На протяжении почти 60 лет Большой взрыв остаётся самой успешной теорией, объясняющей происхождение всего на свете. Начавшись с горячего, плотного, богатого материей и излучением состояния, Вселенная с тех пор расширялась и охлаждалась. В процессе эволюции в ней сначала образовались протоны и нейтроны, первые лёгкие элементы, стабильные атомы и, в конце концов, звезды, галактики, планеты и сложная химия, способная породить жизнь. Спустя 13,8 миллиарда лет после того, как всё началось, мы наблюдаем за всё ещё расширяющейся Вселенной и пытаемся понять, откуда всё это взялось и как стало таким, каким мы его видим сегодня.
Но если Вселенная расширяется всё это время, то во что? Или куда?
Простой ответ на этот вопрос столь же краток, сколь и неудовлетворителен: Вселенная расширяется сама в себя, а не в какую-либо «внешнюю» среду. Это ещё один пример того, как общая теория относительности противоречит нашему повседневному опыту и интуиции.
Как впервые заметил Весто Мелвин Слайфер в 1910-х годах, у некоторых наблюдаемых нами объектов имеются спектральные признаки поглощения или излучения определённых атомов, ионов или молекул, но с систематическим смещением в красную или синюю часть светового спектра. В сочетании с измерениями расстояния до этих объектов эти данные привели к первоначальной идее расширяющейся Вселенной: чем дальше галактика, тем краснее её свет будет казаться нашим глазам и приборам.
Когда мы разбиваем свет Солнца на различные длины волн, из которых он состоит, мы занимаемся спектроскопией. Мы можем легко увидеть сигнатуры многих различных элементов и идентифицировать линии, которые связаны с определёнными переходами в атомах с различным количеством протонов в ядре.
И вот что важно: судя по особенностям поглощения и/или излучения далёких объектов во Вселенной, они состоят из тех же элементов, из которых состоят наше Солнце и Земля. Атомы, из которых они состоят, поглощают и излучают свет согласно той же физике, что и известные нам атомы, и, следовательно, они излучают и поглощают свет тех же длин волн и частот, что и атомы, с которыми мы взаимодействуем.
Спектр солнечного света
Но когда мы наблюдаем свет от других объектов во Вселенной, мы практически никогда не видим тех же длин волн и частот, которые мы видим в свете, который мы создаём в лаборатории или который излучает наше Солнце. Вместо этого все спектральные линии, которые мы видим, систематически смещены относительно друг друга в зависимости от того, на какой объект мы смотрим. Более того, каждая линия, принадлежащая определённому объекту, будет смещена на один и тот же коэффициент.
Существует три основных фактора, которые могут вызвать такое смещение, и в принципе каждый из них может влиять на каждый объект:
- Разница в гравитационном потенциале между тем местом, где свет был испущен, и тем, где он поглощается. Падая в гравитационную «дыру», свет получает энергию и смещается в сторону более коротких длин волн, испытывая голубое смещение. Когда свет забирается на гравитационный «холм», он теряет энергию и смещается в сторону более длинных волн, испытывая красное смещение. Это предсказано в рамках общей теории относительности, поскольку кривизна пространства не только указывает материи, как двигаться, но и сообщает свету и всем формам излучения, как изменяться.
- Движение источника относительно наблюдателя: то, что мы условно называем доплеровским смещением. Чаще всего мы сталкиваемся с ним на примере звуков. Когда издающее звук транспортное средство — например, полицейская машина, грузовик с мороженым или любитель басов — движется к вам, звук, который вы слышите, будет казаться выше. Когда оно удаляется от вас, звук становится ниже. То же самое происходит со светом и со всеми волнами: если источник и наблюдатель движутся навстречу друг другу, свет, который видит наблюдатель, будет синее, а если они движутся относительно друг друга, свет, который видит наблюдатель, будет краснее.
- И, наконец, эффект расширения Вселенной. Когда свет проходит через Вселенную, каждый его отдельный фотон обладает определённой длиной волны, определяющей его энергию. Если Вселенная расширяется, длины волн света также растягиваются, вызывая красное смещение; аналогично, если бы Вселенная сжималась (что также могло бы происходить, но не наблюдается), длина волны бы тоже сжималась, вызывая голубое смещение.
Если вы хотите понять, как расширяется Вселенная, то программа действий довольно проста. Нужно изучить большой набор объектов, смотря в разных направлениях и на разные расстояния, и измерять суммарное красное (или голубое) смещение каждого из них. Затем нужно составить карту Вселенной, насколько это возможно, и использовать эту информацию, чтобы сделать вывод о влиянии гравитационного красного/голубого смещения, а также о влиянии движения отдельных объектов относительно вас. Всё, что останется, когда вы учтёте всё остальное, можно будет отнести на счёт расширения Вселенной.
Что же мы узнаём, выполняя эту программу в реальности? Несколько вещей, которые могут вас заинтересовать, в том числе следующие:
- Для относительно близких к нам объектов — в пределах нескольких десятков миллионов световых лет — доминируют эффекты локальных движений. Нельзя надёжно измерить расширение Вселенной, глядя только на объекты, находящиеся в нашем собственном «районе».
- Объекты, гравитационно связанные друг с другом, включая звёзды, звёздные системы, звёздные скопления, шаровые скопления, отдельные галактики и даже связанные группы и скопления галактик, не испытывают влияния расширяющейся Вселенной.
- Гравитационное красное и голубое смещение, к счастью, является в основном пренебрежимо малым эффектом, составляющим в среднем гораздо меньше 1% от общего измеренного эффекта.
- Но на больших космических масштабах, то есть для объектов, находящихся на относительно больших расстояниях от нас (сотни миллионов, миллиарды и даже десятки миллиардов световых лет), расширение Вселенной — единственный эффект, который имеет значение.
Это лучший метод изучения того, как расширяется пространство по мере эволюции Вселенной: посмотреть на все эти объекты, разбросанные по Вселенной, игнорируя ближайшие, и в среднем сделать вывод о том, как расширяется Вселенная.
Есть две распространённые аналогии, которые мы используем, чтобы придать физический смысл расширяющейся Вселенной, хотя каждая из них имеет свои ограничения.
Одна из них заключается в том, чтобы рассматривать Вселенную как воздушный шар, а точнее, как шар с приклеенными (или иным образом прикреплёнными) к его поверхности монетами. Расширяющаяся Вселенная, таким образом, подобна надуванию (или сдуванию) этого шара, а монеты на поверхности шара — аналог галактик во всём космосе. Если вы сами живёте в галактике — внутри одной из этих монет, — то по мере расширения Вселенной вы увидите, как все монеты удаляются друг от друга, в том числе и от вас. Монеты, находящиеся рядом с вами, удаляются относительно медленно; монеты, находящиеся дальше, удаляются все быстрее и быстрее. Дело не в том, что монеты «движутся» относительно ткани пространства-времени, а в том, что расширение пространства со временем раздвигает их все дальше и дальше друг от друга.
Но у этой аналогии, безусловно, есть свои недостатки. Проблема в том, что поверхность воздушного шарика всего лишь двухмерна, а наша Вселенная — трехмерна. Воздушный шар надувается, потому что кто-то или что-то — обычно человек — вдувает в него воздух в дополнительном пространственном измерении, которое неизвестно обитателям поверхности воздушного шара. И воздушный шар, действительно, расширяется в это (дополнительное) третье измерение, тогда как в нашей Вселенной у нас нет никаких свидетельств, указывающих на наличие четвёртого (или более высокого) дополнительного пространственного измерения. Приходится ограничиваться лишь размышлениями о поверхности воздушного шара и игнорировать «внутренности» шара или силы, которые заставляют его надуваться.
Поэтому более удачной аналогией будет рассмотреть расширяющийся полностью трёхмерный объект, например, шар теста с изюмом, равномерно распределённым по всему его объёму. Когда тесто заквашивается, оно расширяется, но изюм внутри него не расширяется. Изюминки просто удаляется друг от друга во всех трёх измерениях. Если вы находитесь внутри одной из изюминок, вы видите, что близлежащие к вам изюминки медленно удаляются, изюминки на средних расстояниях удаляются быстрее, и самые удалённые изюминки удаляются от вас быстрее всего, хотя при этом изюм неподвижен по отношению к расширяющемуся тесту. Если бы тесто было прозрачным, оно вело бы себя как ткань пространства, а изюминки — как отдельные галактики в расширяющейся Вселенной.
У нас есть все основания полагать, что наша наблюдаемая Вселенная, космический горизонт которой определяется сочетанием скорости расширения, скорости света и количества времени, прошедшего с момента Большого взрыва, представляет собой лишь малую часть большей, ненаблюдаемой Вселенной. Та часть пространства, которую мы можем увидеть и к которой можем получить доступ, со временем увеличивалась и будет увеличиваться, поскольку свет, который был испущен давным-давно, и свет, который уже на пути к нам, в конце концов дойдёт до нас впервые, несмотря на продолжающееся расширение пространства. При достаточном количестве времени более чем вдвое больший, чем сейчас, объём «Вселенной» в конце концов станет видимым для нас.
