Если вы хотите понять Вселенную в космологическом смысле, вам не обойтись без уравнения Фридмана. Поймёте его — и космос ваш!
Ключевые тезисы:
Если вы хотите понять Вселенную, вам необходимо принять всю сложность общей теории относительности, включая пространственную кривизну и расширение пространства.
Хотя закон Хаббла,
, стал тем уравнением, которое заложило основу наблюдений в рамках идеи расширяющейся Вселенной, именно уравнения Фридмана, выведенные за несколько лет до этого, обеспечили фундамент современной космологии.Сегодня первое уравнение Фридмана абсолютно необходимо для понимания процессов от Большого взрыва до тёмной энергии и всего, что между ними. Вот почему оно считается самым важным уравнением в космологии.
Космология — это наука, изучающая Вселенную: от мельчайших до самых крупных масштабов. Чтобы понять нашу Вселенную, мы должны рассмотреть всё вместе: от субатомных частиц, составляющих нашу реальность, до крупнейших структур, которые они образуют. Это требует понимания не только разнообразных квантов, связанных вместе и формирующих всё, что мы можем наблюдать и с чем взаимодействовать, но и самой «сцены», на которой они движутся: пространства-времени. Вселенная не просто существует, она эволюционирует вместе с пространством и временем по мере того, как разворачивается наша космическая история.
Лишь около века назад, в 1915 году, Эйнштейн впервые представил общую теорию относительности, которая показала, как пространство-время влияет на материю и энергию внутри него, и наоборот: как материя и энергия определяют форму и эволюцию самого пространства-времени. Удивительно, но всего семь лет спустя, то есть 103 года назад, было выведено самое важное уравнение в космологии: первое уравнение Фридмана.
Неспециалисту может показаться странным, что уравнение Фридмана, а не закон Хаббла, говорящий о расширяющейся Вселенной, занимает такое почётное место. Но для любого эксперта первенство этого уравнения — единственный правильный выбор. И вот почему.
Когда речь идёт о правилах, управляющих самой тканью Вселенной, общая теория относительности Эйнштейна остаётся единственной действующей теорией. Если вы можете описать распределение материи и энергии во Вселенной в любой момент времени, уравнения Эйнштейна покажут вам, как искривляется ткань пространства-времени в каждой точке космоса. Далее, если вы знаете кривизну пространства-времени, она подскажет каждому кванту материи и энергии, как двигаться в этой Вселенной. Это сложный танец, но уравнения поля Эйнштейна достаточно полны, чтобы дать нам эту информацию для любого возможного распределения материи.
Конечно, эту система из 16 связанных дифференциальных уравнений, лишь 10 из которых независимы друг от друга, становится тем сложнее записать (не говоря уже о её решении), чем сложнее распределение материи и энергии. Однако, если мы сделаем некоторые упрощающие предположения, иногда можно получить точные решения для некоторых идеальных случаев.
Во всех направлениях, куда бы мы ни посмотрели, мы видим, что Вселенная примерно одинакова: звёзды и галактики повсюду, приблизительно в одном количестве, во всех местах и областях пространства. Если представить, что вся Вселенная обладает этими свойствами, то есть является изотропной (одинаковой во всех направлениях) и гомогенной (одинаковой во всех областях), то можно очень просто описать глобальное пространство-время и записать решение для такой конфигурации пространства-времени. Структура пространства-времени далее прямо приводит к набору уравнений, предсказывающих, как будет эволюционировать Вселенная: это и есть уравнения Фридмана.
Проще говоря, первое из этих уравнений содержит всего четыре важных члена, каждый из которых говорит нам нечто существенное о Вселенной, которая, по крайней мере в среднем на больших космических масштабах, одинакова везде и во всех направлениях.
В левой части стоит член, представляющий изменение масштаба Вселенной, делённое на сам масштаб; это определение параметра Хаббла (точнее, квадрата параметра Хаббла), который определяет, как Вселенная расширяется или сжимается со временем.
В правой части первый член представляет всю материю и энергию, находящиеся во Вселенной во всех их различных формах: обычная материя, тёмная материя, излучение, нейтрино и т.д.
