не единообразна во всех направлениях? История тут совершенно разная, в зависимости от того, какого варианта «начала всего» вы придерживаетесь:
Согласно «сингулярной» теории Большого взрыва, Вселенная просто «родилась» с исходным набором несовершенств. Потом эти несовершенства росли и развивались по законам гравитационного коллапса и взаимодействия частиц, в том числе взаимодействия между нормальной и темной материей.
Если принять инфляционную теорию происхождения Вселенной, где горячий Большой взрыв возник только после какого-то периода космического расширения, тогда эти несовершенства посеяны квантовыми флуктуациями. То есть флуктуациями, возникающими даже в пустом пространстве из-за принципа неопределенности энергии и времени, присущего квантовой механике. То есть наша Вселенная не была случайно рождена «неравномерной»: если пространство и время появились до Взрыва, то ни в каком другом виде она и не могла существовать.
Второй вариант объяснения дает нам важную зацепку. Если эта теория верна, то получается, квантовые флуктуации, существовавшие до Большого взрыва, каким-то образом отображены в нём. За прошедшие миллиарды лет эти маленькие отблески растянулись до гигантских масштабов за счет расширения Вселенной. А более поздние флуктуации растянулись уже поверх них.
Отсюда идёт важный вывод. Если что-то существовало до взрыва, оно должно быть самым большим, самым «растянутым». В теории, даже больше горизонта самой нашей Вселенной — которая расширяется как результат того самого взрыва. Мы должны быть способны заметить результаты в масштабах, превышающих космический горизонт: так называемые флуктуации сверхгоризонта. Если они существуют — значит, сам Большой взрыв не мог быть началом всего.
Ещё раз. В «сингулярной» картине Большого взрыва, где всё было сжато в одну точку и он был началом всего, результаты флуктуаций, которые мы ожидаем увидеть, будут ограничены скоростью света (+ расстоянием, на которое за это время успел расшириться космос). Если же до взрыва что-то существовало, то «мазки на картине», теоретически могут быть больше. Намного больше (если это «что-то» существовало ощутимое время и было достаточно крупным). Или всего на несколько процентов больше (если время и пространство до Большого взрыва было невелико).
Это, конечно, было бы очень сложно заметить. Флуктуации, которые могли произойти за несколько сотен долей секунды до взрыва, уже растянуты до масштаба большего, чем наблюдаемая в настоящее время Вселенная. А более поздние флуктуации накладываются на более ранние, засоряя сигнал. Но мы хотя бы понимаем методику: если что-то существовало до Большого Взрыва, мы можем начать поиск сверхмасштабных флуктуаций, которых не должно было бы быть, если бы Вселенная началась с сингулярности.
В общем, большой тест, который можно провести, состоит в том, чтобы исследовать Вселенную и искать либо наличие, либо отсутствие этих флуктуаций сверхгоризонта. Существует предел тому, как далеко мог пройти сигнал, который двигался со скоростью света. И нам нужно понять, когда он был испущен.
Масштабы меньше горизонта Вселенной зависят от физики, которая возникла с момента начала горячего Большого взрыва.
Масштабы, равные горизонту, являются верхним пределом того, на что могли повлиять физические сигналы с момента начала горячего Большого взрыва.
Масштабы, превышающие горизонт, известные как масштабы сверхгоризонта, выходят за пределы того, что могло быть вызвано физическими сигналами, генерируемыми во время или после Большого взрыва.
Изнутри нашей Вселенной заметить эти широкие «мазки» на нашем уровне технологий — достаточно сложно. Но, к счастью, наблюдение за температурой космического микроволнового фона — это не единственный способ получить информацию. Мы также можем посмотреть на поляризацию света от этого фона.
Поляризация света
Дальше будет очень научно, но вкратце смысл такой: мы смотрим на то же реликтовое излучение (другой информации нет), но не на его температуру, а на его поляризацию — насколько электромагнитные волны, дошедшие к нам с тех времен, структурированы в том или ином плане. Это позволяет говорить о структурах, существовавших там, где эти волны прошли.
Когда свет проходит через Вселенную, он взаимодействует с материей внутри нее — в частности, с электронами. Если свет поляризуется радиально-симметричным образом, это пример поляризации вектора Е (электрического). Если свет поляризован по часовой стрелке или против часовой стрелки, то это пример поляризации вектора B (магнитного).
И здесь можно провести корреляционный анализ: между поляризацией света, который мы ловим, и температурными флуктуациями космического микроволнового фона. Сопоставить их в тех же угловых масштабах. Это позволит нам отсечь лишний шум и заметить остаточные последствия самых больших флуктуаций. И понять, какой сценарий мы наблюдаем: «сингулярный Большой взрыв без инфляции» или «инфляционное состояние, которое и привело к горячему Большому взрыву».
Как их отличить, эти два сценария основания Вселенной, глядя на поляризацию, если супер-технически:
Hidden text
В обоих случаях мы ожидаем увидеть субгоризонтные корреляции (как положительные, так и отрицательные) между поляризацией вектора Е в космическом микроволновом фоне и температурными флуктуациями в его пределах. Это вполне очевидно: если на пути света есть материя, в которой находятся электроны, то там будет и поляризация, и нехарактерная для остального фона температура.
В обоих случаях мы ожидаем, что в масштабе космического горизонта (на данный момент соответствующего угловым масштабам около 1 градуса и мультипольному моменту около l = 200-220) эти корреляции будут равны нулю.
Однако в масштабах сверхгоризонта сценарий «сингулярного Большого взрыва» будет иметь только один большой положительный «всплеск» корреляции между поляризацией Е-моды и температурными флуктуациями космического микроволнового фона — это тот момент, когда звезды начали формироваться в больших количествах и стали реионизировать межгалактическую среду. С другой стороны, сценарий «инфляционного Большого взрыва» обязан содержать этот всплеск, но также должен показать ряд отрицательных корреляций между поляризацией Е-моды и температурными флуктуациями в масштабах сверхгоризонта (в угловых масштабах между 1 и 5 градусами, мультипольные моменты от l = 30 до l = 200). Это продемонстрировало бы, что что-то существовало до взрыва и оставило следы, не зависящие от него. Характерные «мазки» в масштабах, даже превышающих размеры реликтового излучения.
По этому самому первому графику, опубликованному командой телескопа WMAP в 2003 году (ровно 20 лет назад!), видно то, что космологи называют «спектром взаимной корреляции TE»: корреляции между поляризацией E-моды и флуктуациями температуры космического микроволнового фона.
Как мы можем видеть, в субгоризонтных масштабах (справа от зеленой линии) присутствуют как положительные, так и отрицательные корреляции. Но в сверхгоризонтных масштабах (слева от линии) отчетливо виден большой «провал» — значительная зона отрицательной корреляции. Это согласуется с прогнозом теории инфляции (сплошная линия). И категорически не согласуется с теорией сингулярности Большого взрыва (пунктирная линия).