Если же нам захочется узнать, как быстро расширяется Вселенная, нам нужно будет учесть два фактора. Мы знаем, что расширение Вселенной вызывает красное смещение; мы знаем, что два объекта, удаляющиеся друг от друга, вызывают красное смещение. Чтобы перевести измеряемое красное смещение в скорость расширения Вселенной, нужно подсчитать, как быстро должны двигаться удаляющиеся от нас объекты, чтобы дать такое значение красного смещения.
Ответ, как ни странно, зависит от того, насколько далеко от нас находится объект. Вот несколько примеров:
- Для объекта, находящегося на расстоянии 100 миллионов световых лет, мы предполагаем скорость удаления равной 2150 км/с.
- Для объекта, находящегося на расстоянии 1 млрд световых лет, скорость удаления составляет 21 500 км/с.
- Для объекта, находящегося на расстоянии 5 миллиардов световых лет, скорость удаления составляет 107 000 км/с.
- Для объекта, находящегося на расстоянии 14 миллиардов световых лет, скорость удаления составляет 300 000 км/с: почти как скорость света.
- А для объекта, находящегося на расстоянии 33 миллиардов световых лет, что является текущим космическим рекордом для самой удалённой галактики, мы предполагаем скорость удаления равной 708 000 км/с: более чем вдвое больше скорости света.
Мы можем провести эти вычисления для любого объекта, находящегося на любом расстоянии, и для любого конкретного расстояния получить уникальную скорость удаления.
Именно поэтому обычно мы не говорим о расширении Вселенной как о скорости. Вместо этого мы говорим о нём как об отношении скорости к единице расстояния. На каждые 3,26 миллиона световых лет расстояния до него, его свет даёт дополнительное красное смещение ещё примерно на 70 км/с. По историческим причинам астрономы редко используют световые годы, а чаще оперируют парсеками: парсек равен примерно 3,26 светового года (мегапарсек, сокращённо Мпк — около трёх с четвертью миллионов световых лет). Чаще всего расширение Вселенной выражается в километрах в секунду на мегапарсек, или км/с/Мпк.
Сегодня у нас есть несколько различных способов измерения расширения Вселенной, и все они дают результаты, которые находятся в относительно узком диапазоне: между 67 и 74 км/с/Мпк.
Это означает, что, если сложить все имеющиеся у нас на сегодняшний день кусочки головоломки, существует определённое расстояние от нас, около 14 миллиардов световых лет, на котором расширение Вселенной удаляет от нас объекты со скоростью, эквивалентной скорости света. Ближе этого расстояния объекты удаляются от нас со скоростью, меньшей скорости света; дальше они удаляются быстрее света. На самом деле эти объекты вовсе не движутся в пространстве с такой скоростью, просто пространство между ними расширяется.
И вполне возможно, хотя никто этого не знает, что ненаблюдаемая Вселенная может быть поистине бесконечной по протяжённости. Если бы это было так, не имело бы смысла спрашивать: «Во что она расширяется?», потому что она и так бесконечна: охватывает все кубические дюймы «пространства», которые только можно себе представить.
Нет никакой гарантии, что Вселенная бесконечна или что «ненаблюдаемая Вселенная» представляет собой всю полноту того, что там есть. Вполне возможно, как утверждает теория космической инфляции, что наша Вселенная, какой бы большой она ни была, является лишь одной из областей, где произошёл Большой взрыв. За пределами этой области находится пространство, где инфляция не закончилась, а продолжается и продолжается (возможно, целую вечность), и изрезано другими областями, где инфляция закончилась и произошли другие «Большие взрывы». Это так называемая мультивселенная, в которой две «новорождённые Вселенные» никогда не встречаются, не сталкиваются и не пересекаются.
Значит ли это, что наша Вселенная в каком-то смысле расширяется в эту инфляционную мультивселенную?
Ответ, возможно, неожиданный — нет. Самая большая разница между воздушным шариком, шариком из теста и нашей реальной Вселенной заключается не в том, что находится внутри или снаружи, не в том, каковы её границы и есть ли они у неё. Когда мы говорим о пространстве, или пространственном времени, или ткани самой Вселенной, мы говорим обо всём, что есть: это сцена, на которой разворачивается игра Вселенной. Игроки — это частицы, античастицы и другие кванты энергии, правила — законы физики и значения фундаментальных констант, да и сама сцена не фиксирована, а эволюционирует.
Но для космоса нет «внешнего» пространства, у него не существует «пределов»; он просто есть всё, что есть, и когда-либо было, и когда-либо будет.
Telegram-канал со скидками, розыгрышами призов и новостями IT ?
Комментарии (140)
ildarin
09.05.2024 10:38Мне интуитивно кажется, что расширение вселенной связано с гравитацией. Ибо если бы земля расширялась - то тогда бы существовала сила, ускоряющая объект на поверхности, вниз (в центр земли), с ускорением g. Но т.к. расширяется каждая точка пространства - относительные размеры сохраняются.
Насколько мне известно - эффекты гравитации от ускорения ничем не отличаются. Но не знаю никаких научных работ или обсуждений на данную тему. Хотя вполне можно попробовать поискать математические взаимосвязи постоянной Хабла и ускорения свободного падения.
Ситуация вполне моделируемая: если предствить два соприкасающихся шарика разных размеров, каждый из которых надувается. Тогда они будут давить друг на друга с силой, в зависимости от своей массы. При этом, если шарики надуваются относительно своего объема - если камера отдаляется (тоже со скоростью относительно расстояния до объектов) - внешне это будет просто гравитацией.
inoonwt
09.05.2024 10:38+1Что то скрыто там, в тёмной материи или тех законов физики которые ещё не открыты.
Насколько мне известно - эффекты гравитации от ускорения ничем не отличаются
Так гравитация, связана с искривлением пространства-времени, только вот что такое пространство, и почему его гравитация искривляет непонятно это просто считается как данность.
PsihXMak
09.05.2024 10:38+4Но не знаю никаких научных работ
На сколько я знаю, Эйнштейн писал о нечто подобном. Стоит поискать в его трудах.
ABConymous
09.05.2024 10:38+1Но т.к. расширяется каждая точка пространства - относительные размеры сохраняются.
Нет, земля в принципе не расширяется, она гравитационно связана
ildarin
09.05.2024 10:38+1В принятых теориях - расширение с ускорением, а гравитационная связь - лишь вопрос времени (холодная смерть). Т.е. расширение есть, но оно компенсируется гравитацией. Поэтому: расширяется, но нивелируется.
0serg
09.05.2024 10:38+1Расширение пространства как и гравитацию можно интерпретировать как фиктивную силу. Только эта сила давит конечно не вниз. В произвольной системе отсчета она давит на все предметы в стороны от центра этой системы отсчета, причем чем дальше от этого центра - тем сильнее. Но на маленьких расстояниях (и даже в масштабах Галактики) она пренебрежимо мала.
Wesha
09.05.2024 10:38+1Расширение пространства как и гравитацию можно интерпретировать как фиктивную силу.
Ой... А тихий час скоро кончается?
— Повтори, пожалуйста, последний свой вывод, я хочу убедиться, что правильно тебя понял.
— Я только сказал, что гравитация — это миф, иллюзия, что никакой силы тяжести в природе не существует.
— Великолепно! В таком случае что же это такое? — смотри. Оп! — Я подпрыгнул… — Почему же я снова на полу?
— Тише… разбудишь Диогена.
— Хорошо. Я мог бы и не прыгать, а просто спросить: что прижимает тебя к Земле? Разве ты не чувствуешь, как твои пятки давят на ее поверхность?
— В лифте, что начинает подъем, ты сильнее давишь на дно кабины, однако не говоришь, что увеличилась сила тяжести.
— Согласен, в лифте к силам гравитации добавились силы инерции.
— А если бы Земля была плоской как блин и, стремительно ускоряясь, подобно лифту, летела вверх, разве недостаточно было бы сил инерции, чтобы объяснить притяжение любых материальных тел к ее поверхности?
— Заблуждаешься, если считаешь, что гравитация — это инерция. Силы гравитации эквивалентны силам инерции лишь в бесконечно малых объемах пространства. Поле тяготения, созданное силами инерции, было бы однородным, а не убывающим, как оно есть на самом деле.
— О полях поговорим после.
— Ладно, давай по порядку. Я согласен, что на плоской Земле, летящей, скажем для наглядности, вверх — хотя во вселенной нет ни верха, ни низа, силы тяжести на ее поверхности можно заменить силами инерции, но Земля-то наша шар и никак не может одновременно лететь в разные стороны, чтобы в каждой точке ее поверхности возникли силы инерции, эквивалентные силам тяжести.
— Может…
— Каким образом?
— Если Земля ускоренно расширяется.
