В прошлом году физик-теоретик Раджендра Гупта из Оттавского университета (Канада) опубликовал довольно необычное предположение о том, что возраст Вселенной, который в настоящее время принято оценивать в 13,8 млрд лет, определён ошибочно из-за игры света, скрывающей её истинную древность. Кроме того, его предположение избавляет нас от необходимости объяснять наличие скрытых сил и материи.
Более новый анализ, проведённый Гуптой, показывает, что колебания с самых ранних моментов времени, сохранившиеся в крупномасштабных космических структурах, подтверждают его утверждения.
«Результаты исследования подтверждают, что наша предыдущая работа о возрасте Вселенной в 26,7 миллиарда лет позволила нам обнаружить, что для существования Вселенной не требуется тёмная материя», — говорит Гупта.
«В стандартной космологии считается, что ускоренное расширение Вселенной вызвано тёмной энергией, но на самом деле это происходит из-за ослабления сил природы по мере её расширения, а не из-за тёмной энергии».
Если отмотать назад принятые в настоящее время модели ускоренного расширения, то пустота космоса перестанет быть пустой примерно 13,7 миллиарда лет назад, а самые большие скопления материи во Вселенной становятся такими мелкими, что их можно было бы уместить в кармане рубашки.
Картина мира выглядела достаточно согласованной, пока мы не обнаружили галактики, которые были одновременно достаточно молодыми и удивительно зрелыми для таких массивных космических объектов, которым не исполнился и миллиард лет.
Это поставило астрономов перед дилеммой: либо существующие модели эволюции галактик и чёрных дыр нуждаются в корректировке, либо Вселенная на самом деле существует гораздо дольше, чем мы думаем.
Нынешние космологические модели исходят из разумного предположения, что определённые силы, управляющие взаимодействием частиц, остаются неизменными на протяжении всего времени. Гупта оспаривает конкретный пример такой "константы связи", задаваясь вопросом, как она может влиять на расширение пространства в течение достаточно долгих периодов времени.
Любой новой гипотезе достаточно сложно выжить под пристальным вниманием научного сообщества. Но предложение Гупты не то чтобы совсем новое — оно в значительной степени основано на идее, которая была отвергнута почти столетие назад.
В 1929 году, астроном Фриц Цвикки предположил, что если бы фотоны теряли энергию со временем в результате столкновений с другими частицами регулярным образом, то более удалённые объекты казались бы более красными, чем более близкие. Так появилась первая гипотеза о стареющем свете. Однако постепенно все гипотезы из этой серии были опровергнуты.
Сам Цвикки признавал, что любое рассеяние света размывало бы изображения далёких объектов больше, чем мы наблюдаем сегодня. Кроме того, среди опровергающих эту теорию наблюдений есть меняющаяся со временем поверхностная яркость галактик, замедление времени космологических источников и тепловой спектр реликтового излучения — эти эффекты не должны присутствовать, если космологическое красное смещение обусловлено каким-либо механизмом рассеяния усталого света. Несмотря на периодическое переосмысление этой концепции, усталый свет не был подтверждён наблюдательными тестами и остаётся периферийной темой в астрофизике.
К 1990-м годам и в XXI веке ряд наблюдений показал, что гипотезы «усталого света» не способны объяснять космологические красные смещения. Например, в статичной Вселенной с механизмами усталого света поверхностная яркость звёзд и галактик должна быть постоянной, то есть чем дальше объект, тем меньше света мы получаем, но его видимая площадь также уменьшается, поэтому полученный свет, делённый на видимую площадь, должен быть постоянным. В расширяющейся Вселенной поверхностная яркость уменьшается с расстоянием. По мере удаления наблюдаемого объекта фотоны испускаются с меньшей скоростью, потому что каждый фотон проходит расстояние, которое немного длиннее предыдущего, а его энергия немного уменьшается из-за увеличения красного смещения на большем расстоянии. С другой стороны, в расширяющейся Вселенной объект кажется больше, чем он есть на самом деле, потому что он был ближе к нам, когда фотоны начали своё путешествие. Это приводит к разнице в поверхностном блеске объектов в статичной и расширяющейся Вселенной. Этот принцип известен под названием «тест Толмана на поверхностную яркость», и в этих исследованиях он говорит в пользу гипотезы расширяющейся Вселенной и исключает статические модели усталого света.