Второй член в правой части представляет глобальную кривизну пространства-времени и указывает, является ли Вселенная открытой (система отрицательной кривизны), закрытой (система положительной кривизны) или пространственно плоской (система нулевой кривизны).
Третий и последний член в правой части — это космологическая постоянная Эйнштейна, которая определяет энергию, присущую самой ткани пространства; то есть ту, которую нельзя отделить от самого пространства.
Однако наиболее поразительным в этом уравнении являются его следствия. Если у нас есть Вселенная, равномерно заполненная любыми типами материи и энергии, независимо от кривизны или значения космологической постоянной, наша Вселенная не может и не должна быть статичной. Она обязана либо расширяться, либо сжиматься, и какой именно процесс происходит, можно узнать только путём измерений.
Итак, допустим, мы проводим такие измерения Вселенной. Мы измеряем скорость расширения или сжатия в настоящий момент, а также то, как эта скорость изменялась со временем (и изменялась ли вообще). Мы определяем, какие типы материи и энергии присутствуют, и сколько каждого типа имеется. Мы измеряем степень пространственной кривизны или обнаруживаем, что Вселенная плоская в пределах точности наших измерений. И мы, наконец, измеряем космологическую постоянную, которая ведёт себя как форма энергии, плотность которой остаётся постоянной независимо от того, как меняется масштаб Вселенной со временем.
Что ещё нам даёт это уравнение Фридмана?
Всю историю Вселенной, как прошлую, так и будущую. Оно позволяет сделать вывод, если Вселенная расширяется, насколько горячими и плотными были материя и энергия в любой момент прошлого нашей Вселенной. Если у нас есть излучение, оно позволяет определить, когда:
стало слишком горячо, чтобы могли образоваться нейтральные атомы,
стало слишком горячо для формирования атомных ядер,
стало слишком горячо для возникновения отдельных протонов и нейтронов,
Вселенная спонтанно создавала пары частиц материи/антиматерии,
и даже прийти к выводу, что Вселенная началась с горячего, плотного, быстро расширяющегося состояния: того, что сегодня мы называем горячим Большим взрывом.
Это само по себе невероятно впечатляет. Но есть нечто гораздо большее! Первое уравнение Фридмана также позволяет количественно оценить, насколько сильно свет от далёкого объекта будет смещён в красную сторону (или синюю) в расширяющейся (или сжимающейся) Вселенной. Если мы знаем скорость расширения (или сжатия) и внутренние квантово-механические свойства атомов, мы можем измерить удалённый объект и рассчитать, насколько серьёзно свет будет изменён эволюцией пространства-времени внутри Вселенной.
Это то, что мы называем законом Хаббла. Другими словами, хотя закон Хаббла был получен эмпирически, то есть определён исключительно на основе наблюдений, независимо от лежащей в основе теории, он может быть выведен исключительно из этого важнейшего уравнения: и это триумф теоретической астрофизики.
Хотя именно Хаббл первым измерил расстояния до галактик вне Млечного Пути, гораздо менее известный астрофизик Жорж Леметр первым собрал все кусочки головоломки о нашем космическом происхождении. Работая в рамках уравнений Фридмана и используя ранние опубликованные данные о расстояниях от Хаббла, его коллеги Хьюмасона, а также данные красного смещения из более ранних наблюдений Весто Слайфера, Леметр:
вывел закон Хаббла,
сделал первую оценку скорости расширения Вселенной,
и пришёл к потрясающему выводу, что Вселенная не вечна, а обрела своё начало конечное время назад, с горячего Большого взрыва.
Это произошло ещё в 1927 году, и после отправки Леметром письма со своими выводами Эйнштейну, последний ответил довольно пренебрежительно (и ошибочно): «ваша математика верна, но [ваша] физика отвратительна». Потребовалось некоторое время, пока Говард Робертсон (в 1928 году) и, наконец, с большим шумом, сам Хаббл в 1929 году, самостоятельно установили эти ключевые связи, внеся идею расширяющейся Вселенной в научный мейнстрим.
Первое уравнение Фридмана не только открывает нам, какой была Вселенная в далёком прошлом, но оно может использоваться и для прогнозирования развития Вселенной в будущем. Нужно понимать, что самый мощный тип уравнений во всей физике — это дифференциальные уравнения, и именно таким является первое уравнение Фридмана.