Конечно, это было 20 лет назад, и с тех пор наши технологии продвинулись вперед. Спутник WMAP был заменен спутником Планка, который превосходил его почти по всем параметрам. Он видел Вселенную в большем количестве диапазонов длин волн, мог опускаться до меньших угловых масштабов, лучше считывал нюансы температуры, включал в себя специальный поляриметрический прибор и чаще брал снимки неба, что еще больше уменьшало вероятность ошибок.
И когда мы смотрим на окончательные (2018 года) данные кросс-корреляции TE от команды Планка, результаты захватывают дух. Всё предельно очевидно:
Выводы
Как мы можем ясно видеть по данным спутников, не остается никаких сомнений в том, что во Вселенной точно существуют сверхгоризонтные флуктуации. А это значит, что неинфляционная сингулярная модель Большого взрыва, которая считалась общепринятой почти 100 лет, не согласуется со Вселенной, которую мы наблюдаем. Вместо этого мы видим, что горячему Большому взрыву должно было предшествовать инфляционное состояние. Которое, правда, длилось не очень долго — судя по размеру флуктуаций и степени их влияния на современный космос.
Наша Вселенная существовала и до Большого взрыва, вероятно — краткую долю секунды. В ней, скорее всего, еще не было атомов, но уже происходили квантовые процессы, вызвавшие неравномерности распределения энергии. А уже после этого случился Взрыв.
Есть и другие тесты на наличие «довзрывной» инфляции, которые можно было бы провести. Оценить масштабно-инвариантный спектр чисто адиабатических флуктуаций, проверить ограничение максимальной температуры горячего Большого взрыва, найти небольшое отклонение от идеальной плоскостности в космологической кривизне, проверить спектр «первобытных» гравитационных волн, постоянно доносящихся к нам с того времени. И так далее. Тем не менее тест на наличие флуктуаций сверхгоризонта достаточно прост и надежен. И уже проведен. Если остальные эксперименты когда-нибудь осуществят — то только для того, чтобы подтвердить уже известное: пространство и время существовали и до Большого взрыва.
Как всё это выглядело, в каком формате оно существовало, как долго? Не ясно. Но по крайней мере это точно была уже наша Вселенная: в ней работали известные нам законы квантовой физики, и их последствия видны на звездном небе, если хорошо присмотреться.
А дальше — пространство для новых открытий и новых теорий. Потому что теперь мы знаем, что Большой Взрыв, оказывается, не был началом всего.
Комментарии (129)
miga
00.00.0000 00:00+49В таком случае размер Вселенной составлял бы меньше 10−35 м
(«Планковский радиус»), она имела бы температуру примерно 1032 К
(«Планковская температура») и плотность около 1093 г/см³ («Планковская
плотность»)вы экспоненты потеряли :)
Nansch
00.00.0000 00:00+2Возможно, что вселенная существовала до большого взрыва в обычном своем проявлении, типа как сейчас, но сколлапсировала в нашей наблюдаемой размерности в точку и потом снова развернулась большим взрывом.
blueboar2
00.00.0000 00:00+4Более того, есть теория о циклической (осциллирующей) вселенной - что она так и будет расширяться-сжиматься бесконечно. Более того, есть религия про сон Брахмы - говорящая про то же самое, только сжатие и расширение объясняющая божеством (подробнее https://ru.wikipedia.org/wiki/Индуистская_космология)
mobi
00.00.0000 00:00+3Теория осциллирующей Вселенной не согласуется с ускоренным расширением Вселенной и сейчас представляет скорее педагогический интерес как одно из решений уравнений Фридмана для случая положительной кривизны без лямбда-члена.
vassabi
00.00.0000 00:00+4хм, а что мешает ускоренному расширению быть локальным (в рамках наблюдаемого времени и пространства) явлением, которое в будущем сменится на ускоренное сжатие ?
mobi
00.00.0000 00:00+4Ускоренное расширение наблюдается вплоть до z~0.5 (если я не ошибаюсь), а на таких масштабах Вселенную уже можно считать относительно однородной. Более того, однородность подтверждена вплоть до еще больших красных смещений, что не согласуется с наличием локальных пузырей такого большого масштаба.
vedenin1980
00.00.0000 00:00+14Во-первых, мы не знает насколько большой наш локальный пузырь, возможно в МетаВселенной каждый локальный пузырь занимает триллионы световых лет и мы наблюдаем лишь крошечную его часть.
Во-вторых, речь не только о стабильности расширения в пространстве, но и стабильности расширения во времени. Так как у нас нет понимания, что такое темная энергия, мы не может утверждать, что через пару триллионов лет не случиться так, что ее воздействие поменяет знак и вместо Большого Разрыва случиться Большое сжатие.
В-третьих, мы не знаем всех возможных Сил во Вселенной, которые тоже могут привести к Сжатию вместо Разрыва.
myhambr
00.00.0000 00:00+1А может вообще чёрные дыры будут объединяться, расти, пока не поглотят всю вселенную, схлопнут её в одну точку сингулярности - и далее опять всё сначала с большого взрыва. И так много раз. Один из вариантов циклической вселенной. И таких вселенных может быть триллионы, как атомов в нашей пятке. Но это уже за пределами нашего понимания и возможностей :)
rombell
00.00.0000 00:00+1Горькавый в своей теории согласовал.
mobi
00.00.0000 00:00Насколько я знаю, в сообществе астрофизиков отношение к его работе достаточно скептическое, например см. https://arxiv.org/pdf/1608.02882.pdf
rombell
00.00.0000 00:00+1Что само по себе не означает ни его правоты, ни его неправоты. Была статья с критикой, и статья с критикой критики. У меня недостаточно квалификации, чтобы пойти на следующий слой, но сам факт — такая теория есть, и как минимум согласуется с текущими наблюдениями.
sim2q
00.00.0000 00:00Более того, есть религия про сон Брахмы
В буддисткой космологии (почерпнуто из "Мириады миров. Буддийская космология в Абхидхарме" компиляции Джамгона Конгтрула) отсыл к бесконечным "пузырящимся вселенным" а про Калачакру идущей в следующей части книги я даже не смог понять о чём там. Раньше это передавалось только уже очень продвинутым.
ps читая буддистов, как я (очень поверхностно) понял - надо всегда держать в голове, что задача у них не в точном описании модели, а в первую очередь как приложение к инструментам для практики. По крайней мере из тех текстов до нас дошли (это крохи).
trdm
00.00.0000 00:00там не совсем сжатие и расширение. Там, как говорится в индусских писаниях "проявление".
Проще всего объяснить так: из одной первичной нематериальной "вселенной" творится материя по особым рецептам. А поскольку творимая материя не может существовать в первичной вселенной, то она выталкивается в материальную вселенную.
в Шримад-бхагаватам глава 3 описан этот процесс, какие энергии соединяются и что получается в итоге. 25 видов энергии описываются.
"проявление" как-то гораздо логичнее ложится на закон сохранения энергии.
Metotron0
00.00.0000 00:00+19А-а-а, десять в тридцать второй, а не тысячу Кельвинов? Тьфуй.
rapidstream
00.00.0000 00:00+6Пффф. Теперь и я понял. Ну это же рукалицо.