Красное смещение непосредственно наблюдаемо и используется космологами как прямая мера обратного отсчёта времени. Они часто обозначают возраст и расстояние до объектов в терминах красного смещения, а не в годах или световых годах. На такой шкале Большому взрыву соответствует бесконечное красное смещение. Альтернативные теории гравитации, в которых нет расширяющейся Вселенной, должны по-другому объяснить соответствие между красным смещением и расстоянием.
Последствия версии гипотезы усталого света, предложенной Гуптой, — так называемые ковариационные константы связи плюс усталый свет, или CCC+TL, — повлияют на расширение Вселенной, избавив её от таинственных толкающих сил тёмной энергии и обвинив в увеличении растяжения пространства изменение взаимодействий между известными частицами.
Чтобы заменить существующие модели на CCC+TL, Гупта должен убедить космологов, что его модель лучше объясняет то, что мы видим в целом. В своей последней работе он пытается сделать это, используя CCC+TL для объяснения флуктуаций в распространении видимой материи в пространстве, вызванных звуковыми волнами в новорождённой Вселенной, и свечения древнего рассвета, известного как космический микроволновый фон.
Хотя его анализ приводит к выводу, что его гибридная теория усталого света может хорошо сочетаться с некоторыми особенностями остаточных отголосков света и звука во Вселенной, это возможно только в том случае, если мы также откажемся от идеи, что тёмная материя — это тоже вещь.
Конечно, отсутствие необходимости объяснять происхождение тёмной материи или тёмной энергии в некотором смысле упростило бы физику. Справится ли CCC+TL с задачей перевернуть космологию с ног на голову, будет зависеть от того, сможет ли она решить больше проблем, чем создаст.
Не стоит также забывать, что любая новая теория, идущая на смену старым, должна не только объяснить те загадки, с которыми старые теории не справляются, но и по-своему объяснить все наблюдавшиеся явления, с которыми старые теории отлично справлялись. И к любой теории, заявляющей о том, что тёмной материи не существует, мы можем предъявить следующие контраргументы.
▍ Общее количество обычной материи во Вселенной точно известно
Во Вселенной существует большое разнообразие форм обычной, привычной нам материи – пыль, газ, астероиды, кометы, планеты, звёзды, межзвёздная плазма, чёрные дыры. И хотя уже довольно давно астрономам было очевидно, что большую часть этой материи мы не видим, обычно проблему скрытой материи пытались объяснить тем, что она в первую очередь просто не светится. Так что за скрытую часть материи могли отвечать все перечисленные виды материи или какие-нибудь тяжёлые нейтрино – в общем, обычная материя.
Плотность нормальной материи относительно фотонов
Однако в итоге космологи посчитали критическую плотность Вселенной. Барионная (обычная, доступная прямым наблюдениям) материя даёт в эту плотность довольно малый вклад: лишь (4,54±0,01) %, или 0,25 атома водорода на кубический метр. Два других компонента, дающих гораздо больший вклад в плотность, — тёмная материя (22,6 %) и тёмная энергия (73 %). Вклад фотонов микроволнового фона, в настоящее время крайне мал: 0,0050 %.
▍ Особенности реликтового излучения и крупномасштабной структуры Вселенной не получается объяснить без тёмной материи
С самого начала Вселенная была горячей, почти однородной и постоянно расширялась и остывала. Однородность её была не идеальной, в ней были участки с большей и меньшей плотностью. Плотные участки притягивали к себе больше материи, а в разреженных участках материи становилось всё меньше. Из участков с максимальной плотностью вылетали фотоны, в результате чего плотность этих участков снова падала – и так далее.
Оставшееся после Большого взрыва свечение – фотоны – отражает все эти несовершенства, которые в конечном итоге привели к появлению звёзд, галактик, космических нитей, космической паутины и чёрных дыр.
И тёмная, и нормальная материя гравитируют, и фотоны вылетают из плотных областей, где много материи любого типа. Однако частицы обычной материи сталкиваются друг с другом и взаимодействуют с фотонами, в то время как тёмная материя невидима для всего вышеперечисленного. В результате во Вселенной с тёмной материей в два раза больше пиков и провалов на графике флуктуаций как в спектре космического микроволнового фона, так и в спектре мощности крупномасштабной структуры, чем было бы у Вселенной с одной только нормальной материей.