Почему же дифференциальные уравнения так важны?
Потому что именно такие уравнения позволяют нам, если мы знаем, как любая физическая система ведёт себя в любой конкретный момент, эволюционировать нашу систему либо вперёд, либо назад во времени: к следующему моменту или к предыдущему. Но истинная сила дифференциального уравнения проявляется, когда мы достигаем этого последующего или предшествующего момента, потому в результате мы имеем то же самое уравнение, только с новыми значениями физических свойств системы в этот момент, и уравнение снова скажет нам, что произойдёт в следующий момент: вперёд или назад во времени.
Таким образом, первое уравнение Фридмана позволяет нам как проследить историю Вселенной назад во времени настолько долго, насколько применимо это уравнение, так и продвинуться вперёд во времени аналогичным образом. Предполагая, что резких, колоссальных изменений в типах (или видах) энергии, составляющих Вселенную, не происходит, измерение Вселенной такой, какая она есть сегодня, позволяет нам сделать вывод о её окончательной судьбе.
И всё же, даже учитывая всё то, что мы уже назвали, первое уравнение Фридмана ещё не закончило свою работу. В среднем, на самых крупных космических масштабах, Вселенная действительно изотропна и гомогенна. Если мы нарисуем сферу диаметром около ~10 миллиардов световых лет вокруг любого региона нашей наблюдаемой Вселенной, мы заключим в неё лишь около 0,1% объёма видимой Вселенной. И всё же, будь то самое плотное скопление галактик в космосе или самая разреженная космическая пустота, если мы сложим всю материю и энергию внутри этой сферы, мы получим одно и то же значение с точностью ~99,99%. Вселенная, на самых больших масштабах, оказывается равномерной в среднем с точностью 29 999 частей из 30 000, с отклонениями всего 1 часть из 30 000.
Однако это не верно на меньших космических масштабах. Если спуститься ниже, к классам объектов вроде скоплений галактик, групп галактик, отдельных галактик или даже меньше, к звёздным скоплениям, отдельным звёздным системам или даже изолированным звёздам и/или планетам, мы обнаружим, что Вселенная удивительно неоднородна.
Угадайте, что?
Первое уравнение Фридмана позволяет нам вывести степень этой неоднородности! Оно позволяет количественно оценить отклонение от изотропии и гомогенности на любом космическом масштабе в любое время. Добавляя неоднородные (т.е. неравномерные) возмущения поверх равномерного фона, мы можем вывести наличие и рост космических структур.
Существует ряд людей, которые ещё в ранние дни формирования космологии как науки беспокоились, что предположение о равномерности Вселенной не было достаточно обоснованным. Есть всё ещё немало физиков (хотя среди них очень мало работающих астрофизиков как в теоретической, так и в наблюдательной областях), которые опасаются, что Вселенная может быть слишком неоднородной, чтобы первое уравнение Фридмана применялось к нашей Вселенной без учета того, какая она есть на самом деле.
Дело в том, что если вы обеспокоены этим, есть вопросы, которые вы должны разумно задать:
Существует ли предпочтительная система отсчёта?
Вращаются ли галактики чаще по часовой стрелке, чем против?
Есть ли доказательства, что квазары существуют только при кратных значениях красного смещения?
Отклоняется ли реликтовое излучение от спектра чёрного тела?
Существуют ли структуры, слишком большие, чтобы объяснить их в вселенной, которая в среднем равномерна?
Хотя большинство тех, кто ставит под сомнение однородность Вселенной, отказываются это признавать, правда заключается в том, что мы постоянно проверяем и тестируем эти предположения. Если кратко, то, несмотря на периодические утверждения о сохранении некоторых крупных неоднородностей, ни одно из них не выдержало тщательной проверки, и уж тем более ни одно не было доказано как статистически значимое и не вызывающее сомнений.