А то ещё думаю "хм, килограмм на кубический сантиметр, как-то не очень впечатляюще для начала-всех-начал".
kichrot
00.00.0000 00:00-6Да, метафизическая парадигма "все из ничего" является результатом невежества, идеализма и противоречит науке, материализму и логике :)
Другое дело, можно ли считать состояние объективной реальности до БВ вселенной, в нашем современном понимании, или это было нечто иное???
Но, это не столь принципиально. Главное, что идеализм в познании продолжает сдавать свои позиции.
Принцип абсолютного детерминизма рулит! :)
nostrads
00.00.0000 00:00+2Да, метафизическая парадигма "все из ничего" является результатом невежества, идеализма и противоречит науке, материализму и логике :)
Это где идеализм такое говорил? Разве не материалисты пришли к Большому взрыву?
domix32
00.00.0000 00:00+1Принцип абсолютного детерминизма рулит! :)
Только он всё ещё сломан сингулярностями чёрных дыр.
Chaos_Optima
00.00.0000 00:00+2Примером всего из ничего служат виртуальные частицы и они не противоречат ничему.
vedenin1980
00.00.0000 00:00+2Они появляются только при наличие энергии (как минимум энергии вакума/пространства), поэтому это не самый лучшие пример.
Chaos_Optima
00.00.0000 00:00+2А разве зависимость не наоборот? Энергия вакума это вроде следствие квантовых флуктуаций которые по своей сути являются следствие рождения виртуальных частиц и античастиц.
domix32
00.00.0000 00:00+1Не совсем. Закон сохранения энергии гласит, что нельзя добавить или удалить энергию. Поэтому условный вакуум имеет некоторое количество энергии, позволяющее этим флуктуациям существовать. Иначе получалось бы, что частицы-античастицы оставались статичными и делили друг друга на ноль не отходя от кассы и передача энергии в такой ситуации была бы невозможна.
Chaos_Optima
00.00.0000 00:00Ну так закон сохранения энергии вроде сохраняется, потому что рождаются одновременно частица и античастица, с другой стороны есть проблема в законе сохранения импульса, но есть теория которая и это решает, если рассматривать античастицу как частицу обращённую во времени, то возникновение виртуальных частиц и их аннигиляция являются лишь следствием обращения частицы во времени. Когда античастица обращается во времени создаётся ощущение что частица рождается из неоткуда, когда частица обращается во времени создаётся ощущение аннигиляции. При обращении соответственно импульс сохраняется.
domix32
00.00.0000 00:00в законе сохранения импульса,
оно же фактически из сохранение энергии и вытекает, разве нет? По аналогии с кинетической и потенциальной энергией.
Про темпоральные трюки моего понимания пока недостаточно.
BigBeaver
00.00.0000 00:00+1Нет. Закон сохранения всех трех аддитивных интегралов движения вытекает из уравнений движения. В классической механике этим в середине первого курса занимаются, емнип.
AlchemistDark
00.00.0000 00:00Энергия античастицы такая же положительная, как и у частицы. Отличается только электрический заряд.
google_fan
00.00.0000 00:00+3Я не физик, но насколько я понимаю, вы не можете вот так вот в лоб применять закон сохранения энергии к квантовым системам. Энергия и время это одна их пар некоммутирующих параметров для которых работает принцип неопределенности Гейзенберга. Т.е. у вас есть предел с которым вы можете узнать энергию системы если у вас задан диапазон времени. И чем меньше этот диапазон, тем выше неопределенность энергии. И если этот промежуток очень мал, то этой неопределенной энегии может быть достаточно чтобы появилась (и сразу исчезла) пара виртуальных частиц.
domix32
00.00.0000 00:00+1Некоммутируемость накладывает ограничения на порядок измерения насколько я понимаю. То бишь
. Это не даёт никаких предпосылок к созданию/уничтожению энергии - о чем говорит закон сохранения. Поэтому энергия всех квантовых флуктуаций "хранится" в вакууме и задаёт энергию импульса при появлении пары частица-античастица. Сам размер энергии при этом не имеет значения. т.к. мы его не пытаемся узнать и неопределённость нам не мешает. Плюс при аннигиляция по идее происходит с выделение энергии, которая в случае виртуальных частиц должна откуда-то взяться. Вот собственно это значение и будет той самой энергией вакуума.
odins1970
00.00.0000 00:00а физическая причина квантовых флуктуаций в чем? возможно ли в теории свободное от энергии пространство , и если да то можно ли его изучать эмпирически ? или познание упрется в барьер , который невозможно преодолеть даже теоретически ?
Alonerover
00.00.0000 00:00+1Уточнение - виртуальная частица(ы) становятся реальными только если их сделают таковыми вполне реальные фотоны, или иные частицы, которые поделятся с ними своей энергией для извлечения из моря Дирака.
P.S. Оказывается товарищи выше уже несколько раз написали про закон сохранения энергии.
evgenyk
00.00.0000 00:00+1Я вот одно не совсем понял. "чем дальше в прошлое, тем меньше была Вселенная" и тому подобные высказывания. А что, у Вселенной есть какой-то размер, или другими словами граница?
Xeldos
00.00.0000 00:00У наблюдаемой части есть граница. Точки за этой границей удаляются от нас быстрее скорости света. Скольо там ещё - неизвестно.
JPEGEC
00.00.0000 00:00Не пойму в этом моменте.
Все что мы видели мы продолжаем наблюдать? Просто оно все дальше.
Или что-то из того что раньше наблюдалось пропало уйдя за границу?
vedenin1980
00.00.0000 00:00+3Все что мы видели мы продолжаем наблюдать? Просто оно все дальше.
Или что-то из того что раньше наблюдалось пропало уйдя за границу?Так же как тело падающее на ЧД — мы продолжаем наблюдать состоянии тела в прошлом (условно фотографию или очень замедленную видеосьемку), но мы никогда не увидим, что произошло с ним после пересечения горизонта событий.
Условно это выглядит как некто уезжает от нас на машине, мы взяли видеокамеру сделали очень реалистичное видео, потом поставили экран и начали крутить видео отъезда причем постоянно замедляя скорсть. В реальности человек уже давным давно уехал за горизонт, но нам кажется он все еще едят и будет ехать бесконечно (только картинка будет все менее яркой со временем). Так как фотонов будет приходит все меньше нам придется использовать все более мощные телескопы, если мы захотим видит эти объекты.
vassabi
00.00.0000 00:00+2В реальности человек уже давным давно уехал за горизонт
нет никакого "в реальности" - тот же человек на машине скажет, что он себе едет потихньку, а это вы со своим телескопом начали ускоряться до скорости света и сливаться со остальной вселенной (так что ему приходится использовать более мощные телескопы чтобы вас увидеть)
vedenin1980
00.00.0000 00:00Разумеется, но это не отменяет того факта, что вы и человек движетесь, но видите замедленную картинку в прошлом.
saboteur_kiev
00.00.0000 00:00почему в прошлом? Видим с задержкой. Вы когда по телефону говорите со штатами, вы общаетесь с собеседником из прошлого, или с задержками?
vedenin1980
00.00.0000 00:00+2Плохая аналогия подобна котенку с дверцей. Мы не общаемся в обе стороны, проблема в том для давно ушедших за горизонт событий мы видим только практически статическую картинку и чем дальше, тем более она статическая.