— …?!
— Да, расширяется с ускорением порядка 9,8 м/с2.
— Бред! Маниакально-депрессивный, если желаешь знать. Земля расширяется! Да еще такими темпами! И нашелся только один умник, который это обнаружил. Почему для остальных девяти миллиардов землян этот потрясающий факт остался незамеченным?
— Потому, что расширяется все: звезды, Солнце, Земля, дома, люди, электроны, само пространство, даже время — и нет такой масштабной линейки или прибора, которые оставались бы неизмененными и которыми можно было бы обнаружить это расширение.
— Фундаментально! Ты раздвинул границы мысленного эксперимента Пуанкаре, который нельзя ни доказать, ни опровергнуть, и получил что-то вроде закона всемирного расширения.
— Материи, пространству и времени свойственно непрерывное и ускоренное расширение. Общепризнанный факт: вселенная расширяется — вспомни красное смещение в спектрах звезд, — но почему это расширение приписывают только пространству? А материя, а время? Почему они должны оставаться неизменными в изменяющемся пространстве? Расширяющаяся материя в совокупности с расширяющимися пространством и временем порождает поле инерции, эквивалентное силам тяжести уже не в локальных объемах, а во всем объеме вселенной. Пространство расширяется в разных точках с ускорениями, зависящими от расстояний этих точек до материальных тел и от величины масс этих тел, интервалы же времени постоянно удлиняются.
— Любопытно.
— А твой эксперимент, когда ты подпрыгнул, можно объяснить, не привлекая таинственную и неумолимую силу тяжести. Оттолкнувшись от Земли, твое бренное тело не стремилось снова сблизиться с нею, а продолжало удаляться от центра планеты равномерно и прямолинейно, но ускоренно расширяющаяся Земля вскоре настигла твои пятки, создав иллюзию падения.
— Ты меня заинтересовал. Но здесь все равно что-то не так, здесь где-то должно быть противоречие, несоответствие… Без карандаша и бумаги его не найти. Нужно хотя бы в первом приближении набросать уравнения поля инерции… А где взять карандаш и бумагу? Ты можешь достать?
— Сам знаешь, в данный момент это невозможно.
— Знаю. Разве что на песчаной дорожке… прутиком, как Архимед… Но для этого придется лезть через окно.
— Не будем рисковать. Осталось всего тридцать минут.
— Логично. А знаешь, мне сейчас пришла в голову интересная мысль: концепция всемирного расширения, если представить на миг, что она окажется верной, может лечь в основу модели расширяющегося мира, в котором отсутствует пресловутая начальная точка — сингулярность в эволюции вселенной. Запущенный в обратном направлении по оси времени, этот мир никогда не слипнется в комок бесконечно плотной материи, ибо с уменьшением расстояний между галактиками будут уменьшаться сами галактики, звезды, атомы…
— А когда-то мы с тобою были не больше мизинца, а Земля еще раньше — с яблоко.
— Ты прав…
— Когда-то мы были меньше жука, который сидит у тебя в спичечном коробке.
— И мир расширяется, расширяется… Да, здесь есть над чем подумать.
— Но жук будет тебе мешать. Слышишь, как он скребется?
— Материя и время непрерывно расплываются в пространстве…
— А жук…
— Что ты пристал с этим жуком! Надоел — третий день клянчишь! Бери, только замолчи!
— Я сейчас, я быстро! Я вытащу его из коробки и привяжу на ниточке к ножке своей кровати. Там ему будет просторно, да и мы сможем спокойно думать…
В подготовительной группе детского сада № 299 заканчивался тихий час.
— (Геннадий Мельников. "Жук на ниточке")
saag
09.05.2024 10:38А большой Взрыв не был Большим Взрывом, когда из ничего образовалось много, а был разрывом в пространстве, куда из соседней вселненной хлынула энергия, ну и далее по тексту - инфляция, остывание, свет первых звезд...
YMA
09.05.2024 10:38+3Такая гипотеза тоже есть, что коллапс и образование ЧД = рождение новой "нижестоящей" Вселенной. А наша Вселенная - ЧД в "вышестоящей" Вселенной.
Только для науки она ничего не дает, как и теория про то, что наша Вселенная - симуляция. ;)
Kealon
09.05.2024 10:38Почему не даёт? Предположение что наша вселенная ЧД, которая сейчас сливается с другой ЧД даёт параметры для проверки
Так же как и слияние двух ЧД рядом с нашей как у Горьковского вроде
Смущает вот, что смешение спектра от дальних звёзд в виде сдвига. А не масштабирование.
dumbaq
09.05.2024 10:38+3Могу ошибаться, но определенные обстоятельства - например мы не можем заглянуть что за границы обозреваемой вселенной, что за первородную сингулярность, что за горизонт событий любой ЧД - означают в определенном приближении, что ничто из вышеперечисленного ни на что в текущей обозримой вселенной не влияет.
Дерево в лесу упало, но его звук никто не услышал.
Kealon
09.05.2024 10:38Погодите, мы не можем увидеть, что произошло с тем что упало в ЧД, она замкнута.
Но если бы мы были внутри ЧД, мы бы это "увидели" - элементарно "наш горизонт" расширится. И тут очень странное совпадение - мы видим расширение нашей вселенной по каким-то странным причинам. Упоминание сингулярности в этом контексте совсем неуместно, так как никто не знает что такое сингулярность (это как бы всего лишь обозначение невыполнимости\неприменимости известных нам уравнений).
Sap_ru
09.05.2024 10:38Мы не может быть "внутри ЧД" даже умозрительно, т.к. "внутри ЧД" не существует. Вот прямо весь объём не существует. Есть горизонт событий, а за ним ничего. И нет никакой возможности предположить, что там такое. Более того, существует возможность (и скорее всего так оно и есть), что "там" действительно просто не существует - сферический разрыв в пространстве. Вот нет там пространства (в силу его искривления) и всё. Поэтому все ваши умозрительные эксперименты и предположение в коре не верны.
Более того, что находится на самом горизонте событий мы тоже не знаем, так как все эти предположения о том, что там время бесконечно замедлилось тоже основаны на упрощениях и упираются во всякие тонкие эффекты вроде испарения ЧД. Поэтому с нашей точки зрения всё заканчивается на границе горизонта событий.
rombell
09.05.2024 10:38+3"Нет возможности предположить" - это вдруг почему? Нет возможности узнать, но предположить можно всё, что угодно. Например, что "Вот прямо весь объём не существует". Или же, например, что материя, упавшая под горизонт, продолжает падать по направлению к центру - собственно, ОТО утверждает, что из-под горизонта нельзя передать сигнал наружу, но вовсе не утверждает, что материя там немедленно дезинтегрирует. Более того, с точки зрения свободно падающего наблюдателя в ОТО никакого горизонта зафиксировать вообще невозможно.
См, например, Горькавого и теорию циклической Вселенной - мы все живём внутри чёрной дыры.
Kealon
09.05.2024 10:38Мы не может быть "внутри ЧД" даже умозрительно, т.к. "внутри ЧД" не существует. Вот прямо весь объём не существует.Формально да, для внутреннего наблюдателя выходит, что пространство вокруг сворачивается в точку, ему доступен весь изъятый у нас ЧДырой объём, мгновенно. Это очень странно, и что-то тут явно не так.
Однако, отношение между двумя ЧД, всё таки, очевидно, конечная величина. ОТО вполне позволяет соотносить наблюдателей из двух ЧД одного к другому и предположить, что будет происходить для внутреннего наблюдателя при слиянии.
Sap_ru
09.05.2024 10:38А там просто нет пространства и объема. Там искривление пространства такое, что вы видите объем, а к самом деле это непрерывное пространство такой формы.
Kealon
09.05.2024 10:38Теория говорит (формулы), что там приближается к нулю с наших позиций (т.е. окружающего мира). Но не ноль.
А кто сказал, что бесконечно малое нельзя поделить ещё? А тем более соотнести 2 бесконечно малых между собой.
arheops
09.05.2024 10:38В системе отчета на горизонте ЧД слияение ЧД с другой может идти бесконечное время.
Как вы определите факт?
evgenyk
09.05.2024 10:38Пришла в голову такая сумашедшая мысль. А что, если красное смещение это не следствие расширения вселенной, а как раз изменение физических законов и/или физических констант с расстоянием, отвергнутое в самом начале статьи?
Gorthauer87
09.05.2024 10:38+3А не является ли это эквивалентными явлениями?
evgenyk
09.05.2024 10:38Может быть да, а может быть и нет.
arheops
09.05.2024 10:38Можно предлополижить и то, и другое.
Но для обычного человека понятнее "расширение".
Какая вам разница метр уменьшается в связи с изменением констант или вселенная на то же значение увеличивается? Определить разницу вы не можете.