Особенности реликтового излучения
▍ Тёмная материя ведёт себя как набор частиц, и это принципиально отличается от поведения квантовых полей
Есть такой аргумент, что раз частицы – это просто возбуждения квантовых полей, то добавление в теорию новой частицы аналогично добавлению нового квантового поля. И хотя технически это так, суть теории тёмной материи это искажает.
А суть вот в чём: поля пронизывают все пространство. Они могут быть однородными или неоднородными; они могут быть изотропными или иметь предпочтительное направление. Частицы же могут быть безмассовыми, в этом случае они должны вести себя как излучение, или массивными, в этом случае они должны вести себя как традиционные частицы. В последнем случае частицы взаимодействуют друг с другом, в том числе при помощи гравитации, их кинетическую и потенциальную энергию можно чётко и понятно оценить, у них есть такие значимые для частиц свойства, как эффективные сечения, амплитуды рассеяния и связи, и ведут они себя в соответствии (по крайней мере) с известными законами физики.
Именно по этим причинам, а точнее по всем свойствам тёмной материи, которые мы смогли вывести только из астрофизических наблюдений, — мы приходим к выводу, что тёмная материя по своей природе похожа на частицы. Это не означает, что она не может быть жидкостью без давления, разновидностью комковатой пыли или что её эффективное сечение равно нулю при любом взаимодействии, кроме гравитационного. Это означает, что если вы попытаетесь заменить тёмную материю полем, то это поле должно вести себя так, чтобы с астрофизической точки зрения его нельзя было отличить от поведения большого набора массивных частиц.
Тёмная материя не обязательно должна быть частицей, но сказать: «Она может быть полем так же легко, как и частицей», — значит упустить важную истину: тёмная материя ведёт себя именно так, как мы ожидали бы от популяции холодных, массивных, не рассеивающихся частиц. Особенно на больших космических масштабах, то есть на масштабах скоплений галактик (около ~1020 миллионов световых лет) и больше, это поведение, подобное поведению частиц, можно заменить только полем, которое ведёт себя неотличимо от группы частиц.
▍ Необходимо по-своему объяснить реальные мелкомасштабные физические эффекты, такие как динамический нагрев, звёздообразование и обратная связь, а также нелинейные эффекты
Известно, что на мелких масштабах предсказания теории тёмной материи работают не так хорошо, как на крупных. Поэтому на таких масштабах у неё и могут выигрывать различные теории модифицированной гравитации. Однако на мелких масштабах просто происходят такие сложные процессы, которые мы сегодня не способны учесть в полной мере.
Когда материя коллапсирует в центр массивного объекта, она, теряет угловой момент, нагревается, может вызвать звёздообразование, порождает ионизирующее излучение, которое выталкивает обычную материю из центра наружу, что гравитационно «нагревает» тёмную материю в центре. Все эти процессы происходят и их необходимо учитывать, и без тёмной материи (пусть она даже совершенно не будет сталкиваться с самой собой) тут не обойтись.
▍ Придётся объяснить весь набор космологических доказательств
Это очень важный момент, который нельзя упускать — приходится принимать во внимание все собранные на сегодняшний день данные о Вселенной.
Нужно учитывать все семь акустических пиков в космическом микроволновом фоне, а не только первые два (следы звуковых волн, проходивших по нашей Вселенной, когда её возраст был очень мал — от нескольких секунд). Нужно, чтобы новая сущность, которой новая теория пытается заменить тёмную материю, была эквивалентной и неотличимой от тёмной материи. Не стоит изменять законы гравитации таким образом, чтобы объяснить мелкомасштабные особенности ценой отказа от объяснения крупномасштабных особенностей. Нельзя специально выбирать статистически маловероятные результаты, которые действительно имели место, в качестве «доказательства» того, что ведущая теория ошибочна. И не нужно чрезмерно упрощать и неверно характеризовать успехи ведущей теоретической идеи, которую ваш нестандартный подход хочет вытеснить.
Помните, что для того, чтобы свергнуть и вытеснить старую научную идею, первое препятствие, которое вы должны преодолеть, — это воспроизвести все успехи старой теории. Возможно, нам действительно нужен новый закон гравитации, чтобы объяснить нашу Вселенную, но не получится придумать такой закон, который не требовал бы наличия тёмной материи.
Telegram-канал со скидками, розыгрышами призов и новостями IT ?
Комментарии (45)
ss-nopol
27.03.2024 10:53А пробовали расширение Вселенной объяснить ускорением времени? Если время ускоряется, то частота фотона падает - вот тебе и красное смещение.