В данном случае, по телефону мы слышим постоянный звук, который был записан много лет назад и мы точно знаем, что никак не можем услышать то что он говорит сейчас.
Opaspap
00.00.0000 00:00+1С обычным телефоном все тоже самое, просто сейчас от вас примерно 40мс (ну если вы провод через центр не пробросите). А не много лет. С горизонтом толькл разница, в том что сигнал от вас на другую сторону не дойдет и коммуникации не получится
vedenin1980
00.00.0000 00:00С горизонтом это как видео звонок скайпа, когда связь давно уже оборвалась, а картинка осталось. Человек давно уже ушел, а ты все еще видишь его изображение или даже замедленное видео последних секунд, можно даже смотреть годами, только это лишь картинка. Можно, конечно, предаствлять, что он там сидит на другом конце, но это лишь иллюзия.
Xeldos
00.00.0000 00:00+1В некотором смысле есть. У нас в каждой точке пространства есть синхронизированные часы. Везде за начало отсчёта можно принять конец инфляции, и везде вроде бы секунда равна секунде, насколько я понимаю. Поэтому вполне можно ввести понятие "сейчас" для MACS0647-JD - "13.7 миллиардов лет с окончания инфляции". А мы смотрим в её прошлое, на 13 миллиардов лет назад, и не имеем никакой возможности увидеть её "сейчас". Но оно тем не менее есть.
vadimr
00.00.0000 00:00Что-то ушло за границу. А что-то даже может появиться из-за границы благодаря ускорению расширения Вселенной.
PrinceKorwin
00.00.0000 00:00+1Не может. Эта граница про то, что с какого расстояния скорость распространения пространства становится больше скорости света. Соответственно ничего уже в обратную сторону не прилетит.
vadimr
00.00.0000 00:00Скорость света – это на космологических масштабах очень мутная величина, так как из-за расширения Вселенной размер метра сильно и неравномерно меняется по пути распространения сигнала (в связи с неравномерным растяжением метрики пространства). Поэтому когда вы говорите про скорость света, надо уточнять, в каком месте Вселенной и в какое время задана эта скорость. И учитывать, что разные точки траектории сигнала мы видим в разное время.
Поэтому, хотя локально скорость света является константой, но при наблюдении далёких объектов и приведении единиц измерения к современным метрам и современным секундам численное значение скорости света меняется.
Возвращаясь к теме, испущенный далёкой звездой фотон, движущийся по направлению к нам, может в какой-то момент за счёт ускоряющегося расширения пространства обогнать свой формально нарисованный световой конус и уйти за горизонт событий своего источника. Поэтому горизонт событий отличается от горизонта частиц.
Это тонкий момент, его подробно рассматривает Попов в своих лекциях.
mobi
00.00.0000 00:00+2В теории относительности принято пользоваться геометрическими единицами, в которых скорость света в вакууме равна 1.
А Сергей Попов, наверное, рассказывал про сопутствующие координаты, которые более удобны при моделировании Вселенной, и там действительно возникает понятие "сопутствующая скорость света", но это не имеет отношения к реальной скорости света в вакууме, которая все-равно равна 1, и уж точно не является чем-то "мутным", поэтому что сопутствующая скорость света по определению представляет собой просто величину 1/a, где a — масштабный фактор в соответствующий момент времени.vadimr
00.00.0000 00:00Какой момент времени вы считаете "соответствующим" в данном случае? И в каком месте считаете масштабный фактор? Расширение метрики само неоднородно во времени и в пространстве.
Из решения уравнений ОТО, конечно, можно всё получить, просто это не очень похоже на бытовую интерпретацию понятия "скорость". И надо очень внимательно следить за руками.
mobi
00.00.0000 00:00Такие моделирования проводятся в приближении модели Фридмана (т.е. глобального времени и масштабного фактора).
vadimr
00.00.0000 00:00Был конкретный вопрос, может ли что-то в принципе выскочить из-за границы наблюдаемой нами в настоящий момент Вселенной. В принципе, в некоторых ситуациях – может. А практического значения или влияния на глобальную модель этот факт не имеет.
mobi
00.00.0000 00:00В моделировании — да, может (ничто не мешает задать размер Вселенной заведомо превышающий текущий горизонт событий). Но только наблюдатель об этом скорее всего не узнает, потому что в экспоненциально расширяющейся Вселенной информация об этом событии до него просто не дойдет.
MishaRash
00.00.0000 00:00Горизонты вообще часто вводят в заблуждение, потому что у них в общем случае есть два аргумента, один из которых опускается, но может по умолчанию предполагаться разным в зависимости от ситуации. Сравнивать их нужно аккуратно.
По-моему, проще всего обсуждать горизонт в сопутствующих координатах, потому что он считается просто как интеграл
. Интегрируемая функция положительна, откуда ясно, что сопутствующий горизонт расширяется, если сдвигать ранний предел назад во времени и/или поздний вперёд. Замечу, что в некоторых ситуациях это увеличение ограничено или сильно замедляется, но превратиться в уменьшение не может. На крупнейших масштабах движений в сопуствующих координатах практически нет, что позволяет довольно легко судить о вхождении/выхождении за горизонт.Остальные два горизонта получаются из двух естественных способов перевести сопутствующее расстояние в физическое домножением на масштабный фактор. Если использовать соответствующий нижнему пределу,
, то получается горизонт событий. При движении нижнего предела он может вести себя неочевидно, но при движении верхнего неизбежно растёт. Тут нередко берётся 
(или другому максимальному значению), интеграл может расходиться. Если верхнему, 
, то получается горизонт частиц. Он растёт при уменьшении нижнего предела, и в расширяющейся Вселенной также неизбежно при увеличении верхнего. Тут нередко берётся 
(к моменту Большого Взрыва, или другому минимальному значению), интеграл также может расходиться в этом пределе.
Skigh
00.00.0000 00:00+1А что, у Вселенной есть какой-то размер, или другими словами граница?
В некотором роде — да. Точнее, размер есть (но он принципиально неизвестен), а границ нет. Наблюдаемое расширение вселенной — это не разлетание галактик в существующее пустое пространство, а расширение самого пространства.
perfect_genius
00.00.0000 00:00+1Т.е. можно даже условно представить, что Вселенная "взорвалась" не во все стороны из одной точки, а "внутрь" этой самой точки, да?
Skigh
00.00.0000 00:00+1Вселенная "взорвалась" не во все стороны из одной точки, а "внутрь" этой самой точки, да?
Вряд ли полезно представлять движение "внутрь точки" :)
Самый наглядный аналог — постепенно надуваемый воздушный шарик, на котором нарисованы звёзды. Площадь поверхности шара увеличивается, растёт расстояние между звёздами. Границ у поверхности шара нет, но есть размер.
Но важно понимать, что здесь аналогом нашего трёхмерного пространства является двухмерная поверхность шара, и, с нашей точки зрения, кроме поверхности шара ничего не существует.perfect_genius
00.00.0000 00:00Но ведь можно представить, что шарик надувают, но он увеличивается в своей "структуре", а не по размеру со стороны. Тогда и объекты уменьшаются, как предложили вон в комменте ниже.