Wesha
09.05.2024 10:38+3изменение физических законов и/или физических констант
Дерзайте, коллега, Вам остался всего какой-то шаг до Межвселенского Электронного Насоса!
evgenyk
09.05.2024 10:38Итак есть физические эффекты производящие энергию, буквально рядом. Тот же термояд. Но мешают масштабы и свойства материалов.
Получать энергию с другого конца Вселенной, конечно интересная идея, но боюсь масштабы великоваты. Что расстояние, что время.
Да и вообще, я считаю, что человечество не доросло до дармовой энергии. Дармовое на приносит счастья по большому счету.
Wesha
09.05.2024 10:38Но мешают ... свойства материалов.
Вы даже не представляете, коллега, как Вы правы.
evgenyk
09.05.2024 10:38+1Читал. Отличные статьи.
Вообще, такое наблюдение. В раньшей фантастике изобретал какой-нибудь суперматериал, из него делали скажем зеркало для фотонного звездолета и на нем уже летели.
Теперь с таким неикто не заморачивается. Ну типа, звездолет и звездолет. Магия такая.
Spaceoddity
09.05.2024 10:38Закончилась эпоха футурологов.
Хотя мне кажется просто закончилась эпоха хороших авторов "твёрдой НФ" ("золотой век"). Хорошие авторы встречаются и сейчас (Лю Цысинь, например), просто гораздо реже...
Wesha
09.05.2024 10:38Закончилась эпоха людей, умевших в физику — типа всяких там законов сохранения энергии. Вон, даже далеко ходить не надо: тут у господина выше термояд энергию "производит" (из ниоткуда, вестимо) — а не высвобождает энергию связей нуклонов.
Spaceoddity
09.05.2024 10:38+3Ну постойте, вы действительно на пустом месте докопались до терминологии. Термоядерную энергию действительно надо "производить" - синтез должен быть управляемым (какие там "три кита термояда"? температура плазмы, время существования плазменного шнура и плотность). Солнце всё это реализует посредством своих гравитационных масштабов. Человечеству надо поднапрячься на срок равный "постоянной Капицы"))
Единственное - это не "дармовая энергия". И даже не "даровая энергия" выражаясь терминологией Я.И. Перельмана; даровая - это солнечная постоянная, например. А тут именно что надо изучать, экспериментировать и строить. Причём очень много и очень долго. Ну и производить, разумеется - как минимум, с тритием будет напряжёнка ;)
0serg
09.05.2024 10:38+1Эта идея рассматривалась и проверялась, но она не соотносится с наблюдениями.
eldog
09.05.2024 10:38Не совсем понятно вот это утверждение:
> Объекты, гравитационно связанные друг с другом, включая звёзды, звёздные системы, звёздные скопления, шаровые скопления, отдельные галактики и даже связанные группы и скопления галактик, не испытывают влияния расширяющейся Вселенной.
Гравитация как-то не даёт пространству расширяться?
Из того, что я читал - даёт. Просто такие объекты как правило относительно компактны и при их масштабах эффект расширения пространства (которое есть) является несущественным графитационными эффектами.
Видел где-то рассчёты (зуб не дам что верные), что за счёт расширегия пространства Земля становится дальше от Солнца на 11 метров в год. Что из-за гравитационных флюктуация сложной системы просто незаметно.rombell
09.05.2024 10:38по идее, тогда планеты должны по спирали уходить от звёзд. И двойные звёзды друг от друга.
0serg
09.05.2024 10:38+1Расширение пространства можно рассматривать как фиктивную силу. Выбираем любую систему отсчета - и эта сила будет действовать на любую точку объекта в направлении от центра отсчета и с силой пропорциональной расстоянию до центра отсчета.
Допустим теперь у нас есть планета вращающаяся по круговой орбите вокруг звезды. Возьмем систему координат в центре звезды. На планету в этой системе действует фиктивная сила гравитации тянущая ее к звезде и наша фиктивная сила расширения тянущая прямо в противоположную сторону. Нетрудно показать что там возможна точно такая же круговая орбита которая не меняется с течением времени как и в системе без расширения пространства - достаточно просто чуть-чуть уменьшить скорость вращения планеты чтобы центробежная сила уменьшилась на величину которую компенсирует фиктивная сила расширения пространства. И всё. Это и есть наше "гравитационно связанная система не расширяется".
Для эллиптической орбиты все будет чуть сложнее - там расширение пространства будет чуть ускорять планету пока она движется к перигелию, но ровно настолько же оно будет ее замедлять пока она возвращается к афелию. Получится чуть деформированная орбита с чуть странными вариациями в скорости. Но расширяться ничего не будет. При этом эта сила настолько мала на масштабах меньше межгалактических что это изменения в форме орбит и скоростях в звездной системе абсолютно ничтожно и полностью затмевается такими "мощными" эффектами как гравитационное влияние на орбиту нашей планеты удаленных звезд.
Однако мы же помним что чем дальше - тем фиктивная сила больше? На межгалактических расстояниях наша сила в какой-то момент становится достаточно велика чтобы давить на галактику сильнее чем соседняя галактика ее притягивает. И тогда расстояние между галактиками начинает расти.
Что до расширения орбиты Земли то оно есть, но составляет примерно 1.5 см в год и продиктовано в основном двумя факторами - медленной потерей Солнцем его массы и приливными эффектами а отнюдь не расширением пространства
rombell
09.05.2024 10:38Насколько я помню, стабильные орбиты возможны только с силой притяжения 1/r^2; то, что Вы описываете, имеет совсем другой вид, причём принципиально нестабильно: небольшое увеличение расстояния уменьшает гравитационное притяжение и увеличивает силу отталкивания
mayorovp
09.05.2024 10:38Вы помните правильно, но то что вы помните ничему не противоречит. Да, по всей видимости идеально стабильных орбит не существует.
rombell
09.05.2024 10:38Как это не противоречит? Отсутствие стабильных орбит и противоречит.
Для эллиптической орбиты все будет чуть сложнее - там расширение пространства будет чуть ускорять планету пока она движется к перигелию, но ровно настолько же оно будет ее замедлять пока она возвращается к афелию.
Считать надо. Все мы помним, надеюсь, задачу про влияние ветра на движение туда и назад. Даже круговая орбита превратится в раскручивающуюся спираль, что уж говорить про эллипс. Конечно, всё зависит от коэффициента расширения, который, как мы предполагаем, будет нарастать со временем
mayorovp
09.05.2024 10:38+1Противоречит чему? У вас есть какие-то полученные свыше данные о стабильности орбит?
rombell
09.05.2024 10:38Извините, но откуда такой тон? Или Вы обладаете знаниями свыше? И что именно Вы утверждаете в этом сообщении?
Я вот знаю результаты моделирования, сам баловался расчётами орбит при величинах, коэффициентах от 1/r^2
А наличие стабильных орбит мы наблюдаем в нашей системе.mayorovp
09.05.2024 10:38А наличие стабильных орбит мы наблюдаем в нашей системе.
Вот я именно об этом и пишу. Почему вы уверены, что орбиты в нашей системе стабильны, и не изменятся через какой-нибудь миллиард лет?
rombell
09.05.2024 10:38Вернёмся назад, мне кажется, Вы потеряли контекст
Допустим теперь у нас есть планета вращающаяся по круговой орбите вокруг звезды. Возьмем систему координат в центре звезды. На планету в этой системе действует фиктивная сила гравитации тянущая ее к звезде и наша фиктивная сила расширения тянущая прямо в противоположную сторону. Нетрудно показать что там возможна точно такая же круговая орбита которая не меняется с течением времени как и в системе без расширения пространства - достаточно просто чуть-чуть уменьшить скорость вращения планеты чтобы центробежная сила уменьшилась на величину которую компенсирует фиктивная сила расширения пространства.
Выделенное жирным высказывание ложно, о чём яи говорю. Расширение пространства нельзя скомпенсировать уменьшением скорости вращения или любым другим трюком, оно делает принципиально нестабильной любую орбиту.
В отсутствии расширения стабильные орбиты есть, что мы и наблюдаем, так как в настоящее время расширение пренебрежимо мало.
Каков Ваш тезис, мне не понятно. Сформулируйте яснее, иначе обсуждение лишено смысла.
0serg
09.05.2024 10:38Стабильность орбиты это понятие которое определяется через временной масштаб на котором орбита стабильна. Как я понимаю если мы просто берем теорию относительности, то там уже никаких 1/r^2 не будет даже для двух тел и можно посчитать что там и орбиты эллиптические не стоят на одном месте, а прецессируют даже при отсутствии внешних возмущений от третьих небесных тел
https://en.wikipedia.org/wiki/Two-body_problem_in_general_relativity#Schwarzschild_solution
Причем там происходящее тоже можно интерпретировать как слабую фиктивную силу притяжения пропорциональную 1/r^4 и в результате как я понимаю любые орбиты в ОТО постепенно сближаются что, если не ошибаюсь, интерпретируется как потеря энергии на излучение гравитационных волн. Но для большинства систем это происходит на временных масштабах много больших чем время жизни Вселенной. Тот же принцип работает и здесь. Надо конечно считать, но по порядку величин вроде "сила притяжения ОТО" гораздо больше "сил отталкивания на растяжение Вселенной"
rombell
09.05.2024 10:38"сила притяжения ОТО" гораздо больше "сил отталкивания на растяжение Вселенной" в настоящее время. Согласно наиболее распространённой космологии (Горькавого в данном случае игнорируем), эти силы будут расти со временем вплоть до "Большого разрыва". Что принципиально отличает ситуацию от практически не меняющихся со временем потерь на излучение гравиволн.