Единственная заметная система отсчёта — та, где остаточное свечение Большого взрыва выглядит равномерным по температуре. Галактики одинаково часто бывают «левыми» и «правыми», где бы мы ни взяли справедливую выборку. Красные смещения квазаров определённо не квантованы. Излучение от реликтового излучения — самый совершенный спектр чёрного тела, который мы когда-либо измеряли. А большие группы квазаров и гамма-всплесков, которые мы обнаружили, вероятно, являются лишь псевдоструктурами, а не гравитационно связанными в каком-либо значимом смысле.
Если первое уравнение Фридмана действительно, то мы можем не только определить происхождение и дальнейшую судьбу нашей Вселенной, но и вывести всевозможные свойства Вселенной в любой момент времени.
Мы можем определить относительную важность всех различных форм материи и энергии в любой момент космической истории.
Мы можем определить абсолютную плотность каждого компонента Вселенной в любой момент нашей космической истории.
Мы можем определить как скорость расширения, так и изменение скорости расширения во времени в любой момент космической истории.
Мы можем определить все различные «эпохи», через которые прошла наша Вселенная, включая периоды доминирования излучения, тёмной материи и тёмной энергии.
И если бы существовали другие компоненты Вселенной, которые когда-либо доминировали, такие как нейтрино, обычная материя, космические струны или что-то ещё более экзотическое, мы смогли бы определить и это тоже. Наблюдательно мы можем вывести, насколько большим казался бы объект или насколько ярким он выглядел бы в зависимости от того, насколько далеко он находился, когда испускал свой свет в расширяющейся Вселенной. Практически любое свойство, которое мы хотели бы знать: красное смещение, расстояние, скорость расширения, время взгляда назад и т.д. может быть выведено из чистой математики, начинающейся с одного этого уравнения, уравнения Фридмана.
Разумеется, есть пределы и у возможностей первого уравнения Фридмана. Оно не может точно описать происходящее в областях пространства, которые больше не расширяются, например, в гравитационно связанных структурах, таких как галактики и группы галактик. Также оно не может описать, что происходило при резких переходах в содержании энергии Вселенной, таких как конец инфляции и начало горячего Большого взрыва. Но с самых ранних моментов, когда начал действовать горячий Большой взрыв, до самых далёких будущих времён, насколько мы считаем себя способными экстраполировать, первое уравнение Фридмана действительно является самым важным уравнением во всей Вселенной.
Уравнения Фридмана, и в частности первое уравнение Фридмана, которое связывает скорость расширения Вселенной с суммарным количеством всех различных форм материи и энергии внутри неё, известны уже целых 100 лет, и учёные применяют его ко Вселенной почти столько же времени. Оно показало нам, как Вселенная расширялась на протяжении своей истории, и позволяет нам предсказать нашу окончательную космическую судьбу, даже в сверхдалёком будущем.
Но мы можем быть уверены в правильности наших выводов лишь до определённого уровня достоверности: если произойдёт резкое изменение состава Вселенной, тогда любые выводы, которые мы сделали о нашем будущем, больше не будут корректными. За пределами ограничений наших данных мы всегда должны оставаться скептиками относительно даже самых убедительных выводов. За пределами известного наши лучшие прогнозы могут оставаться лишь спекуляциями до тех пор, пока данные наблюдений и высококачественные измерения не подвергнут эти идеи единственному тесту, который имеет значение: столкновению с реальностью самой Вселенной.
Эта статья была впервые опубликована в июне 2022 года. Обновлена в 2025 году.
novoku
Статья отлично выполняет свою просветительскую задачу: он показывает, что современная космология — это не набор абстрактных догадок, а строгая вычислительная дисциплина, где одно дифференциальное уравнение объединяет физику элементарных частиц ранней Вселенной с поведением сверхскоплений галактик.
vadimr
Офигеть какая строгая вычислительная дисциплина. В этом дифференциальном уравнении коэффициенты подгоняются под результат. У программистов такие переменные, как Λ, называются "грязный хак".
95% материи во Вселенной, согласно этой строгой вычислительной дисциплине, приходится на тёмную материю и тёмную энергию, экспериментально не обнаруженные и не имеющие физического смысла, нужные только для того, чтобы формулы сходились.
vanxant
Темная материя экспериментально обнаружена, именно как явление в целом, а не конкретные её составляющие. По кривым вращения звёзд в галактиках, по вращению галактик друг вокруг друга в скоплениях, по гравитационному линзированию — все эти способы "взвешивания" говорят, что галактики весят в несколько раз больше, чем видимые в телескопы составляющие их звёзды.
vadimr
Так это не тёмная материя экспериментально обнаружена, а факт несоответствия силы притяжения ожидаемой по обнаруженной массе. Которое теоретически можно объяснить существованием тёмной материи, но экспериментально, как реальный физический объект, её никто не наблюдал.