Есть ли во Вселенной что-то, что увеличивается/набирает массу со скоростью расширения пространства?
Lambrusco
00.00.0000 00:00возможно, что эта моя фантазия была откуда-то сплагиачена, ноэто не важно. Что если нет никакого расширения пространства, что если пространство каким было, таким и осталось, частиця, волны и все прочее постоянно уменьшаются и как бы затухают? А темная материя это могли бы быть частицы, которые не подвержены такому уменьшению, либо уменьшаются несколько медленнее. Это объяснило бы почему темная материя не комкуется. Прошу за данную фантазию сильно не пинать, на гипотезу даже не претендую. Просто фантазия.
perfect_genius
00.00.0000 00:00Похоже, вы ответили не тому — я не разбираюсь в космологии.
Но пытаюсь представить это всё, чтобы сделать игру, где пространство расширяется или наоборот сжимается.
С тем, что пространство может иметь размер, но не иметь границ, я разобрался — зацикленность пространства. Когда курсор уходит за край экрана и появляется с другой стороны — границ для него нет, может так перемещаться бесконечно. Зато можно посчитать расстояние от условного края до края, и в разных направлениях оно может быть разным (высота и ширина экрана). Например, топология тор-"бублик".
vedenin1980
00.00.0000 00:00А что, у Вселенной есть какой-то размер, или другими словами граница?
Тут нужно разделять Наблюдаемую Вселенную и Мета Вселенную. У Наблюдаемый Вселенный есть точные границы (с определенной погрешностью), точное время существования и т.д. А вот какая Вселенная за пределами нам известной Наблюдаемый Вселенный — вообще невозможно даже предполагать.
f614
00.00.0000 00:00-1У вселенной есть количество энергии на единицу объема (плотность энергии) и раньше плотность была выше, а при соблюдении закона сохранения энергии, изменяться мог только объем, то есть размер вселенной. Для расширения не обязательно наличие границы, за расширение можно принять изменения свойств пространства, можно сказать изменяется количество пространства во вселенной.
Это как в счетное множество цифр добавлять все новые и новые дробные части, и постоянно назначать им эквивалент целого числа, было (0, 1, 2, 3..., inf) мы добавили половины, и пронумеровали их, то есть 0 = 0, 0.5 = 1, 1 = 2, 1.5 = 3... то есть цифр стало больше в 2 раза но все равно это осталось бесконечностью. Увеличение количества элементов называется увеличением "мощности" бесконечности.
Tyusha
00.00.0000 00:00+3Сохранение энергии для Вселенной в целом не работает. Энергии становится больше.
Мощность множества в приведнëнной вами операции не меняется и измениться не может.
AlchemistDark
00.00.0000 00:00А можно подробнее про то, что энергии становится больше?
Можно своими словами, а можно ссылки на литературу. Как Вам удобнее.vassabi
00.00.0000 00:00я не физик, предположу, что если "чем дальше отодвигаются массы - тем больше их гравитационная потенциальная энергия", то расширение вселенной - увеличивает потенциальную энергию галактик ...
MishaRash
00.00.0000 00:00+1Плотность тёмной энергии близка к постоянной (на физический объём, а не сопутствующий; насколько нам известно), она доминирует и потому Вселенная сейчас расширяется практически экспоненциально, так и получается, что энергии становится больше.
Для нерелятивистской материи энергия (на частицу; или плотность на сопутствующий объём) остаётся практически постоянной с расширением Вселенной, для релятивистской/излучения — падает, но доля последних сейчас крайне мала, в то время как тёмной энергии около 70%.
sergeaunt
00.00.0000 00:00+1Обычно приводят двумерную аналогию - поверхность Земли: она конечна и имеет определенный размер, но границ у нее нет.
evgenyk
00.00.0000 00:00Тогда, если есть определенный размер, ИМХО, пространство должно быть неевклидово, но измерения пока показывают, что пространство евклидово с большой точностью.
sergeaunt
00.00.0000 00:00Вы что-нибудь слышали про искривление пространства-времени в общей теории относительности?
evgenyk
00.00.0000 00:00Да, слышал. Речь о кривизне на больших масштабах. Примерно вот об этом: https://postnauka.ru/faq/43334
Gadd
00.00.0000 00:00+2В конце концов когда-нибудь придут к выводу (или уже пришли), что чёрные дыры не могут расти бесконечно и при достижении определённого предела взрываются, порождая новый "Большой взрыв".
:-)
vedenin1980
00.00.0000 00:00+8чёрные дыры не могут расти бесконечно и при достижении определённого предела взрываются, порождая новый "Большой взрыв".
Есть еще такой интересный факт — радиус Шварцшильда ЧД с массой нашей Вселенной равен примерному радиус Наблюдаемой Вселенной. То есть вообще говоря мы легко можем жить внутри самой настоящей Черной дыре. То есть "Большой взрыв" может быть просто эффектом формирования новой ЧД всего навсего.
Metotron0
00.00.0000 00:00+2А может ли чёрная дыра появиться внтури чёрной дыры? Это не будет десять литров молока внутри литра молока?
vedenin1980
00.00.0000 00:00+3Кто его знает. Вообще, вроде в космологии ЧД вроде есть предположение, что наша ЧД существовует в пространстве-времени, где размерность больше 4. То есть 4мерная ЧД в 5мерной Вселенной.
Tarakanator
00.00.0000 00:00+1Чёрная дыра́ — область пространства-времени[1], гравитационное притяжение которой настолько велико, что покинуть её не могут даже объекты, движущиеся со скоростью света, в том числе кванты самого света.
Согласно подобному определению почти любую ЧД можно рассматривать как матрёшку из ЧД.
Кстати сразу становиться очевидно что не только горизонт ЧД в обратную сторону пересечь нельзя, но и вообще приблизится к нему изнутри ЧД.
Darth_Biomech
00.00.0000 00:00+6Насколко я помню, внутри ЧД до горизонта событий не просто "нельзя" приблизиться, внутри ЧД его нет. Пространство искривлено таким образом что во всех направлениях от любой точки в объеме находится центр черной дыры.
И он приближаетсяTarakanator
00.00.0000 00:00+3Пространство искривлено таким образом что во всех направлениях от любой точки в объеме находится центр черной дыры.
И он приближаетсяНе совсем так. насколько я понимаю да, куда бы ты не пытался двигаться ты будешь приближаться к центру ЧД. Но это не мешает тебе получать информацию(фотоны к примеру) из вне ЧД.
domix32
00.00.0000 00:00Предположительно верхний предел масс в районе 14 млн солнечных масс (максимально обнаруженный 10 млн с копейками). Однако оно взрывается не по достижении предела по массе - нет таких сил, которые бы заставили взорваться ЧД, а по испарении до критической массы другой критической массы, которая из чёрной дыры превращает её обратно в объект звездного толка. В итоге получаем бум и новый эон.
dephonica
00.00.0000 00:00Вчерашний пост, 32.7 миллиарда солнечных масс: https://habr.com/ru/news/t/725710/
Polunochnik
00.00.0000 00:00+5Уже нашли и на 66 млрд. и на 100 млрд. и даже на 196 млрд.
https://ru.m.wikipedia.org/wiki/SDSS_J140821.67+025733.2
Такое ощущение что сверху по массе нет никакого предела...