0serg
09.05.2024 10:38В наиболее распространенной модели космологии эти силы как раз не меняются. Но да, в сценарии где они непрерывно растут все что есть во Вселенной будет со временем уничтожено этими силами, вплоть до атомов.
brick66
09.05.2024 10:38Мне другое интересно. По мере удаления не только расстояние до галактик увеличивается, но и "древность" наблюдаемого объекта. По идее, мы должны в телескопы видеть не только первые галактики после большого взрыва, но за ними и сам большой взрыв, облако раскаленного вещества, причем равномерно со всех сторон.
alienator
09.05.2024 10:38+5Видим же. Реликтовое излучение. Раньше него ничего не видим, потому что тогдашняя плазма была непрозрачна для фотонов (эффект Комптона и еще что-то).
Spaceoddity
09.05.2024 10:38+2Ну "видеть" это громко сказано - до рекомбинации плазмы в нейтральный газ, материя во вселенной была непрозрачна для реликтового излучения, плюс в ней "не работали" гравитационные эффекты.
hw_store
09.05.2024 10:38+1а почему это в ней не работали гравитационные эффекты?
Spaceoddity
09.05.2024 10:38+3Удивительно, да - на святое покусился?))
До рекомбинации давление реликтового излучения в непрозрачной плазме мешало силам тяготения собирать вещество в отдельные сгустки и образовывать небесные тела и их системы.
А вообще что-то меня заебало всё это - плюсуют всех кроме меня почему-то... И чего я тут распинаюсь...
rombell
09.05.2024 10:38Если не сложно, всё-таки ответьте, что не так было с гравитацией?
mayorovp
09.05.2024 10:38С гравитацией было всё так, просто она не была единственной силой в масштабах вселенной.
rombell
09.05.2024 10:38Она и сейчас не единственная - привет от тёмной энергии. Но меня интересует, что имел в виду @Spaceoddity
SebastianP
09.05.2024 10:38+3Нет ,ничего вы не увидите, первые 380 000 лет были темные века. - Вселенная непрозрачна для фотонов .
SebastianP
09.05.2024 10:38+1Мне кажется есть более простая аналогия чем булочка с изюмом. Нужно только представить что мы в 2D и живем на "бесконечном плоском листе" / Лист этот хитро свернут(в трубочку) и все расширение идет в его еще большее сворачивание. Лист расположен/хитро свернут в сфере (3D) . И математически все просто - бесконечный лист имеет бесконечную площадь и нулевой объём - этим листом можно бесконечно набивать сферу (а-ля фракталы) . И вот это все можно экстраполировать на нашу 3D вселенную, которая хитро свернута в гиперсфере (4D) - ибо наша сфера имеет нулевой гиперобъём
Foggy4
09.05.2024 10:38+3Кажется это несколько более сложная аналогия, нежели булочка с изюмом, коллега.
perfect_genius
09.05.2024 10:38+2Я ранее придумал аналогию попроще, тоже с 2D:
Представьте белый лист и чёрный квадратик на нём. Квадратик при перемещении за край листа появляется с другой стороны. Т.е. лист - бесконечное пространство, но имеет размер. В 3D это будет тор, бублик.
Теперь представляем, что этот белый лист изначально весь покрыт квадратиками (сетка), и они не могут двигаться, т.к. пространства нет.
И вот происходит "Большой Взрыв" - все эти квадратики одновременно начинают бесконечно уменьшаться, освобождая белизну-пространство внутри этой самой вселенной-листа.
Со стороны квадратика кажется, что пространство расширяется во все стороны от него, и сначала даже можно решить, что он и есть центр "Большого Взрыва". Но потом выясняет, что "взорвалось" в каждой точке пространства.
В итоге это больше походит не на привычный нам взрыв и расширение из одной точки во все стороны, а внутрь - имплозия.
Breathe_the_pressure
09.05.2024 10:38А в чем находится гиперсфера? Почему она вообще существует?
perfect_genius
09.05.2024 10:38Может быть, что это только наша психика делит на то, что что-то может существовать, а что-то нет. А для бытия существование может быть естественной вещью (как и бесконечность) и вопрос "Почему всё существует" может не иметь смысла.
AlexandrMakedonschii
09.05.2024 10:38Вселенная
perfect_genius
09.05.2024 10:38+7Поздравляю с первым комментарием, но он слишком странный. Вы человек?
philins
09.05.2024 10:38Всё дело в терминологии. Сначала были земля и небо. Потом на небе нашли космос. Космос перерос во вселенную. Вселенная разделилась на наблюдаемую и ненаблюдаемую. Плутон выгнали из планет.
Не переживайте, как только найдут границу вселенной, сразу дадут название внешнему пространству и мы узнаем куда или во что расширяется вселенная.
mc2
09.05.2024 10:38+1"So, welcome one and all to Milliways, the Restaurant at the End of the Universe!" © The Restaurant at the End of the Universe.
AGTGA
09.05.2024 10:38Существует теория говорящая о том что вся наша вселенная находится внутри большой чёрной дыры. Если учесть что чёрная дыра является гравитационным колодцем на дне которого лежит сингулярность, а стенки колодца являются абсолютно непроницаемыми для нашей вселенной, то есть два направления куда двигаться вселенной. Упрощённо:
Вверх. Подальше от сингулярности. При этом мы будем наблюдать расширение вселенной.
Вниз. Поближе к сингулярности. При этом мы будем наблюдать сжатие вселенной.
VBDUnit
09.05.2024 10:38+2Можно ещё пофантазировать:
Большой взрыв в нашей Вселенной и момент образования нашей ЧД во внешней есть одна и та же точка пространства‑времени. Граница наблюдаемой Вселенной с реликтовым излучением — это точка.
Большой взрыв и центры всех ЧД есть одна точка пространства‑времени
Ускорение расширения нашей Вселенной — это наша интерпретация экспотенциальной кривизны пространства во внешней ЧД. Её кривизна пространства для нас — кривизна времени, поэтому нам мерещится ускорение
Тёмная энергия и Тёмная материя состоят из инфраволновых частиц, которые имеют не микроскопические размеры, а наоборот, макроскопические — десятки, сотни, миллионы и миллиарды световых лет. По законам квантовой механики они также размазаны в пространстве, просто очень‑очень сильно, и в наших земных масштабах такую низкую концентрацию не обнаружить, получить их или провзаимодействовать с ними невозможно, а вот на галактики и звёзды они уже влияют. Может у них даже есть свой аналог ядерной физики и химии. Может даже органической. Может даже и «жизнь» есть, где одна «молекула» больше обозримой Вселенной. И мы со своими планетами и галактиками для неё находимся за пределами её постоянной Планка.
А вообще проблема в том, что вот таких штук придумано очень много, но ни одна из них, вроде как, не прошла проверку расчётами.
ИМХО — ключ к разгадке лежит в том, что мы все чаще обнаруживаем странности в измеренной скорости объектов: в наших способах мерить скорость есть ошибка.
Мы плодим новые сущности, которые типо‑как‑бы все объясняют, потом опять натыкаемся на новое явление, опять плодим сущности. Это естественный путь развития науки, но текущий этап очень напоминает эпициклы — может окажется, что мы просто всё это время измеряли скорости неправильно, и никакой Тёмной материи и Энергии для описания не нужно, просто на данном этапе у нас всё равно ничего лучше нет. Но произойдёт какое‑то открытие, и физика снова на некоторое время станет стройной. Может быть, это открытие впервые сделает ИИ, а не человек.
vtb_k
09.05.2024 10:38Существует теория говорящая о том что вся наша вселенная находится внутри большой чёрной дыры.
Тогда уж белой дыры, в чёрную постоянно падает вещество, а белая в теории должна наоборот отдавать вещество. Чёрная сжимается, а белая расширяется и тд.
Kealon
09.05.2024 10:38+1ЧД тоже расширяется если она поглощает вещество, плотность ЧД с увеличением массы падает. И по идее ничто не мешает ЧД расширяться быстрее скорости света.
vtb_k
09.05.2024 10:38плотность ЧД с увеличением массы падает
это как? С чего бы плотности ЧД падать?