Sap_ru
27.03.2024 10:53+1Ускорение времени само по себе ненаблюдаема и ничего изменить не может. А если оно не само по себе, то это эквивалентно изменению базовых констант со временем и/или расстоянием. Именно вокруг этого и шум. Это может объяснить красное смещение, но не может объяснить все остальные эффекты, а потому лишняя сущность и не является верной теорией.
sena
27.03.2024 10:53Ускорение времени само по себе ненаблюдаема и ничего изменить не может.
Это если "там" и "здесь" оно меняется одинаково. А если "здесь" быстрее, а "там" медленнее, то базовые константы остаются те же локально, но свет будет краснеть. Разве нет?
Sap_ru
27.03.2024 10:53А ещё у вас наблюдаемая скорость света изменится и куча базовых физических констант, включая те, что влияют ядерный синтез в звездах, что может немного насторожить стороннего наблюдателя
Либо,если у вас скорость времени от точки в пространстве зависит, что свет краснеет не будет, так как будет лететь и осциллировать в "локальном времени", но тогда время становится ненаблюдаемо и нет смысла об этом даже думать.
Pshir
27.03.2024 10:53+12Вот, что происходит, когда копирайтер не только не понимает, о чём он пишет, но ещё и русский язык не знает. Или это просто машинный перевод?
1CHer
27.03.2024 10:53+2Всего скорее ИИ с корректировками, хотя может и то и то. У меня сложные вещи +- так же выходят: сказывается что больше на языке кода пишешь, красивая речь и функции выражения мыслей начинают атрофироваться.
ksbes
27.03.2024 10:53В принципе если расширить принцип МОНД на ЭМ поля (т.е. они тоже падают не как 1/r^2) - то теория "усталого света" может заиграть новыми красками.
Именно об этом идет речь в статье или нет? А то я через жепетешный перевод как-то не прорвался своей мыслью ...
kauri_39
27.03.2024 10:53Однако в итоге космологи посчитали критическую плотность Вселенной. Барионная (обычная, доступная прямым наблюдениям) материя даёт в эту плотность довольно малый вклад: лишь 4,54 %... Два других компонента дают гораздо больший вклад в плотность: тёмная материя 22,6 % и тёмная энергия 73 %.
Объясните, пожалуйста, почему подсчёте критической (или средней?) плотности Вселенной валят в одну кучу материю, создающую гравитацию, и тёмную энергию, которая создаёт антигравитацию? Первая "изгибает" пространство-время под геометрию Римана (положительная кривизна), вторая "разгибает" его под геометрию Лобачевского (отрицательная кривизна). Если Вселенная плоская - её средняя плотность равна критической, то надо отделять плотность материи от плотности энергии вакуума.
avost
27.03.2024 10:53+2и тёмную энергию, которая создаёт антигравитацию?
Потому, что она не создаёт антигравитацию.
Ellarihan
27.03.2024 10:53+2Дело в том, что искривление пространства и расширение пространства это разные вещи. Расширение пространства не изменяет его геометрию, две прямые как были параллельными, так и останутся, а расстояние между ними будет расти.
Тёмная энергия расширяет пространство, но так как она именно что энергия, она его при этом ещё и искривляет, подобно любой другой энергии или материи.
На самом деле, тёмной энергии даже не нужно быть какой магической силой со способностью расширять пространство. Единственное условие, это должно быть поле, чья энергетическая плотность постоянна по всему объёму вселенной. И просто при вводе такой сущности в уравнения ОТО они начинают предсказывать ускоренное расширение пространства. Тот самый лямбда член, только с протиположным знаком.
И что интересно, одно подобное поле уже открыто: Бозон Хиггса является квантом Поля Хиггса, которое, как предписывает Стандартная Модель, должно обладать постоянной ненулевой энергетической плотностью по всей Вселенной, чтобы она выглядела так, как мы её видим. Но к сожалению, "вклад" Поля Хиггса не может полностью объяснить наблюдаемые уровни тёмной энергии.
kauri_39
27.03.2024 10:53Вы всё правильно сказали, но понятнее не стало. Вопрос теперь такой: почему тёмную энергию вакуума наделяют противоположными по смыслу свойствами. Она и расширяет пространство, то есть проявляет свойство анти-гравитации, и одновременно искривляет пространство, то есть проявляет свойство гравитации, как обычная материя, энергия. По-моему, это классическое противоречие. Оно допустимо в квантовой физике - как понятие суперпозиции, но здесь явно не тот случай. Если от него избавиться, то можно избавиться и от необходимости введения тёмной материи.