AlchemistDark
00.00.0000 00:00Предел же вроде объясняется только тем, что за время существования Вселенной по общепринятым моделям ЧД не сможет набрать массу больше. Но вот если модели не верны...
Metotron0
00.00.0000 00:00+1температура космоса составляет почти три Кельвина
Я помню, что на «Космос просто» был выпуск по температуру космоса, но почему-то не запомнил, что понимается под этим термином. В бытовом понимании температура — это то, как мы оцениваем энергию движения молекул вещества. А в космосе это что?
vedenin1980
00.00.0000 00:00+5В бытовом понимании температура — это то, как мы оцениваем энергию движения молекул вещества. А в космосе это что?
Я так понимаю, если в абсолютном космосе оставить абсолютно идеальное Черное Тело (то есть которое поглощает все энергию и сразу ее изучает обратно), то через бесконечное время его температура установиться в равновесии с температурой реликтового излучения.
Условно говоря, оставленное в космосе тело никогда не охладиться до абсолютного нуля за счет теплового излучения потому что будет нагреваться реликтовым излучением.
В общем, тоже самое что темпераутра молекул только для излучения.
Tyusha
00.00.0000 00:00+1Температура — статистическая характеристика равновесной системы. Чтобы система была равновесной, в ней должны происходить столкновения, много столкновений.
В очень разреженной среде длина свободного пробега частиц и время между столкновениями велико, однако если размеры самой системы и время ещё жизни существенно превосходят из, то в ней е становится термодинамическое равновесие и такой системе можно приписать опредедеëннуб температуру.
Пожтоиу даже крайне редкий межзвëздныйй газ имеет температуру. Однако плотность его исчезающе мала. Поэтому попав даже в такой газ "разогретый" до миллионов градусов, вы ничего не почувствуете.
bbs12
00.00.0000 00:00+1А в космосе это что?
Берем черное тело, нагреваем его до 3 К, оно начинает излучать фотоны с определенной энергией. Вот такие фотоны везде летают, с плотностью 500 фотонов/см3 .
f614
00.00.0000 00:00-6Лень было все читать, хотел получить только тезисы из статьи но случайно сломал Бинг
Hidden text
saboteur_kiev
00.00.0000 00:00Температуры этого сияния находятся в пределе 2,72548 ± 0,00057 Kельвина, то есть это практически абсолютный ноль
Все-таки не могу понять, как температуру можно применять к вакууму.
Как кельвины можно применить не к скорости движения, а к вообще наличию материи? Верно ли тут применяется терминология?vedenin1980
00.00.0000 00:00+2Тут я описал как это считается
В случае, если излучение находится в термодинамическом равновесии с веществом, то такое излучение называется равновесным. Спектр такого излучения эквивалентен спектру абсолютно чёрного тела и описывается законом Планка. Однако в общем случае тепловое излучение не находится в термодинамическом равновесии с веществом, таким образом более горячее тело остывает, а более холодное наоборот нагревается.
То есть вполне можно посчитать температуру теплового излучения при которой будет равновесие с условным абсолютным черным телом. Вот это будет та самая температура.
saboteur_kiev
00.00.0000 00:00Тут говорится про вещество. А в вакууме, если вещества как такового нет, кельвины разве правильный термин для этого?
agalakhov
00.00.0000 00:00+1Кельвины - просто единица измерения для очень малых энергий в смысле E = kT. Точно так же для измерения очень больших энергий можно использовать единицы массы, и наоборот, для очень малых масс - единицы энергии. Размерный множитель k тут выдуман человеком. Температура - мера энергии, и разными единицами для них человечество пользуется по историческому недоразумению.
ClayRing
00.00.0000 00:00Но ведь тело массой 1 кг нагретое до 1000 К имеет меньше тепловой энергии чем тело массой 2 кг нагретое до 1000 К.
Температура та-же, энергия отличается
BigBeaver
00.00.0000 00:00+1Потому, что это удельная энергия.
ksbes
00.00.0000 00:00Удельное по отношению к чему? Килограмм воздуха при 300К имеет меньше энергии, чем килограм воды. И килограмм водорода тоже (это если вы о молях заговорите).
Температура — это мера интенсивности (и направления) обмена энергией между термодинамическими системами. Потому если нет потоков энергии (например, одиночный атом в вакууме), то говорить о температуре — бессмысленно.
Если говорить о "внутренней температуре тел", то можно сказать, что это средняя энергия передающяяся при столкновении (или взаимодействии вообще) двух молекул.О температуре "вакуума" говорят именно в смысле такого обмена энергиями. Например, термометра и реликтового излучения, или излучения сверх разреженного газа.
BigBeaver
00.00.0000 00:00Вам выше формулу привели. Почитайте про коэффициент в ней. Ну и там дальше по референсам.
Потому если нет потоков энергии (например, одиночный атом в вакууме), то говорить о температуре — бессмысленно.
Извините, но это ерунда какая-то. С одной стороны это правда, что классическое понятие температуры определено для термодинамических систем, примером которых одиночный атом действительно не является. Но про потоки это уже ваши фантазии. Классическая температура определяется для (квази)равновесных состоянийО температуре «вакуума» говорят именно в смысле такого обмена энергиями.
Температурой среды называют установившуюся температуру термометра, помещенного в неё. В идеале он должен быть пренебрежимой теплоемкости, но в масштабах задачи это не принципиально.
agalakhov
00.00.0000 00:00+1Это не та энергия. Температура в данном случае - мера средней кинетической энергии одной частицы в веществе, а не полной энергии куска вещества.
Vsevo10d
00.00.0000 00:00+41) Правильно я понимаю, что в таком случае инфляция - внешняя и независимая "сила" (сущность), меняющая само пространство, и теоретически по каким-то неведомым внешним законам может сдуться обратно? Или все, что мы наблюдаем полностью формирует картину мира и укладывается в существующие модели, и сущность расширения пространства является таким же физическим законом, как и материальные и энергетические взаимодействия наблюдаемой Вселенной?
2) Простите за дилетантский вопрос, но как-то никогда не получал на него ответ в прямом виде в статьях о Вселенной: а анизотропия Вселенной не может проявляться в том, что в разных ее областях меняются основные константы? Ну не областями, допустим, а каким-нибудь градиентом к краю наблюдаемой Вселенной? Не может быть там немного другая скорость света, постоянная Планка (я знаю, что это сразу нарушит например саму возможность существования атомов, но - чем обусловлен такой запрет и одинаковость свойств по всей Вселенной, такая ее целостность)?
blueboar2
00.00.0000 00:00По поводу второго вопроса - это отнюдь не дилетантский вопрос, его уже даже "применяли на практике" - http://fordewind.org/wiki/doku.php?id=третье_обращение. Правда, как вы видите, пока только в художественном смысле, но не один вы задумываетесь над этим. (заранее извиняюсь за чувства, которые мог вызвать этот текст - он вообще не научный, просто для демонстрации - там тоже говорят, что физические константы меняются в пространстве)
vedenin1980
00.00.0000 00:00+1а анизотропия Вселенной не может проявляться в том, что в разных ее областях меняются основные константы? Ну не областями, допустим, а каким-нибудь градиентом к краю наблюдаемой Вселенной? Не может быть там немного другая скорость света, постоянная Планка
Ученые долго пытались обнаружить эту разницу и не смогли найти ничего похожего. Это не значит, что этого нет, это значит что отличия такие маленькие, что обнаружить их пока невозможно. Плюс, возможно Наблюдаемая Вселенная лишь небольшая часть реальной Вселенной и вот за пределами НВ может быть что угодно.
