Comments 21
Столько бесполезных слов и ни одного уравнения Фридмана.
Действительно ли Галактики чаще по часовой стрелке, чем против часовой?
Если это ответ то - весьма банальный..и неправомерный.
Если это вопрос отвечу:
Во Вселенной и (вселенной) существуют Законы природы.Не умопстроительные математические абстракции а именно реальные физические законы.
Из них вытекает следующее:
Вращение небесных тел всегда ОДНО И ТО ЖЕ..Т.е. не имеет на ни Левого ни Правого вращения.
Способ определения "направления вращения" зависит от точки зрения наблюдателя..
Пример для понимания:
Велосипедное колесо вращается (в какую бы сторону вы его ни закрутили) но для разных наблюдателей (справа и слева) результаты будут одинаковы.Вывод - вращение небесных и тел (и тел в инженерной практике) - всегда = просто ВРАЩЕНИЕ..И никаких "левых-правых" в Природе нет.
Об об этом говорил давно тов.Ньютон.
Вопрос такой, если "первое уравнение Фридмана, которое связывает скорость расширения Вселенной с суммой всех различных форм материи и энергии в ней" количество материи и энергии не меняется, может только преобразовываться, растягиваться в объеме,
Тогда почему Вселенная расширяется? Значит, что -то меняется? Что?
Раньше думали, что Вселенная - это пустота, в которой материя разлетается по инерции от Большого взрыва. Противодействует такому разлёту только гравитация материи. Поэтому суммарная масса материи (+ энергия) определяет, что победит - или инерция разлёта, или тормозящая разлёт сила гравитации, если масса материи больше критической. Фридман выразил гравитацию материальных сред как сумму их плотности и утроенного давления. Природа гравитации была неизвестной, поэтому описывалось только её геометрическое следствие - сжатие метрики пространства-времени.
Потом оказалось, что Вселенная расширяется с ускорением - скопления галактик разлетаются всё быстрее. Пришлось срочно искать противодействующую гравитации силу с обратным геометрическим следствием. Тогда и придумали изменить формулу Фридмана - присвоить давлению отрицательный знак. Так на бумаге получилась среда материи (или энергии), обладающей отрицательной гравитацией. Природа этой антигравитации тоже была неизвестной, но формально она вызывала расширение метрики пространства-времени. Эту среду называли вакуумом Эйнштейна-Глинера, а теперь называют тёмной энергией.
Оставалось найти плотность антигравитационной тёмной энергии. Она должна быть большей, чем плотность всех сред, обладающих гравитацией. Но не должна превышать того значения, при котором определяемая ею сила антигравитации раздвигает скопления галактик с наблюдаемой скоростью. Поэтому если средняя по Вселенной плотность барионной материи имеет порядок 10^-28 кг/кубометр, то плотность тёмной энергии должна иметь порядок 10^-26 кг/кубометр. Причём она должна быть постоянной во времени и в пространстве. С такими свойствами сложно найти реального кандидата на роль тёмной энергии. Физический вакуум, открытый квантовой физикой, не подходит для неё из-за своей высокой плотности энергии. Так возникла проблема космологической постоянной (значения плотности тёмной энергии - Лямбды в уравнениях ОТО). В ней почему-то обвинили квантовую теорию поля, у которой получается "неправильный" вакуум.
Для решения проблемы с тёмной энергией, а заодно и проблемы с тёмной материей, нужно вернуться к пониманию природы гравитации и природы антигравитации, которые были предложены Бернхардом Риманом. Он предположил, что пространство - это не пустота, а плотная среда (эфир). Гравитация - это ускоренный сток среды в материю, через которую она выводится в пространство большей размерности, в его особое 4-е измерение. В это пространство "вложена" наша Вселенная. Из него во Вселенную постоянно и повсеместно поступают кванты этой среды - для сохранения её неизменного объёма, как тогда полагали. Но теперь мы скажем - для ускоренного расширения Вселенной. И поступают кванты уже не эфира, а физического вакуума. Тогда не абсолютная плотность энергии вакуума задаёт скорость разлёта скоплений, а скорость поступления новых квантов вакуума в его существующий вселенский объём.