avost, доктор физ-мат наук Артур Чернин с вами не согласен
MasterOgon
27.03.2024 10:53Интересно. Думаю в старение света может быть просто по логике как это происходит на других примерах. Если фотон это частица волна, то есть солитон, то такой же солитон в воде это вихревое кольцо и он также движется перенося энергию, имея импульс и свойства твердого тела, но не бесконечно долго. Чем более плотная вязкая среда тем быстрее солитон теряет энергию и наоборот. Что если пространство тоже имеет вязкость? Ведь другие свойства жидкости в нем очень наглядно присутствуют
Vassilij
27.03.2024 10:53Ну знаете... если продолжить в том же духе, можно снова вернуться к эфиру, торсионным полям а там и до откровенной эзотерики не далеко. Да, в этом месте в науке пробел, его пытаются устранить с разных сторон. Сложно конечно, задачка как минимум на Нобелевку. Можно подзаработать?
MasterOgon
27.03.2024 10:53Ошибочным был ряд представлений об эфирном ветре и газе в котором плавают тела. Современные аналоговые модели на основе жидкости работают совсем по другому. В них материей является вихрь, то есть пустота образованная движением среды, то же что возмущения пространства времени, и это даёт хорошие результаты и это считают перспективным.
zheckiss
27.03.2024 10:53~1020 миллионов световых лет
Откуда такие расстояния? Обычно сверхскопления галактики имеют размеры до миллиарда световых лет.
Andy_U
27.03.2024 10:53Теория Логунова дубль 2? https://ru.m.wikipedia.org/wiki/Релятивистская_теория_гравитации
Tyusha
27.03.2024 10:53Хорошо хоть MOND не достали. Когда открывала заметку, думала: неужели опять это труп будут рекламировать.
V_Scalar
27.03.2024 10:53Все наблюдаемые гравитационные эффекты можно объяснить единой силой - тёмной энергии, которая локализована в войдах
Sap_ru
27.03.2024 10:53Осталось всего ничего- объяснить:
1) Что за свойста этой энергии и какого именно рода эта энергия (поле или что?).
2) Что (какая частица( является носителем этой энергии.
3) Каким таким образом она "локализована". Это не волна? Не поле? Она не распространяется? Тогда что это? Вокруг чего именно она "локализована"?
4) Почему она "локализована" в "войдах". Там носители этой "энергии"? Тогда что это за носители?
5) Что такое "войды" и чем они так отличаются от остального пространства, что там "локализуется" тёмная энергия?
А так, да - отличная идея и всё сразу объясняет.V_Scalar
27.03.2024 10:53
Осталось всего ничего- объяснить:
1) Что за свойста этой энергии и какого именно рода эта энергия (поле или что?).
2) Что (какая частица( является носителем этой энергии.
3) Каким таким образом она "локализована". Это не волна? Не поле? Она не распространяется? Тогда что это? Вокруг чего именно она "локализована"?
4) Почему она "локализована" в "войдах". Там носители этой "энергии"? Тогда что это за носители?
5) Что такое "войды" и чем они так отличаются от остального пространства, что там "локализуется" тёмная энергия?А так, да - отличная идея и всё сразу объясняет.
Просто надо эти три сущности (т.э, т.м, гравитация) сократить до одной. В начале мы имеем инфлатон, после охлаждения он становится полем Хиггса - это скалярный конденсат то есть бесспиновая жидкость. Её можно сравнить с глюонной плазмой, где частицы имеют 3 степени поляризации, две степени отвечают за калибровочные поля (они нас не интересуют), третья продольная степень полязации переносят только импульс, то есть частицы могут сталкиваться (как глюоны например).