Почему, кстати, когда мне взвешивают килограмм черешни на рынке, то я получаю именно килограмм черешни, хотя астрофизик должен был бы мне продать 160 грамм черешни и 840 грамм невидимой тёмной материи? Конечно, барионное вещество неравномерно по плотности, но почему тёмная материя не уплотнена вместе с ним?
0serg
Если бы темная материя заметно взаимодействовала с барионным веществом, то она не была бы темной, мы бы ее заметили по этому взаимодействию.
А то что не взаимодействует с барионным веществом - свободно провалится сквозь весы и под действием гравитации улетит к центру Земли. После чего по инерции пролетит дальше и выйдет на другой стороне. И в большинстве случаев - улетит обратно в космос.
vadimr
Хорошо, не будем вдаваться в тонкости разных способов взвешивания и упростим вопрос: почему Солнце гравитирует в соответствии со своей барионной массой, а галактики – нет? Откуда эффект масштаба?
И почему, кстати, чёрные дыры не прирастают тёмной материей?
ksbes
На Солнце - тёмной материи мало.
Чёрные дыры - прирастают. Есть даже теоритическое описание “тёмных чёрных дыр” - когда ЧД образуется при столкновении и коллапсе тёмной материи.
Но вообще соглашусь что ТМ - это костыль. Но если более лучшего нет - то почему бы не жить “по-Птоломеевски”?
kauri_39
А откуда возьмётся более лучший вариант объяснения, если все согласны жить с "Птолемеевской космологией"? Надеюсь, многие здесь понимают, что усиливать гравитацию тёмной материей, не зная природы гравитации, это ошибка? И такой же ошибкой является введение тёмной энергии, поскольку она не объясняет причину расширения Вселенной. Она описывает следствие этой причины - расширение пространства-времени во все стороны. Как и ОТО описывает лишь следствие природы гравитации - искривление пространства-времени в сторону материи. Искать частицы тёмной материи - для кого-то интересное занятие, но часть средств лучше бы направить на выявление тех процессов, следствиями которых является гравитация и расширение Вселенной.
black_warlock_iv
Природа гравитации хорошо известна: это калибровочное поле тензорного ранга (спина 2).
kauri_39
Это не природа гравитации, а вариант описания её следствия. Есть более простой вариант описания её следствия - сила всемирного тяготения. Этой силы не хватает для удержания галактик в скоплениях.
black_warlock_iv
Это именно природа гравитации. Все следствия вытекают из её природы.
kauri_39
А что тогда является самой гравитацией, если её выражать не как силу притяжения, а как искривление метрики пространства-времени в сторону массивного тела? Опять "калибровочное поле тензорного ранга"?
Возьмите такую аналогию: вращение воды над сливным отверстием. К центру воронки, вращаясь, движется вода и плавающие в ней мелкие предметы. Описание движения воды по спирали к центру воронки - это одно, а причина или природа такого движения - это другое. Так и гравитация - это эмерджентное явление. Не следует путать само явление и его причину, природу.
black_warlock_iv
А что вы называете “самой гравитацией”? Обычно ей называют комплекс явлений или, говоря иначе, силу природы.
Причина этих явлений — существование калибровочного поля спина 2. Как только вы постулируете существование такого поля, вы получаете как следствие весь комплекс явлений, называемый гравитацией.
На данный момент гравитация не рассматривается наукой как эмерджентное явление. Но потенциально возможно, что пространство-время эмерджентно, а вместе с ним и гравитация.
ksbes
… вы обязаны предъявить гравитон. Или, очень мягко выражаясь, признать свои слова неподтверждённой гипотезой. Ибо поля спином не обладают, даже калибровачные - только кванты таких полей.