VBDUnit
09.05.2024 10:38+1Может быть, имелась ввиду средняя плотность? У сверхмассивных дыр она ниже, чем у воздуха
Kealon
09.05.2024 10:38ну так вот выходит из радиуса Шварцшильда
Поскольку плотность пропорциональна массе и обратно пропорциональна кубу радиуса, плотность черной дыры будет уменьшаться в квадратичном отношении к росту ее массы. То есть при увеличении массы и, соответственно, увеличении радиуса черной дыры на 10-15 порядков, ее плотность уменьшится на 20-30 порядков.Все разговоры о сингулярности внутри ЧД не имеют смысла, так как мы это просчитать не можем, наши теории (ОТО, КвФ и пр.) не дают ответа как ведёт себя вещество внутри ЧД. А по всем параметрам (что довольно спорно, так как мы меряем изнутри) наша наблюдаемая вселенная и есть ЧД.
vtb_k
09.05.2024 10:38То есть при увеличении массы и, соответственно, увеличении радиуса черной дыры на 10-15 порядков, ее плотность уменьшится на 20-30 порядков.
Это то понятно, что чем больше радиус, тем меньше
общаяплотность. Но я говорю про плотность самого ядра, которое сформировалось из звезды. С чего бы ему разлетаться по всему объему радиуса Шварцшильда? Куда девается гравитация, держащая это ядро?rombell
09.05.2024 10:38+4короткий ответ: мы не знаем, и не можем узнать, что там происходит. Возможно, там извращается само понятие гравитации, а может быть, оно структурируется в бесконечные книжные шкафы.
Kealon
09.05.2024 10:38VBDUnit правильно говорит, мы не знаем.
Но логика мне говорит, что ЧД, находящаяся рядом, нивелирует притяжение и по сути раскрывает туннель, по которому вещество двух дыр может объединяться, уменьшая массу обоих объектов.
Кажется это критическое расстояние часто упоминается как "последний парсек".
Если рассматривать сам процесс: на первом этапе, в начале слияния, когда первоначальная масса растягивается и притяжение уменьшается - это должно вести к ускорению времени (мы кстати наблюдаем, что далёкие звёзды, т.е. в прошлом, "делают всё" медленнее).
А на втором этапе, когда общее притяжение начнёт превалировать, мы должны заметить замедление нашего времени.
AGTGA
09.05.2024 10:38Тут даже больше подходит теория осциллирующей вселенной. На хабре есть статья: https://habr.com/ru/articles/777028/ Просто там не учитывается строение черной дыры в которой существует наша вселенная. А если это принять во внимание то можно сделать некоторые выводы:
Пространство и время не создавалось в момент большого взрыва а возникло в момент образования черной дыры в которой существует наша вселенная. Это означает что вселенная расширяется в уже существующее пространство.
Если учесть что согласно этой теории осциллирующей вселенной для нашей вселенной это уже примерно 400-тый цикл рождения и смерти то пространство и время для нас существуют вечно.
Отсюда вывод: вселенная циклически пульсирует через стадии "Большой взрыв → инфляция → расширение → стагнация → сжатие → катастрофическое обрушение(процесс обратный инфляции) → Большой взрыв".
VBDUnit
09.05.2024 10:38А кто сказал, что время для нас не может иметь противоположное направление относительно «внешнего» времени? :)
Konstantin-2
09.05.2024 10:38+1Подскажите, пожалуйста, почему отдается предпочтение именно расширению пространства, а не сжатию наблюдателя? Можно же сказать, что со временем меняется некая физическая величина, которая определяет размер атомов, молекул. Из-за этого со временем сжимается наблюдатель и его линейка, которой он изменяет длины волн фотонов от далеких галактик, да и сами галактики начинают испускать всё более короткие волны. Тогда не возникнет вопроса, куда расширяется вселенная.
CrazyElf
09.05.2024 10:38Обожжите, если сжимается линейка, то она все приходящие волны будет мерить как более крупные, от любых галактик. А наблюдается разница между светом от дальних и ближних галактик, который наблюдатель меряет здесь и сейчас. Той линейкой, которая у него есть здесь и сейчас.
Konstantin-2
09.05.2024 10:38Чем дальше расположена галактика, тем больше в ее прошлое мы заглядываем. Если атомы со временем сжимаются, то раньше они были крупнее, а значит и испускаемые ими волны были крупнее.
VBDUnit
09.05.2024 10:38Получается, что всё вещество под действием собственной гравитации постоянно падает само в себя, то есть уменьшается, но для него (вещества) всё выглядит так, как будто это Вселенная расширяется Тёмной энергией? А Тёмная материя — это дополнительная гравитация, создаваемая кинетической энергией падающей в себя материи?
Интересно.
Rokstar
09.05.2024 10:38Возможно ошибась. Но есть некоторые мысли. Всего скорей у Вселенной границы не жёсткие, они условны. Что если "Расширение" Вселенной это не просто увеличение растояния между объектами, но и слияние с аналогичными вселенными (наполненными своими объестами) в случае "столкновения", как пузырьки в лимонаде.
CrazyElf
09.05.2024 10:38+1Ну додумывать можно что угодно, у нас просто нет никакой информации, что там на границе происходит.
nikolz
09.05.2024 10:38Для объекта, находящегося на расстоянии 14 миллиардов световых лет, скорость удаления составляет 300 000 км/с: почти как скорость света.
А для объекта, находящегося на расстоянии 33 миллиардов световых лет, что является текущим космическим рекордом для самой удалённой галактики, мы предполагаем скорость удаления равной 708 000 км/с: более чем вдвое больше скорости света.
А как быть с тем фактом, что при приближении к скорости света , масса объекта растет и при скорости света масса равна бесконечности, и бесконечности равна энергия для дальнейшего увеличения скорости?
rombell
09.05.2024 10:38+3Одно дело - разгонять конкретный объект, и другое - растягивать само пространство. При растяжении пространства объект не разгоняется.
YMA
09.05.2024 10:38А если мы соединяем шнурочком два пушечных ядра в двух удаленных галактиках? Они сразу начинают разгоняться относительно окружающих их объектов.
И что будет, если таких шнурочков с ядрами на концах будет бесконечно много по Вселенной? Откуда возьмется энергия на разгон и получится ли у нас таким образом остановить Большой Разрыв, утилизировав всю энергию расширения пространства? ;)
bbs12
09.05.2024 10:38А если мы соединяем шнурочком два пушечных ядра в двух удаленных галактиках?
Кажется, что любой физически возможный шнурок просто порвется ещё до того, как взаимодействие от одной галактики дойдет до другой.
rombell
09.05.2024 10:38Масса этих шнурочков внезапно превзойдёт всю остальную массу вещества Вселенной. А если делать их невесомыми, то хоть заускоряйся их, энергию они не запасут.
Кроме того, поскольку именно пространство расширяется, у Вас нет способа извлечь эту энергию, даже если сделать такие шнурочки. Пространство расширяется и внутри шнурочка, так что он отлично растягивается вместе со всем остальным.
В целом же закон сохранения энергии локален и не работает для Вселенной в целом.
nikolz
09.05.2024 10:38Полагал, что расширение - это не "растягивание пространства", а удаление вещества от центра взрыва.
Про растягивание пространства никогда не слышал.
Можно ссылку про "растягивание пространства" ?
ABConymous
09.05.2024 10:38+2А где вы центр собрались найти?
nikolz
09.05.2024 10:38Вы что-то путаете, я не собираюсь ничего искать. Но речь идет о гипотезе большого взрыва. Т е был взрыв и он создал импульс силы, который и привел к разбеганию вещества от этой точки взрыва. Если есть импульс силы то есть и ускорение.
Возможно Вы говорите о другой гипотезе ?
0serg
09.05.2024 10:38+3Точка это когда есть точка и что-то еще вокруг нее НЕ являющееся этой точкой. У Вселенной это не так, она возникла в Большом взрыве вся, целиком, там кроме этой точки ничего не было. С точки зрения любого наблюдателя БВ произошел одновременно везде.
VBDUnit
09.05.2024 10:38+1«Большой взрыв» — это разговорное название, родившееся из критики этой теории. По факту это не взрыв, и его центр отдалён от нас во времени, а не в пространстве.
ABConymous
09.05.2024 10:38+1Вы что-то путаете, я не собираюсь ничего искать.
а удаление вещества от центра взрыва.
Я и спрашиваю, где находится этот центр, если вы считаете что БВ и расширение это как разлёт осколков
rombell
09.05.2024 10:38+1Вы смешиваете два эффекта - первоначальный разлёт вещества и расширение в силу давления тёмной энергии. Основной первоначальный разлёт, считается, был вызван экспоненциальным раздуванием Вселенной (всей, выделенной точки-центра нет), а затем медленным затухающим разлётом по инерции. Но с некоторого момента плотность материи упала настолько, что плотность тёмной энергии стала играть роль, и это и приводит к расширению пространства и всё большему ускорению разбегания галактик. За деталями Вам лучше обратиться к науч-попу, даже тут быдо несколько подробных статей, для подробного комментария поля здесь слишком узки.
nikolz
09.05.2024 10:38
масса растет с увеличением скорости и при v==c масса равна бесконечности, если масса покоя не равна нулю. Поэтому лишь фотоны имеют скорость света , так как у них масса покоя равна нулю.