CaptainFlint
00.00.0000 00:00+6Не первый раз уже встречаю упоминание теорий, где Большой Взрыв якобы идёт после инфляции. Но терминология остаётся загадочной. Сначала делаем разгром безынфляционной ТБВ, и торжественно заявляем, что, вот, инфляция необходима (не спорю), а значит, БВ идёт после инфляции (а это вдруг с какой стати?). При этом сами же приводят описания и картинки "старой" якобы опровергнутой теории, где сначала БВ, потом стадия инфляционного раздувания, то есть никакой теории "БВ без инфляции" и в помине нету. Тогда что мы вообще опровергли, и где вообще аналогичная картинка для новой "правильной" теории?
Или мы просто решили переобозвать Большим Взрывом то состояние, которое возникло после инфляционной стадии, и внезапно™ обнаружилось, что при такой трактовке БВ больше не является точкой возникновения пространства-времени? Или мы решили называть инфляцией некое потенциальное состояние перед БВ (предварительно постулировав его наличие?), а прежнюю инфляцию переобозвали как-то по-другому? И опять же внезапно™ обнаружили, что перед БВ есть инфляция? В общем, как ни кручу, получается полный бред, а статья ничего не проясняет.
vadimr
00.00.0000 00:00Да просто статья имеет хайповый заголовок.
CaptainFlint
00.00.0000 00:00+1В тексте статьи тоже пытаются как-то это обосновать, не только в заголовке. Другой вопрос, что у них это как-то не очень получается (по крайней мере, с моей точки зрения).
ukhanov
00.00.0000 00:00+1Ещё один дилетантский вопрос: а какая температура может быть у излучения, заполняющего стационарную Вселенную?
Wizard_of_light
00.00.0000 00:00Любая на самом деле. В принципе, можно представить себе псевдостационарную вселенную, в которой соотношение гравитирующей массы и тёмной энергии такое, что она экспоненциально замедляет расширение и стремится к некоторому конечному размеру. Там температура излучения будет зависеть от начальной энергии и размера, к которому эта Вселенная стремиться. Мир вечного сияния сверхгорячей водородно-гелиевой плазмы, мир, где багровые небеса раскаляют любой камень до тысячеградусной температуры, мир, в котором даже пустое небо уютно греет до +20 по цельсию. И даже мир похожий на наш, где реликтовое излучение температурой 2,7 по Кельвину и галактики разбегаются во все стороны, только довольно быстро тормозят разбег. Как я понимаю, в псевдостационарной Вселенной температура вначале упадёт до некоторого минимума, затем повысится, когда зажгутся звёзды, затем опять понизится когда начнут преобладать чёрные дыры. В пределе, через немыслимое количество времени, видимо, останется только одна чёрная дыра, и температура излучения в такой вселенной будет определятся равновесным Хокинговским излучением, уходящим от неё и вновь к ней возвращающимся.
ukhanov
00.00.0000 00:00Спасибо! Я подозревал, что 2.7 К - это не только для Большого Взрыва, а есть и другие варианты.
Master255
00.00.0000 00:00А меня удивляет почему нет исследований о том, что происходит во вселенной прямо сейчас.
Вот мы видим другую галактику, но она находится за миллиард световых лет от нас. Значит мы видим её, какой она была миллиард лет назад. А какая она прямо сейчас? Через миллиард лет, как мы её увидели.
Это же самая важная информация может быть. Ведь наверняка во вселенной есть некие одномоментные процессы, которые происходят сразу на любом расстоянии. А за миллиард лет вообще может приключиться всё что угодно. Это надо исследовать. Предсказывать миллиард лет. Начинать с малого, но более точного и идти к большему, но менее точному.bbs12
00.00.0000 00:00+2Значит мы видим её, какой она была миллиард лет назад. А какая она прямо сейчас?
Так-то с точки зрения физики никого "сейчас" не существует, оно у всех разное.
Мы не можем нормально смоделировать погоду на одной планете на год вперед, а тут придется моделировать целую галактику на миллиард лет вперед.
Если кто-то из другой галактики пытается смоделировать нашу галактику, то сможет ли он смоделировать и предсказать, что там на одной планете в 19 веке млекопитающие изобрели радиоволны? Это нереальный уровень детализации.
Ведь наверняка во вселенной есть некие одномоментные процессы, которые происходят сразу на любом расстоянии
А вдруг нет?
kauri_39
00.00.0000 00:00Есть такой процесс: "В моделях расширяющейся Вселенной постоянная Хаббла изменяется со временем, а смысл термина «постоянная» — в том, что в каждый данный момент времени во всех точках Вселенной величина H одинакова." То есть изменение (рост) постоянной Хаббла происходит "сразу на любом расстоянии".
MishaRash
00.00.0000 00:00Это не пример дальнодействия. Постоянная Хаббла задаётся локальной плотностью энергии (а также космологической постоянной и кривизной, если не считать их формами энергии). Она по большому счёту одинаковая везде в фиксированный момент времени вследствие космологического принципа, предполагающего однородность в пространстве на крупнейших масштабах. Кроме того, в некоторых работах говорят о более локальных значениях H, которые могут заметно отличаться от глобального.
kauri_39
00.00.0000 00:00Из цитаты как-будто пример. Если значение постоянной Хаббла определяется в основном плотностью энергии вакуума (или тёмной энергией или космологической постоянной), то её, допустим, плавное снижение со временем происходит сразу во всём объёме видимой нами части Вселенной. Локальные значения Н конечно отличаются от среднего глобального, и мы догадываемся, в какой они зависимости от концентрации материи в локальных областях.
Скажите, пожалуйста, правильно ли я рассуждаю, что ускоренное расширение Вселенной может сопровождаться плавным снижением плотности энергии вакуума? Исхожу из того, что сила гравитации, тормозящая разлёт скоплений галактик, убывает с расстоянием в квадратичной зависимости, а движущая их антигравитационная сила вакуума убывает со временем в линейной зависимости. В итоге со временем и расстоянием всё равно должна преобладать вторая сила, несмотря на медленное снижение плотности энергии вакуума. Или такое суждение ошибочно?
MishaRash
00.00.0000 00:00Изменение плотности энергии (в приближении жидкости, используемом в стандартной космологической модели) определяется давлением, а давление по большому счёту задаётся плотностью. Так что если начать с однородного распределения, оно таким и останется даже при изменении самого значения плотности без необходимости дальнодействия.