А пока гравитона нет, и в рамках ОТО - и не предвидется (пространство - это не поле так-то), то объяснять всё надо иным способом.
black_warlock_iv
Я нигде не говорил, что поле обладает каким-нибудь спином. “Поле спина 2” совсем не означает, что у поля есть спин и он равен 2.
Объяснять надо другим способом только если гравитона нет в природе (и то под вопросом насколько сильно другим). А то что он пока не открыт не означает что его нет.
kauri_39
Я философ, поэтому математические абстракции, в частности, калибровочные поля с гравитонами не постулирую. У меня есть проверяемая эволюционная модель мира, в ней два исходных постулата: множественность цивилизаций и множественность вселенных. Всё остальное выводится логическим путём.
Но вначале методом исключённого третьего определяется - чем является 3-мерное пространство: пустотой или средой. Пустота - это абсолютное ничто, а среда - нечто, способная влиять на поведение материи, а материя - влиять на среду. Зная свойства пространства-времени в ОТО и свойства физического вакуума в КТП, пространство определяется как среда.
Дальше выясняются свойства среды - её строение и плотность. Что следует из равенства пассивной гравитационной массы тела и инертной массы тела? Если тело, ускоряясь в среде без гравитационного поля, приобретает вес, равный весу неподвижного тела в среде с гравитационным полем, то это значит, что поле - это движущаяся с тем же ускорением среда, втекающая в активную гравитационную массу.
О плотности среды говорит опыт Ньютона: она сообщает одинаковое ускорение свинцовой дробине и перу в колбе с откачанным воздухом. Значит, среда плотнее любой материи. Психологически это трудно принять, но это наши проблемы.
Почему тела не вязнут при движении в плотной среде? Потому что тела только в покое поглощают среду равномерно со всех сторон, создавая своё гравполе. А если тело ускоряет внешняя сила и этим создаёт перепад плотности среды, то тело начинает поглощать среду асимметрично - больше по курсу своего движения. И по инерции продолжит это делать уже после окончания ускорения. В итоге тело само разрежает среду больше перед собой и движется вперёд расширением более плотной среды сзади себя. Из этого следует, что пространство как среда состоит из плотных, взаимно сжатых квантов среды.
Возникают вопросы - что такое кванты среды, и куда они деваются, когда материя их поглощает? Ответы даёт эволюционная модель мира. Множественность вселенных, которые расширяются навстречу друг другу, ведёт их к взаимному торможению и сжатию. Из них образуется плотная квантованная среда вселенной следующего масштаба пространства и времени. И таких вселенных в вечном и бесконечном мире тоже множество, из них образуются вселенные очередного масштаба. Соответственно среда нашей Вселенной состоит из взаимно сжатых вселенных предыдущего масштаба. Бесчисленные масштабы вселенных составляют 4-е, масштабное измерение. Это приёмник квантов среды, поглощаемых материей. И источник новых квантов среды, которые постоянно поступают во Вселенную и вызывают её наблюдаемое расширение.
В принципе, это космология Бернхарда Римана, только для стационарной Вселенной его времени должен соблюдаться баланс выводимых из неё квантов среды - эфира - и поступающих обратно. В современной расширяющейся Вселенной такой баланс не нужен. Риман установил геометрическое следствие для своего механизма гравитации - пространство вокруг массивного тела, в которое втекает эфир, имеет риманову геометрию.
Риманова космология, исправленная на расширение Вселенной, проверяется элементарным образом. Мы знаем о ячеистом распределении материи во Вселенной. Из него следует, что плотность среды больше в пустотах между скоплениями галактик и меньше в скоплениях. Следовательно, более плотная среда из пустот будет расширяться и втекать в скопления, выводясь через их материю в 4-е измерение. Но физика описывает лишь конечную часть этого движения - ускоренное движение среды в материю. Оно описывается как сила всемирного притяжения или как искривление пространства-времени. А движение эфира из пустот с малым ускорением, но с большой скоростью втекания в скопления галактик никак не учитывается. Оно будет оставлять в скоплениях только быстро движущиеся галактики, которых не удержит одно лишь ньютоновское притяжение. Такие галактики и наблюдаются. Мыслящим по инерции физикам приходится увеличивать известную им силу гравитации путём введения незримой тёмной материи.