Это следует из специальной теории относительности.
Konstantin-2
09.05.2024 10:38На больших масштабах вселенной следует использовать ОТО, а не СТО, так же как на больших скоростях следует использовать СТО, а не классическую механику Ньютона. В противном случае возникают парадоксы, один из которых Вы и привели.
nikolz
09.05.2024 10:38Эту формулы написал не я , а автор СТО.
Если он ошибся, то дайте ссылку на доказательство что формула не верна и какая формула применяется вместо нее.
Просьба не писать Ваш вольный пересказ ограничений СТО.
----------------
Ваше высказывание напомнило мне это:
...Эддингтон вспомнил, что, когда собрание расходилось, Людвиг Зильберштейн (автор одной из ранних книг по теории относительности) подошел к нему и сказал: "Профессор Эддингтон, вы, должно быть, один из трех человек в мире, которые понимают общую теорию относительности". На возражение Эддингтона против этого утверждения Зильберштейн ответил: "Не скромничайте, Эддингтон". И ответ Эддингтона был таким: "Напротив, я пытаюсь сообразить, кто этот третий человек!"
Reference: https://www.physicsforums.com/threads/only-three-people-understand-general-relativity.935624/
rombell
09.05.2024 10:38СТО локальна. Для сравнения скоростей Вы должны совместить объекты. Удалённый объект может иметь любую относительную скорость. Он не может иметь скорость более c относительно своего окружения.
Именно за счёт этого видимая Вселенная увеличивается в радиусе, но уменьшается в количестве вещества - удалённые галактики уходят за горизонт принципиальной наблюдаемости, так как их относительная скорость превышает с
Konstantin-2
09.05.2024 10:38При приближении к скорости света масса объекта растет — это из специальной теории относительности (СТО), которая носит локальный характер. В том месте, где находится наблюдатель, мимо него ничто не может двигаться быстрее скорости света в вакууме.
Реальный мир оказался чуточку сложнее и описывается общей теорией относительности (ОТО). Если разместить неподвижный объект на некотором расстоянии от наблюдателя, то окажется, что само пространство от наблюдателя до объекта постоянно увеличивается, как если бы кто-то постоянно вставлял между ними новые маленькие кусочки пространства. Наблюдатель видит это как увеличение расстояния до объекта, ему кажется, что объект от него ускоряется. Но на "самом деле" и наблюдатель и объект по-прежнему в своей неподвижной инерциальной системе отсчета. Если вычесть из скорости объекта относительно наблюдателя скорость удаления пространства, то предел в виде скорости света сохраняется.
nikolz
09.05.2024 10:38Можно ссылку на данное положение в общей теории, а то я изучал лишь специальную и эффект увеличения массы помню, а общую читал поверхностно и давно, не помню данного доказательства.
Konstantin-2
09.05.2024 10:38Мне нравится это учебное пособие:
https://elar.urfu.ru/bitstream/10995/36218/1/978-5-7996-1584-0_2015.pdf
Там можно найти "сильный принцип эквивалентности", где и написано, что СТО применимо "в достаточно малой окрестности рассматриваемой точки" (это я так вольно процитировал целый параграф) и много другого интересного, написанного относительно простым и понятным языком.
nikolz
09.05.2024 10:38Посмотрел по диагонали. Не нашел ничего, что опровергало бы приведенную формулу СТО.
Более того, в приведенном Вами уч пособии буквально сказано (это я привожу не только по вашему замечанию, но и в ответ другим участникам дискуссии) :
Таким образом, Вселенная не просто расширяется, а расширяется с ускорением.
Это открытие в 2011 г. было отмечено Нобелевской
премией по физике.и далее:
Теория Большого взрыва предсказывает, что в период от 1 сек. до 200 сек. от начала расширения Вселенной она представляла собой один сверхбольшой термоядерный реактор.
Общим свойством всех полученных решений является
наличие в нулевой момент времени особой точки — космологической сингулярности: t ^ 0; массовая плотность и плотность энергии стремятся к бесконечности: р ~ е ^ то.rombell
09.05.2024 10:38+2что именно опровергается данной цитатой? Никто и не спорит (в рамках гипотезы Большого взрыва, есть и другие), что Вселенная когда-то была очень мала размерами и очень горяча. Но это не было какое-то место во Вселенной; это и была вся Вселенная
VBDUnit
09.05.2024 10:38+3Ограничение со скоростью света не распространяется на само пространство. Движение объекта в статичном пространстве не есть движение пространства со статичным объектом внутри.
Собственно, чтобы летать быстрее света, надо, так или иначе, двигать не себя, а пространство вокруг себя. Но это требует большой энергии и решения кучи нюансов.
Ramayasket
09.05.2024 10:38Всё очень просто: образуется новое пространство. Если пространство - это листок в клеточку, то появляются новые столбики и строчки. Трёхмерное пространство аналогично.
Как вариант.
LinkToOS
09.05.2024 10:38Мы знаем, что расширение Вселенной вызывает красное смещение
В Земной науке это лишь гипотеза, на данный момент ничем не подтвержденная.
Если Вселенная расширяется, длины волн света также растягиваются, вызывая красное смещение
Расширение "Вселенной" или "пространства", приводит к смещению?
Можете раскрыть структуру пространства, и описать механизм распространения электромагнитной волны по этой структуре?Объекты, гравитационно связанные друг с другом, включая звёзды, звёздные системы, звёздные скопления, шаровые скопления, отдельные галактики и даже связанные группы и скопления галактик, не испытывают влияния расширяющейся Вселенной.
Вы перечислили практически все что составляет Вселенную. И оно "не испытывает влияния расширяющейся Вселенной". Что же тогда расширяется?
Но для космоса нет «внешнего» пространства, у него не существует «пределов»; он просто есть всё, что есть, и когда-либо было, и когда-либо будет.
Дайте строгие определения понятиям "космос", "Вселенная", "пространство".
CrazyElf
09.05.2024 10:38Расширяется пространство между группами/скоплениями галактик. Вообще Вселенная по большей части состоит из пустоты между объектами, а не из самих объектов. Расстояния между объектами во Вселённой на любых масштабах воистину чудовищные. Даже если посмотреть на планеты Солнечной системы, для примера. И так на любых масштабах.
kauri_39
09.05.2024 10:38Аналогии расширения Вселенной в виде надуваемого резинового шара или подходящего на дрожжах теста имеют принципиальный недостаток: у плёнки шара и у теста при расширении снижается их плотность. Тогда как плотность физического вакуума при расширении его вселенского объёма остаётся постоянной - характеризуется космологической постоянной. Поэтому таким же свойством должна обладать и его аналогия, пусть даже двумерная и расширяющаяся во что-то.
Кстати, двумерная расширяющаяся плёнка на самом деле является трёхмерной, ведь её расширение происходит и во времени. Её можно считать трёхмерным пространством-временем с нестационарной метрикой, какую имеет 4-мерное пространство-время Вселенной. И расширяться во внешнее пространство для Вселенной тоже не криминал. У Николая Горькавого, апологета ОТО, Вселенная имеет центр и вечно пульсирует во внешнем пространстве.
Более точной аналогией расширения Вселенной служит плёнка растений ряски на поверхности пруда. Ряска летом интенсивно размножается, её дочерние особи растут и давят на соседей. Поэтому вся плёнка этих взаимно сжатых растений с ускорением расширяется при постоянстве своей плотности. И так будет продолжаться до тех пор, пока она не упрётся в берега водоёма или в соседние плёнки ряски, которые расширяются навстречу друг другу.
Эта аналогия подсказывает причину расширения Вселенной. Причиной расширения 3-мерной плёнки ряски является её вложенность в пространство большей размерности - в объём воды и воздуха. Из него поступает материал (молекулы) и световая энергия для образования новых растений - новых квантов ряски. В аналогичное пространство большей размерности может быть вложена и наша Вселенная - её квантованный вакуум. Только дополнительное 5 измерение не является пространственным, как в модели Калуцы-Клейна. По аналогии, оно должно быть источником материала для новых квантов вакуума, которые постоянно и повсеместно образуются в его вселенском объёме.
Такая гипотеза требует проверки, но чтобы её проверить, нужно сперва найти в рясочной аналогии космологического расширения и аналогию гравитации. Легко. Если задать с помощью камушков постоянно живущую дырку в плёнке ряски, то это будет аналог тела, создающего гравитационное поле. Масса такого "тела" определяется количеством растений - "квантов" - ряски, выводимых камнями из плёнки на дно пруда в единицу времени. А его "гравполем" будет расширение и ускоренное движение плёнки ряски в сторону дырки. Значит, материя тоже может выводить кванты вакуума в пространство большей размерности. Тогда к ней постоянно и с ускорением будет двигаться окружающий вакуум, что проявляется как её гравитационное поле.