Доказывается такая космология наблюдениями за скоростью вращения скоплений и галактик. Поскольку в них сконцентрирована основная масса материи, то их вакуум будет иметь меньшую плотность, чем вакуум войдов - пустот между сверхскоплениями галактик. Значит, плотный вакуум войдов, расширяясь, будет не только "раздувать" сверхскопления - раздвигать их скопления, но и втекать в них и в их галактики, выводясь через их материю в 4-е измерение. Этот поток вакуума будет сообщать вращающимся объектам в скоплениях и в галактиках дополнительное центростремительное ускорение - к тому, что создаётся их взаимным притяжением по формулам Ньютона/Эйнштейна. Значит, они будут вращаться быстрее, чем если бы их удерживало только взаимное притяжение. Что и наблюдается в реальности. Но это пока объясняют наличием у них гипотетической тёмной материи, гравитация которой должна давать дополнительное центростремительное ускорение. Частицы тёмной материи ищут, но, как видим, напрасно.
Спасибо, понятней не стало.
Геометрия Римана позволяет предположить любые поверхности Вселеной, все процессы внутри Вселеной можно допустить любые процессы и эффекты, образование материи -антиматерии, перетекание в друг друг, материи-антиматерии-энергия-антиэнергия.
Но Вселенная остается замкнутой или она не замкнута, откуда-то из внешнего пространства за границами Вселеной поступает нечто, что приводит к раздуванию Вселенной:
"В это пространство "вложена" наша Вселенная. Из него во Вселенную постоянно и повсеместно поступают кванты этой среды - для сохранения её неизменного объёма, как тогда полагали. Но теперь мы скажем - для ускоренного расширения Вселенной."
Но там же нет пространства-времени?
Пространство-время - это математическая модель, объединяющая 3 пространственных и 1 временное измерение. То есть это не физический объект, а математическая абстракция. Говоря по аналогии, это рыбацкая сеть, которая изгибается ускоренным потоком воды. Так по Риману течёт вакуум в материю, выводясь через неё в пространство большей размерности. И если вокруг материи нарисовать координатную сетку (геодезические линии), то они, как сеть, изогнутся в сторону материи. Что и отражает геометрия Римана: треугольник с материей в центре имеет сумму углов больше 180 градусов. Когда к искривлению 3-х пространственных измерений добавляется искривление временного измерения (хода времени), то тело начинает двигаться к материи - к источнику гравитации, потому что движение происходит не только в пространстве, но и во времени - из прошлых координат в будущие. И уже можно не заморачиваться на понимание физической природы гравитации - что там куда течёт и куда впадает. Эйнштейн так и сделал, всё математически верно описал, но только - для масштабов, где действует только геометрия Римана - вокруг массивных тел. Для войдов, видимо, уже нужна геометрия Лобачевского, где сумма углов треугольника меньше 180. Но лучше вернуться к описанию процессов движения вакуума от большей его плотности к меньшей.
Вселенная не замкнутая, поскольку она, как расширяющийся 3-х мерный объект, вложена в вечное и бесконечное 4-х мерное пространство. Есть аналогия этому объекту: 2-х мерная плёнка растений ряски, вложенная на границу воды водоёма и воздуха над ним. Плёнка расширяется, потому что из дополнительного для неё 3-го вертикального измерения к ней поступают молекулы и световая энергия - строительный материал для новых квантов плёнки - новых растений ряски. Плёнка расширяется свободно и ускоренно - как наша Вселенная, пока не упрётся в берега. Аналогом гравитации в ней является ускоренное движение ряски в пробитую в плёнке дырку. Постоянно живущая дырка, подновляемая бросками камней, это аналог тела с гравитацией. Как и в модели Римана, камни уносят кванты ряски в дополнительное вертикальное измерение - на дно водоёма. Две дырки, заданные так рядом, будут притягиваться из-за меньшей плотности плёнки ряски между ними - как по закону Ньютона. А дырки, заданные на расстоянии, будут удаляться, потому что новых квантов (растений) ряски между ними рождается больше, чем уносится через эти дырки на дно - как по закону Хаббла для скоплений галактик.
Гравитация - это ускоренный сток среды в материю, через которую она выводится в пространство большей размерности, в его особое 4-е измерение.
Тогда скорость на поверхности будет √2GM/R как и дилатация?