Среда из пустот, остающаяся после вывода её части через материю скоплений, вызывает расширение Вселенной - раздвигает скопления галактик. Спасибо за внимание.
black_warlock_iv
Сомневаюсь, что вы философ. Ну-ка, отвечайте не подсматривая никуда: тропы — это партикулярии или универсалии?
kauri_39
Первый раз вижу эти слова. У меня нет философского образования, я дилетант. По образованию - техник-океанолог. Но кроме него есть ещё призвание...
black_warlock_iv
Есть мнение, что прежде чем называть себя философом надо хотя бы знать, чем занимается философия, какие в ней открытые вопросы, проблемы. Конечно, это всего лишь мнение.
Пытаться совершить переворот в физике, не зная что такое поле, это тоже конечно, весьма.
ksbes
Я не философ. И я не подглядываю. Но чисто по семантике корней и суфиксов: Универсалии: универсальные понятия/истины - верные для всех. Партикулярии: (парт - часть) понятия/истины верные для в определённых условиях или тольок для кого-то.
Для занятия философией (опять-таки чисто по семантике корней) необходимо одно и только одно свойство - любовь к знаниям!
0serg
Темная материя в галактике ведет себя как газ. Она не сосредоточена в одном месте а размазана по всей галактике, свободно перемещаясь сквозь обычную материю. При этом плотность этого газа чрезвычайно мала (порядка 5e-16 грамм на м3 в нашей Солнечной системе) и начинает существенно влиять на что-то лишь на достаточно больших масштабах где объем становится достаточно большим для того чтобы в нем при этой плотности стало достаточно много массы. В масштабах Солнечной системы общая масса темной материи составляет примерно 1 триллионную часть от общей массы.
Черные дыры прирастают темной материей, но медленно, ибо плотность газа низкая.
vanxant
Одно из возможных объяснений, что ТМ представлена очень лёгкими массивными частицами. Настолько лёгкими, что их длина волны измеряется тысячами световых лет. Тогда эффект их наличия будет заметен только в масштабах галактик, но не звёздных систем (тупо вероятность обнаружить такую частицу внутри Солнечной системы бесконечно мала).
Но мне кажется, что не до конца подсчитаны обычные объекты - от нейтрино до нейтронных звёзд, холодных белых карликов и звездных ЧД. Лиго кстати говорит, что ЧД примерно в 10 раз больше, чем ожидалось (их должно быть примерно столько же, сколько НЗ, а по факту более чем 10х).
avshkol Автор
Точнее, обнаружено искривление пространства-времени неизвестной природы. Одно из предположений - это частицы, которые не взаимодействуют посредством электромагнитных и ядерных сил, но, поскольку они обладают энергией и/или массой, то они искривляют пространство.
Другое возможное объяснение - многочисленные мелкие (по размерам) черные дыры, почему-то не испарившиеся (или испаряющиеся крайне медленно).
Dmitry_Dor
А у космологов это называется Антропный принцип.
/sarcasm
rudnyi
У Поппера и Лакатоса это называлось спасением теории путем введения гипотезы ad hoc.
avshkol Автор
Нет, здесь нет никаких грязных хаков.
Есть уравнение Фридмана, мы берем наблюдаемую материю и энергию (их среднюю плотность), в т.ч. косвенно наблюдаемую материю через наблюдаемое искривление пространства (темная материя), а также наблюдаемый факт разлета галактик, чем дальше, тем быстрее, а также наблюдаемый факт плоскости Вселенной, подставляем и считаем.
vadimr
Что мы считаем-то? В чём предсказательная сила? Просто аппроксимировали наблюдаемые данные, подогнав взятые от фонаря коэффициенты в придуманной от фонаря формуле. Чем это лучше сплайна?
0serg
Тем что это с формулами общей теории относительности согласуется.
vadimr
Любая аппроксимация реальных данных будет согласовываться с описывающими их формулами с заданной точностью.
Квантовая механика зато вот не согласуется с ОТО, ну и что?