Гипотеза такой природы гравитации доказывается эквивалентностью пассивной гравитационной массы и инертной массы. Если гравитационное поле - это вакуум, ускоренно движущийся в активную гравитационную массу, то отсутствие гравполя - это неподвижный вакуум. Тогда неподвижное тело в ускоренно движущемся вакууме будет иметь такой же вес (пассивная гравитационная масса), как и при своём ускоренном движении в неподвижном вакууме (инертная масса) – при равенстве ускорений соответственно вакуума и тела. Вес получается одинаковым, гипотеза доказана.
Теперь докажем гипотезу природы вакуума - его "тёмной энергии". С учётом доказанной природы гравитации можно предсказать, что плотность вакуума внутри гравитационно связанных скоплений галактик и в галактиках ниже, чем в войдах между сверхскоплений галактик. Поэтому вакуум войдов, расширяясь, будет не только раздвигать сверхскопления и скопления, но и втекать в гравитационно связанные объекты, где его кванты выводятся через их материю в 5-мерное пространство. И чтобы противостоять этому потоку вакуума, галактики в скоплениях и внешние звёзды в галактиках должны вращаться с большей скоростью, чем их могли бы удержать силы взаимного гравитационного притяжения, описанные законом Ньютона. Что мы и видим в реальности, гипотеза доказана.
Без учёта этого потока вакуума приходится придумывать незримую тёмную материю. Сущность 5-мерного пространства раскрывается из постулата множественности вселенных. Понимаю, это трудно представить и трудно что-либо возразить, но как-то же надо понимать происходящее во Вселенной.
da-nie
Я вот только не понимаю, куда девается энергия фотона, который всё это время летел. Если из-за расширения у него длина волны увеличилась (для нас), значит, частота v уменьшилась. А энергия фотона hv. Если его никто не поглощал, то куда делась энергия?
vtb_k
Вселенная взяла за плату проезд и на дальнейшее расширение)
Ig_B
Фотоны увлеают пространство за собой, заставляя его расширяться???
alexsht
Фотоны увлекают за собой пространство куда? -
сори вопрос наверное дибильненький, но не смог удержаться..
(но если ответ "увлекают пространство в пространство", то тогда пространство должно не расширяться, а наоборот сжиматься. Л - логика)
samozvet
Фактически, это не "вселенная" расширяется.
А фотоны её "перемеряют" постоянно - подкидывая нам ежесекундно 70 "километров" ...
Свет создает пространство, гм
astronom
Не напрямую, а опосредованно, скорее...
Alexey2005
Вы выстрелили из ружья по низко летящему самолёту. Самолёт летит почти так же быстро, поэтому для пилота догоняющая его пуля движется со скоростью сантиметр в секунду и, долетев до самолёта, лишь безобидно царапнула обшивку.
Спрашивается: куда делась кинетическая энергия пули?
Ответ: да никуда она не делась, просто практически все измеряемые параметры относительны, то есть зависят от системы отсчёта, связанной с наблюдателем, и при переходе из одной системы отсчёта в другую все величины приходится пересчитывать.
da-nie
Погодите-ка, погодите-ка, а как же групповая скорость света всегда C относительно как угодно движущегося наблюдателя? Или для пакета это считаем, что выполняется, а для нутрянки пакета нет? Как-то это странно будет. Так можно дойти до того, что быстро движущийся наблюдатель света вообще не видит (v=c и относительно него частота ноль => нет взаимодействия фотона с веществом).
SilverHorse
Движение со скоростью света для массивных объектов запрещено, на секунду. И вы путаете групповую скорость пакета (которая может быть и >>c в разных средах, внезапно) с мгновенной скоростью распространения электромагнитной волны в вакууме (которая как раз и есть c) и космологическое красное смещение с доплеровским.
И вообще, групповая скорость, пакеты и все остальное тут ни при чем. Энергия фотона в случае космологического красного смещения никуда не девается, если мы рассматриваем фотон и вмещающее его пространство вместе как замкнутую систему. Да, изменение геометрии пространства, а именно его расширение в данном случае, требует затрат энергии (привет, гравитационные волны, которые в случае слияния ЧД уносят с собой энергию, эквивалентную нескольким солнечным массам), и эта энергия как раз забирается у смещающихся фотонов в данном мысленном эксперименте, который очень красивый и обманчиво простой, но тут, как говаривал Василий Иванович, есть нюанс...
...а нюанс в том, что даже если описанный выше мысленный эксперимент и можно провести, он не учитывает того факта, что расширение Вселенной как таковое вообще не подчиняется закону сохранения энергии при попытке рассмотрения в рамках ОТО, потому что невозможно выбрать локальную инерциальную систему отсчета, в которой бы все это происходило, и мы не можем даже утверждать то, что синее смещение света в случае гипотетического сжатия Вселенной в описанном мысленном эксперименте будет с точностью до знака эквивалентно наблюдаемому красному (то есть что процесс Т-симметричен). Кроме того, Вселенная расширяется нелинейно и возможно, даже не изотропно, и поэтому, пока мы не будем обладать полной информацией о том, как расширяется Вселенная, откуда именно берется энергия на расширение (что требует ответов на вопросы о том, что такое темная материя и темная энергия), как точно работает гравитация, и так далее - лучшим ответом на поставленный вопрос будет тот, что уже сказали выше - Вселенная берет с фотонов "плату за проезд".
А вот доплеровское красное смещение никакого закона сохранения не нарушает, там просто волновой пакет как раз размазывается в пространстве.
da-nie
Не путаю. Групповая не может быть больше C - это скорость перемещения волнового пакета. Фазовая - может. И я не путаю смещения - я оперирую энергией, безотносительно того, что вызвало изменение частоты фотона.
Politura
Так и есть. Мы не видим вообще света из той части Вселенной, которая удаляется от нас со скоростью равной, или быстрее скорости света.
da-nie
Так он там просто не долетает. А тут речь о том, что с увеличением нашей скорости фотон перестаёт взаимодействовать с веществом, ибо энергия становится очень мала.
0serg
Для света скорость не меняется, а вот длина волны - меняется, привет эффекту Допплера. Даже если убрать расширение Вселенной то свет от быстро удаляющегося от нас источника будет казаться красноватым, а от приближающегося синеватым. Соответственно меняется и энергия такого фотона измеренная наблюдателем в которого он врезается. Но как замечено выше в этом нет противоречия, т.к. при переходе от одной системы отсчета в другую значения энергии перенормируются.
GospodinKolhoznik
Ну очевидно, что в расширяющемся пространстве закон сохранения энергии не выполняется. Так, как законы сохранения, что энергии, что импульса это следствие однородности и изотропность пространства. При расширяющемся пространстве, пространство-время уже немножко неоднородно. Т.е. законами сохранения в привычной нам формулировке пользоваться нельзя. Надо либо вводить какой то коэфф. нормировки на размеры пространства, либо уточнять, что энергия сохраняется в том смысле, что когда вселенная начнет сжиматься обратно, и снова уменьшится до своего сегодняшнего состояния, то ее энергия снова будет равна сегодняшней энергии.
ababich
во Вселенной закон сохранения не обязан выполняться...
кстати, при возникновении дополнительного пространства в процессе расширения Вселенной рождается темная энергия ... так что можете задать вопрос "откуда взялась энергия"
astronom
Уходит в "расширение" Вселенной:), а вернее - в изменение метрики пространства-времени, а ещё точнее, никуда не уходит, так как закон сохранения "не работает" классическим образом для самой Вселенной. А вообще, можете считать, что кинетическая энергия переходит в потенциальную - энергию гравитационного потенциала Вселенной. Так будет проще; Но напрямую такой переход невозможен, только через изменение метрики пространства-времени. В контексте общей теории относительности, изменение энергии фотона в расширяющейся Вселенной формально описывается через изменения в метрике Фридмана-Леметра-Робертсона-Уокера (FLRW), которая является основой для космологических моделей в общей теории относительности.
Энергия фотона в космологии изменяется обратно пропорционально масштабному фактору a(t). Если фотон испущен в момент времени te с энергией Ee, то при наблюдении в момент t0 его энергия будет: E0 = Ee * (a(te)/a(t0))
Это изменение в энергии фотона связано с изменением метрического тензора в уравнениях Эйнштейна и описывает, как космологическое красное смещение влияет на энергию проходящих сквозь расширяющееся пространство фотонов. Таким образом, в общей теории относительности уменьшение энергии фотона связано не с переходом энергии из одной формы в другую, а с изменениями в самой геометрии пространства-времени, описываемыми метрикой FLRW. Насколько я понимаю, тут и тёмную энергию можно приплести, она будет усиливать космологическое красное смещение, естественно.
arheops
Никуда. Просто есть "инфляция энергии".
Но оно только наблюдаемое, в системе отчета зрения фотона он летит мгновение, неизмеряемое ибо он летит со скоростью света. И ничего с ним не происходит.