Вещество, конкретно заряды упорядочивают поляризуют эту плазму локально (локальная энтропия убывает хотя во вселенной наоборот возрастает) что эквивалентно охлаждению, например при электрокалористическом и магнитноколалистическом эффекте. Тепловое хатическое движение частиц инфлатона (потенциальная энергия) переходит в упорядочное вращательное движение на орбитале электрона или кварка (кинетическая энергия), новое устойчивое состояние, это когда шарик скатывается в ложбинку самбреро. Поле Хиггса имеет ненулевую энергию, частица берет эту потенциальная энергию превращает в массу покоя, если частицу ускорить придётся и глюоны ускорить, если тормозить, глюоны буду сопротивляться, - это инерция. Таким образом в вакууме образуется тепловой градиент, около вещества вакуум холодный, внутри войдов наоборот горячий (нагрет во время большого взрыва), на частицу находящиеся в этом градиенте температур из горячей области будут приходить бо́льшие импульсы чем из холодной, то есть частица будет двигаться в сторону вещества с ускорением свободного падения (аналогично энтропийной теории гравитации Верлинде). Пример: электрон в термопаре движется из горячей области в холодную из за больших импульсов (соударений) приходящих из горячей области. Так работает гравитация, это эмерджентная сила в отличии от калибровочных полей, нельзя сказать как действует один переносчик, а только их коллективное действие.
Почему инертная и тяготеющая массы равны? Банально, в первом случае частица действуем на поле, а во втором случае поле действует на частицу, эффективное сечение у частицы одно и то же.
Почему часы ближе к земле идут медленнее? Потому что вакуум около земли холоднее, многочисленные акты испускания и поглощения квантов в веществе протекают медленнее.
Короткоживущий мюон может долететь до земли, потому что летит вниз по градиенту.
Далее, тёмная энергия. Из выше сказанного становится понятно что в масштабе скоплений галактик (аттракторов) всё приталкивается, а в большем масштабе (репейллеров) всё расталкивается, вселенная раздувается с ускорением свободного падения. Как мы видим решена главная загадка тёмной энергии, - с расширением её плотность не падает, не нужно рождать новую тёмную энергию, просто вещество дрейфует вниз по градиенту энергии вакуума.
Далее, тёмная материя. Звезды на краю галактики вращаются быстрее расчётного. Известно что само пространство может увлекаться например в момент инфляции или вращаться вместе с чёрной дырой. Так же и галактика увлекает своё пространство во вращение, таким образом реальные скорости крайних звёзд на самом деле не такие большие. К тому же тепловой градиент вакуума на периферии галактики будет сильнее, плотность вещества там существенно больше. Или столкновение в "скоплении пуля", газ и пыль при этом сталкиваются (затормаживаются) а звезды пролетают дальше. Объяснение: звезды могут увлекать пространство из за своей массивности и размеров, а газ и пыль не могутSap_ru
27.03.2024 10:53Сдаётся мне, что у вас будут возникать очень сильные эффекты в случае быстрого движения малой массы через пустое пространство. У вас движение вещества в пустоте и в условиях наличия массы (горячего вакуума) будут разные. Но есть джеты, вихри космического газа, оболочки звёд, сбрасываемые с околосветовыми скоростями, и прочее - вещество, быстро движущееся через "холодный" (по вашей терминологии вакуум) и там никаких странностей нет.
saag
А темная материя это первородные черные дыры, темные - темные, гравитируют - гравитируют.?-)
ogost
На самом деле есть такая теория, в которой все описано как у вас. Если не ошибаюсь, такие первородные черные дыры в англоязычной литературе называют primordial black holes, изначальные авторы теории - советские учёные Новиков и Зельдович.
Sap_ru
Одна из очень популярный теорий, кстати, имеющая право на жизнь. Просто эти дыры должны быть планковмких размеров и тогда они практически ни с чем не взаимодействуют, показывая практически все необходимые свойства темной материи. Но таких дыр можно быть реально много. Более того, теория не видит препятствий для существования таких объектов, и даже немного странно, что их не обнаружено.
К сожалению всю идиллию портит тот факт, что внутри галактик наблюдаемая плотность темной материи получается очень низкой или нулевой. И в Солнечной системе она гораздо ниже, чем вокруг нашей же галактики, что очень странно - не ясно почему темная материя не просил не перемешивается с обычной, но и каким образом отделяется от неё. Ну, либо, мы просто чего-то важного ещё не знаем о её свойствах.
Будь проклята автозамена текста.
PrinceKorwin
Ellarihan
Планковская чёрная дыра на то и планковская, что испариться она может только излучив фотон с планковской длинной волны, который сам тутже превращается в чёрную дыру. Таким образом, в настоящее время считается что чёрные дыры планковских размеров стабильны.