По-моему, скорость свободно падающего тела равна произведению ускорения свободного падения и времени, в течение которого это ускорение действует на тело. Вакуум равноускоренно втекает, например, в материю Земли и сообщает своё ускорение свободно падающим с ним телам. Такие тела служат индикатором гравитационного движения вакуума.
Дилатация - многозначный термин, в каком смысле он здесь применяется, что обозначает?
Не совсем, ускорение ещё и меняется. Поэтому тогда "гипотетически", вакуум не равноускоренно втекает, а обратно пропорционально расстоянию. А если, например, падать с постоянным ускорением в 9.8 м/с² на расстоянии R (радиус Земли), то на выходе мы получим скорость ровно √(2gR). Это можно сравнить с рогаткой, которая нас разгонит на выходе ровно до второй космической. Где R – это дистанция натяжения, а GM – сила (запас энергии). Вот мы на поверхности и "заряжены" на GM/R!
Например, для Земли GM — это примерно 4e14, (м³/с²) и если поделить на радиус R - 6 400 000 метров, то получим ~62.5e6 (м²/с²), и это ровно кинетическая энергия второй космической — 62.5 МДж/кг! Можно сказать, что мы уже обладаем этой энергией, точнее, должны её отдать, чтобы уйти (против потока). Тогда это наверное и можно рассматривать как движение в пространстве, которое течёт через поверхность. Но у нас же принцип эквивалентности! Тут можно ещё и Риндлера вспомнить. А значит, относительно наблюдателя на бесконечности, то есть вне гравитационного поля, мы будем неотличимы от ИСО с такой же скоростью.
Гравитационная дилатация – замедление времени на поверхности относительно часов на бесконечности dt/dτ = 1/√(1 - 2GM/c²R) в точности равна кинетической дилатации dτ/dt = √(1 - v²/c²) при скорости убегания (вторая космическая v = √(2GM/R)), а её кинетическая энергия – это ровно потенциальная на поверхности: mv²/2 = GM/R. Тогда скорость "потока" на поверхности и будет ~11.2 км/с. Наверное )
Но дело не в этом. Сила гравитационного напряжения g не зависит от абсолютного значения φ (гравитационного потенциала), а значит, и от скорости потока. Можно иметь 100 g и скорость убегания (или потока) 100 метров в секунду, а можно 1 g и скорость хоть 100 000 м/с при глубокой потенциальной, большом R. Значит, g зависит от градиента потенциала (g = -dφ/dr), который, в свою очередь, зависит от радиуса, а значит, от площади прохождения потока. Чем меньше площадь (меньше радиус), тем круче градиент, а это и есть, по сути, изменение g, которое не зависит от самой скорости.
Но я не настоящий сварщик, просто тема интересная, и было забавно услышать, что этой концепции уже больше 100 лет, что и не удивительно для тех "эфирщиков". Кручу иногда в голове эту небесную механику через поток. На самом деле это очень забавно, там получаются даже приливные тензоры, девиации геодезических. Но у меня нет единой концепции, стараюсь с разных сторон на это смотреть. Если, например, реверснуть поток, то интуитивно становится проще, где g уже не ускорение, а торможение, и лучше сразу в 4D, где поток и будет инерцией во времени. Но это уже другая история. Надо это перекурить и найти записи Римана, если они есть )
Я в математике профан, пользуюсь образной логикой. Знаю, что ускорение свободного падения с ростом расстояния от поверхности массивного тела снижается, но вывести формулу роста скорости падения тела с любого расстояния не могу. Для моих логических построений достаточно "видеть" рост скорости падения тела на Землю из точки Лагранжа. Вам, конечно, лучше найти записи Римана или Карла Пирсона, он как-то пришёл к формуле Ньютона от такой же поглотительной модели гравитации.
Гравитационная дилатация меня интересует как реакция фотонов на снижение плотности энергии вакуума. Они в ответ тоже снижают свою энергию - частоту. Помню пример: на орбите gps частота фотонов, излучаемых атомами цезия, равна 9192631775 Гц, а в менее плотном вакууме на Земле она равна 9192631770 Гц. Такое уменьшение энергии сопровождается замедлением скорости фотонов. Отсюда замедление всех процессов с их участием, что выражается в ОТО как замедление времени.