ускоренное расширение Вселенной может сопровождаться плавным снижением плотности энергии вакуума
Может, но по результатам наблюдений изменение плотности тёмной энергии не доказано. Сейчас как раз стараются его обнаружить.
движущая их антигравитационная сила вакуума убывает со временем в линейной зависимости
Не вижу оснований для этого предположения.
kauri_39
00.00.0000 00:00Спасибо, значит, предполагаемое мной плавное снижение плотности энергии вакуума не противоречит наблюдаемому ускоренному расширению Вселенной (росту постоянной Хаббла). Снижение плотности очень важно для эволюции материи - для быстрой стабилизации биомолекул после их синтеза.
Основанием для предположения о снижения плотности является поглотительный механизм гравитации. Из принципа эквивалентности гравитационной и инертной массы следует эквивалентность их возникновения. Если вторая возникает у тела при его ускоренном движении сквозь неподвижный вакуум - вдали от гравполя, то вторая возникает при ускоренном движении вакуума сквозь неподвижное тело - в гравполе. По другому объяснить принцип эквивалентности нельзя, значит, гравитация - это ускоренное движение вакуума из космоса в материю массивного тела. Оно возможно лишь при постоянном поглощении вакуума материей - снижении плотности его энергии. Это отражается на сравнительно меньшем значении постоянной Хаббла в областях с повышенной концентрацией материи и на плавном снижении плотности вакуума в глобальном масштабе (при сохранении ускоренного расширения Вселенной).
MishaRash
00.00.0000 00:00Спасибо, значит, предполагаемое мной плавное снижение плотности энергии вакуума не противоречит наблюдаемому ускоренному расширению Вселенной (росту постоянной Хаббла).
Тут вы запутались. Ускоренное расширение Вселенной определяется через положительную вторую производную масштабного фактора по времени,
. Параметр Хаббла же определён как отношение первой производной к самому масштабному фактору, 
. Его рост не эквивалентен ускоренному расширению. Постоянная Хаббла рассматривается в фиксированный (нынешний) момент времени, иначе она не постоянная. Кроме того, квадрат параметра Хаббла пропорционален полной плотности энергии, а она для всех известных компонентов (кроме, возможно, тёмной энергии) убывает. Так что рост параметра Хаббла при убывающей плотности вакуума не получится, если вы не добавите ещё один ингредиент, или ОТО окажется неверна.Снижение плотности очень важно для эволюции материи - для быстрой стабилизации биомолекул после их синтеза.
Неожиданная связь с жизнью. Разве на планетарных масштабах эффект энергии вакуума не пренебрежимо мал? Хотя не так давно впервые услышал про идею искать взаимодействие тёмной материи с обычной по градиенту средней температуры экзопланет в галактике на большой выборке (чтобы параметры звезды и орбиты как-то усреднились), так что не буду сразу отрицать возможность.
Что касается поглотительного механизма гравитации, вы снова на словах объяснили эффекты, известные из ОТО. Осталось лишь (убедить кого-то) довести математику, предсказать что-то новое и проверить. Но в математике как раз большая загвоздка — гравитацию можно проквантовать, т.е. описать через обмен безмассовыми гравитонами (вроде бы и у вас частицы вакуума должны не иметь массы, с учётом опровержения теории Лесажа в XIX веке), но в пределе малых энергий получается ОТО, а в пределе больших получается бесконечное количество бесконечностей, которые нельзя устранить ренормализацией/калибровкой.
MishaRash
00.00.0000 00:00Мы не можем нормально смоделировать погоду на одной планете на год вперед, а тут придется моделировать целую галактику на миллиард лет вперед.
Если кто-то из другой галактики пытается смоделировать нашу галактику, то сможет ли он смоделировать и предсказать, что там на одной планете в 19 веке млекопитающие изобрели радиоволны? Это нереальный уровень детализации.
Также важно, что решение задачи "как удалённый объект выглядит прямо сейчас" нельзя будет проверить сопоставлением с данными, если/пока мы не научимся получать информацию быстрее скорости света.
mishkin79
00.00.0000 00:00+1В начале не было "ничего", но этого ничего было очень много, потом малое "ничто" отделилось от большого "ничто" ... Почему современной физике нужны точки отсчёта и градиенты?Компактификация измерений, "плывущие" константы, ЧД внутри ЧД и прочие поиски рыбы в пруду сачком диаметром с пруд. Фраза "Monkeys and radiowave" - хорошо описывает нашу цивилизацию в данный момент. Извините. Навеяло)
Vapuna2302
00.00.0000 00:00У меня вопрос. У вселенной есть масса, есть маломальское предположение о конечном количестве атомов. Значит, все эти атомы были сжаты в определенной области (предположим точка) 13,7 млрд лет. В результате этого сжатия была некая точка с Планковской плотностью и температурой. По сути там и атомов не было. Была лишь Планковская энергия. Если масса вселенной конечна, почему все утверждают, что точка имела бесконечную температуру? Как появилась эта точка предположение я не буду спрашивать. Никто не знает
Opaspap
00.00.0000 00:00Не, все не так, точка была бесконечной ;) масса вселенной как и энергмя тоже бесконечна, но локально неравномерна. Мои домыслы - дело не в том что вселенная расширяется, а в том что расстояния растут, типа раньше все было как бы твердью, но из-за какой то деградации, все типа уменьшается в том же бесконечном объеме (совсем уж домыслы - скорость света замедляется)
sumanai
00.00.0000 00:00Бесконечность это баг наших формул, а не физики. Я уверен, что при появлении более совершенных теорий никакой бесконечности ни в начальном моменте нашей Вселенной, ни в чёрных дырах не останется.
evgenyk
00.00.0000 00:00С другой стороны, лично мне гораздо легче представить бесконечную вселенную, чем конечную.
mishkin79
00.00.0000 00:00Нарушение принципа Паули лучший архиватор материи для такого предположения о некоей отправной точке. Тогда в этих ординатах и материи в общепринятом виде не было бы, не говоря уже и о "температуре" - энергетическом градиенте и самих ординат тоже. Всё что меньше постоянной Планка просто обожает такие умные разговоры с "нашей" стороны. Очередная "докторская" колбаса упакованная в чёрную дыру с ценой гранта на исследования.
RainAustin
00.00.0000 00:00Тут кажется даже неи ответа на вопрос, конечна ли масса вселенной или до сих пор из флуктуаций появляется вещество и увеличивает ее массу дальше.
maxzhurkin
00.00.0000 00:00
blueboar2
Я правильно понимаю, что вы взяли теорию реликтового излучения (из 1965-го года, между прочим), и из нее вывели "мировое открытие"? Притом, что даже в статье на Википедии по этому поводу описано несколько вариантов, как все это можно сосуществовать с Большим Взрывом. Может ваша теория и верна, никто ж не спорит, но написать в статье на Хабре "не остается никаких сомнений" - несколько самонадеянно.
domix32
Я так понимаю это отсылка к грядущей публикации Пенроуза и Co о т.н. Точках Хокинга (Hawking Points), которое примерно объясняет как работает смена эонов вселенной.