Tyusha
Т.к. ЧД имеет массу, а фотон — нет, то для сохранения импульса необходимо излучение не одного, а пары фотонов. Таким образом энергия каждого будет меньше основного состояния в спекте масс ЧД, и такой фотон обратно сколлапсировать не сможет. Опять-таки коллапс одиночного фотона не возможен по тем же причинам, что и распад ЧД в единичный фотон. Для образования ЧД необходимо столкновение фотонов.
UPD И ещё один довод. Заведомо можно выбрать такую систему отсчёта, где фотоны, летящие к нам в глаз от монитора, имеют энергию превышающую планковскую. Но почему-то эти фотоны не превращаются в ЧД.
Sap_ru
Планковская чёрная дыра может испариться только через излучение (создание) планковской чёрной дыры, т.е. она стабильна.
Если на ТМ влияют только силы гравитации, что внутри галактик и звёздных систем её должно много, а её не наблюдается. Например, в Солнечной системе её (по массе) совсем нет. Короче, там есть большие странности с распределением. На больших масштабах она ведёт себя как имеющая массу и взаимодействующая через гравитацию, а на малых её просто нет, то есть она избегает плотные (больше определённой плотности) скопления обычной материи.
1CHer
Про планковские ЧД больше вопросов: они по идее должны испариться. Они вполне могут быть просто маленькими, размером с астероид к примеру. Я лично пока этой теории придерживаюсь. Она кстати так же объясняет многие моменты квазаров и бурный рост супер ЧД в центре галактик. Но к сожалению пока таких не нашли.
Sap_ru
Не могут планковские дыры испариться, так как при испарении они должны отдать всю энергию, а энергии будут достаточно для создания планковской чёрной дыры. То или есть нужно вносить поправки в квантование излучения или планковские дыры стабильны. Ну, или они не могут образоваться по каким-то неизвестным причинам и всё равно нужно что-то подкручивать в квантовой физике.
1CHer
С чего они не могут испариться? 1 фотон от, второй в, вот и нет ЧД. По сути конечно спор ниочем, планковские ЧД ещё пока никто не видел и не создавал (допустим в БАК), хотя по идее они там вполне могли возникнуть. Так что это пока в любом случае гадание на кофейной гуще.
Sap_ru
Я ненастоящий сварщик, но у планковских ЧД длина волны меньше их горизонта событий. Поэтому все квантовые эффекты, включая распад, оказываются заперты внутри горизонта событий и объект стабилен. А эффекты, которые могли бы проявиться вне горизонта событий, должны иметь слишком высокие энергии и приводят или к формированию новой планковской ЧД или нарушают энергетический баланс и потому невозможны.
Как-то так.
Sap_ru
Ну, да, так и есть. Если при излучении/распаде ЧД неизбежно образуется высокоэнергетический фотон с длиной волны меньше гравитационного радиуса и при этом длинна волны самой ЧД тоже меньше этого радиуса, то излучение будет невозможно и она будет совершенно стабильна.
1CHer
А может 2 и более фотона, с дл. волны > гр. R. Там в квантовом мире вообще никто никому ничем не обязан. Глобально любая частица статистически образуется со своей антипарой в определенном объёме в определенный промежуток времени. Планковская ЧД ещё раз повторюсь объект очень гипотетический, при этом слабо возможный вариант, на грани фантастики. Мы бы эти Планковские ЧД наблюдали бы повсеместно если бы они были бы. Однако этого мы не наблюдаем.
Sap_ru
Вот только область образования/туннелирования зависит от длины волны излучающего/распадающегося объекта. Длина волны планковской черной дыры меньше её горизонта событий. Наблюдать их сложно, так как все квантовые эффекты оказываются заперты за горизонтом событий. Сечение взаимодействия очень мало, чтобы обнаружить пополнение непосредственно в горизонт событий. В случае крайнего везения и поглощения массы, она её тут же испускает в виде света и снова превращается в планковскую ЧД. Остаётся только гравитация - потому и идеальный кандидат на ТМ.
Tyusha
Длина волны ЧД (как и любого объекта) обратно пропорциональна его массе 1/М. В то же время гравитационный радиус пропорционален М. Стало быть, чем больше дыра, тем меньше еë длина волны. Тогда (согласно вашему ошибочному утверждению) большие ЧД не излучают Хоукинга.
В общем что-то вы в этом и соседних комментариях немного пургу гоните.