0serg
Видите ли в чем дело, некоторые формулы описывают сразу много явлений. Их мы и называем законами физики. Когда в уже существующую формулу вписываются новые наблюдения - это называют подтверждением закона. Законы физики хороши тем что их можно с высокой степенью уверенности экстраполировать на ситуации для которых прямых данных мы пока не имеем.
vadimr
Согласен с вами. На какую ситуацию можно экстраполировать описанное уравнение?
0serg
Уравнения ОТО Эйнштейна? На большую часть орбитальной механики.
vadimr
Уравнение Фридмана.
black_warlock_iv
Оно не является фундаментальным, это следствие ОТО.
ksbes
… а то что не сходится - засовываем в лямбду. Это и есть суть “грязного хака”: теория не сходится с экспериментальными данными - добавим ещё одно слагаемое “эпицикла” в уравнение!
Ряд Тейлора (или Фурье) может аппроксимисровать любую непрерывную ограниченную функцию. Давно доказанно. Понабрасав сотню и более эпициклов система Птелемея может ретро-“предсказывать” положение планет с любой заданной точностью на любой заданный промежуток времени.
noldo
с забросаной всяким хламом системой птолемея у тебя не будет законов хоть как то работающих в других системах..
dimas846
Странно обвинять физику, что формулы и константы подгоняются под результат, то есть под объективную реальность. А как иначе то? Люди наблюдают за природой и пытаются описать ее формулами. Если какой либо эксперимент дает результат противоречащий формуле - меняют формулу. Может оказаться, что все формулы неправильные, но пока других нет, пользуемся теми, что есть
DenSigma
Нет, это не так работает.
В глубоком обучении мы строим модель на обучающихся данных Потом проверяем модель на тестовых данных. И потом применяем эту модель на рабочих данных.
В астрономии, в частности, Кеплер, строил свою модель движения планет, отталкиваясь от движения Марса вокруг Солнца. Ньютон проверил его модель на других планетах. А использовали эту модель, уже при открытии Нептуна - чисто расчитав его положение.
Вот эта "модель" Фридмана - ну построили вы ее на наблюдаемых данных, заложили в нее "эпициклы". На каких непересекающихся с обучаемой выборкой вы ее проверили? Не проверяли? И никаких новых данных вы не расчитали на новых входных данных?
Читаешь историю этой космологии - начинаешь ржать. "Слепили модель, но она не соответствует наблюдаемым результатам. Добавим темную материю, чтобы совпадали наблюдения. Отлично!" Через сколько-то лет наблюдений выясняется, что расширение ускоряется. Опять формула не соответствует модели. "Добавим еще один член - темную энергию! Она будет дополнительно расталкивать галактики". Самим-то не смешно?
Проблема космологии в том, что формулы строятся на одном-единственном объекте - нашей вселенной. Нет возможности применить ее к другим вселенным и проверить модель. С тем-же успехом можно объяснять нашу вселенную волей Бога.
dimas846
Да, в этом то я с вами согласен, космологию сложно (вероятно невозможно) проверить экспериментально. Но наука пытается это как то все же описать "законами". Слепили модель и теорию. Видят - вселенная расширяется (их теории это не противоречит), вводят некий фактор - темную энергию. Пока неизвестно, что это.. некий "черный ящик", нечто, что расширяет вселенную. Пока это начало пути изучения. Может потом "темную энергию" разделят на составляющие, переименуют, или вообще отменят. К самому процессу и методу изучения этого "неизучаемого" претензий нет, он кажется вполне научный. Может просто человечеству это в принципе не постичь и по этой причине все попытки выглядят смешно.
noldo
темная материя и энергия как раз таки эксперементально потверждены стопицот раз и обнаружены, в лаборатории размером с галактику/скопления галактики...то что их пока не могут найти на столе в какомнибудь нии...ну как бы в 18 веке попытки найти частицы света тоже были, инструментов не хватало и не те...
и да эти названия и пересенные пока точно работающие костыли с неизвестной природой... может и не мвтерия вовсе и никакая не энергия но надоже квк то обозвать вполне себе наблюдаемые яаления, а то что их можно еще и к цифрам подвязать с вполне вменяемым результатом, подтвержденым наблюдениями так вобще хорошо..... или что?забыть все это, задвинуть под диван? или как?
rapidstream
Проект начали заполнять ИИ говноботы со своими бесмысленными комментариями.