DrSmile
Энергия может туннелировать на некоторое расстояние от черной дыры, т. е. ничего не мешает планковской черной дыре распасться на несколько частиц. Детали процесса, понятное дело, зависят от конкретной теории квантовой гравитации, однако существует общее правило: если частицы в начале и конце процесса, в принципе, взаимодействуют друг с другом, а сам процесс не противоречит законам сохранения, то он реально происходит.
Tyusha
Я когда-то занималась этой темой (это была дипломная работа). Суть в том, что планковские ЧД универсально взаимодействуют со всеми частицами (поглощая их и/или испуская в хоукинговском процессе). А это значит, что такая ЧД может быть универсальной промежуточной частицей в любых взаимодействиях элементарных частиц, т.е. быть в них по сути катализатором, например для распада протона. Ну или как минимум виртуальные квантовые ЧД должны давать вклад вообще во все мыслимые взаимодействия, (для посвящённых: во все пропагаторы и вершинные части).
Если коротко, что сечения взаимодействия там такие маленькие, что никакой мега-гипер-БАК их за квадралион-квинтильонов лет такой вклад не заметит. Занавес.
Ну и заодно расскажу, что у меня там исследовалось также взаимодействие в газе из планковских ЧД. Помимо гравитации между ними есть дополнительное взаимодействие за счёт квантового туннелирования массы из одной ЧД в другую.
1CHer
БАК вообще ничего не замечает, замечают его детекторы. Если теория говорит что какое либо явление заметить невозможно то это крайне маловероятная теория, т.к. влияние на этот мир ничтожно в любом случае. А если не ничтожно то мы бы с высокой долей вероятности уже бы это заметили бы. Есть конечно малый вариант что мы не видим то что под носом у нас.
Sap_ru
Мешает горизонт событий. Там все возможные эффекты туннелирования и излучения оказываются внутри горизонта.
DrSmile
Излучение Хокинга образуется за пределами горизонта событий.
Sap_ru
На планковских размерах излучения Хокинга нет, так как оно само основывается на квантовых эффектах планковского размера и требует, чтобы размеры ЧД были кратно больше планковской длинны и не было значительной разницы между ЧД и её горизонтом событий. Что для макрообъектов так и есть - размер ЧД определяется горизонтом событий. Но по мере уменьшения размеров ЧД, как и любой другой объект, начинает приобретать свойства волны, включая длину волны, и начинаются чудеса: определяемый длинной волны "размер" ЧД перестаёт совпадать с определяемым её массой горизонтом событий. ЧД оказывается заметно меньше своего же горизонта событий, и все создаваемые ей квантовые эффекты оказываются "заперты" внутри этого горизонта. Но это в меру моего скудного понимания.
Но то, что современная квантовая физике не допускает излучения Хоккинга у планковских черных дыр - широко известный факт.
P.S. переписал комментарий в более связный текст
Tyusha
У планковской ЧД еë горизонт событий равен длины волны де Бройля просто по определению.
Что за ерунда. Спектр масс субпланковских ЧД дискретен. Характер спектра масс ЧД пропорционален √N, т.е. при росте размеров ЧД уровни становятся всё ближе,и спектр приобретает квази непрерывный вид.
Частота хокунговского излучения для субпланковских ЧД таким образом приобретает не сплошной, а "линейчатый" спектр аналогично тому, как это происходит в модели атома Бора. Но ничто не мешает субспланковским ЧД излучать и переходить на всë более низкие ступени массы.
На сегодня неизвестно, остаётся ли "огарок" в виде состояния ЧД с наименьшей массой в спектре, или же он тоже может распасться. Это вопрос напрямую связан с информационном парадоксом и может быть решëн только с ним вместе.
cLegion
Не уверен, есть ли такая гипотеза, но прямо сейчас почему-то подумал, что темная материя может быть просто нереализованным потенциалом, скрытым в самом пространстве, именно поэтому реальная масса искажающая пространство, может выталкивать темную материю на края, насколько понимаю, теория струн именно с чем-то подобным и имеет дело, хотя могу и ошибаться, не особо знаком с теорией струн. Как пример, если в пакет положить тесто и закинуть под пресс, то масса пространства сконцентрируется под прессом, а само тесто (темная материя, скрытая в пакете), просто расползется по краям - конечно это чушь, и, скорее всего, такое сразу же отбросили, но как по мне, в моменте, имеет место быть, если наблюдаемый феномен, как пишут в статье реален, а не гипотетичен.