В моей модели мира фотоны - это разумные вселенные предыдущего масштаба пространства и времени. Для своего выживания в плотной среде они постоянно ликвидируют давящие на них кванты вакуума, и поэтому постоянно перемещаются на их место, что составляет для нас их световую скорость. Ликвидируемые кванты вакуума - это безжизненные вселенные предыдущего масштаба, их остатки переходят в пространство большей размерности. Чем больше разумных вселенных образуют фотон, тем больше его энергия/частота при неизменной скорости его перемещения. То есть фотоны разрежают перед собой вакуум и вызывают его приток к себе - создают своё гравитационное поле. Поэтому и другие частицы материи, которые в конечном итоге образованы из фотонов, тоже разрежают вакуум и создают гравполе. И массивные тела - тем более. Их разреженный вакуум для излученных в нём фотонов менее опасный, поэтому они снижают в нём частоту ликвидации его квантов - свою частоту.
Поглотительная модель гравитации в первую очередь доказывается эквивалентностью инертной и пассивной гравитационной массы. Вес тела, ускоряющегося в неподвижном вакууме, равен весу неподвижного тела в ускоряющемся вакууме, втекающем в активную гравитационную массу (при равенстве того и другого ускорения). Ещё она доказывается гравитационным покраснением фотонов (опытом Паунда и Ребки). Физика ещё придёт к описанию такой природы гравитации, ещё будет куча открытий по этой теме.
Помню пример: на орбите gps частота фотонов, излучаемых атомами цезия, равна 9192631775 Гц, а в менее плотном вакууме на Земле она равна 9192631770 Гц. Такое уменьшение энергии сопровождается замедлением скорости фотонов.
Когда смотришь на эти значения, то от всей этой магии и прецизионной точности небесной механики просто дух захватывает. Когда, зная лишь радиус и период, мы уже знаем всё. По сути, древние греки уже могли бы производить такие расчёты. Ради интереса заморочился с калькулятором и получил почти то же значение — 9192631774 Гц.
Но здесь важно понимать: частота цезиевых часов 9192631770 Гц — это и есть секунда, собственное время наблюдателя. И неважно, с какой скоростью он движется и в какой гравитационной яме находится — даже у горизонта событий чёрной дыры. Он всегда увидит именно это значение. А частота на спутнике — это уже сравнение с часами на Земле, которое ещё зависит от широты, ведь вращение Земли (скорость точки на поверхности) тоже вносит свой, хоть и небольшой, вклад через кинетику СТО.
Гравитационная дилатация меня интересует как реакция фотонов на снижение плотности энергии вакуума.
У меня тоже есть похожие идеи. Но это относительная плотность, что собственно и следует из СТО, где замедление времени можно причинно связать с продольным сжатием пространства при относительном движении — что Лоренц и сделал, пытаясь спасти эфир. А значит, и гравитационную дилатацию можно каузально связать со сжатием метрики (вакуума), что в точности соответствует псевдоримановой геометрии пространства-времени. Наверное )
Если взглянуть через модель потока (river model) на компоненты формулы Шварцшильда для разности хода часов: 1 - 2GM/c²r – v²/c², то справа — орбитальная скорость спутника, а слева — потенциал для этой высоты, умноженный на два. А это и есть квадрат скорости убегания, или скорость потока в этой точке в модели реки. Это уравнение и определяет вклад в дилатацию двух скоростей движения в пространстве.
Знаю, что ускорение свободного падения с ростом расстояния от поверхности массивного тела снижается, но вывести формулу роста скорости падения тела с любого расстояния не могу. Для моих логических построений достаточно "видеть" рост скорости падения тела на Землю из точки Лагранжа.
Если использовать модель реки, то там и не нужно ничего особо выводить. Скорость падения или потока будет обратно пропорциональна корню из расстояния: v = √(2GM/r). Можно, например, для Земли округлить GM как 4•10¹⁴ (четыреста триллионов). Тогда скорость потока, допустим, на расстоянии Луны (~300 000 000 метров) будет: √( (2 * 4•10¹⁴) / 3•10⁸ ) ≈ 1632 метра в секунду. Это и будет ваша скорость падения по течению на этом расстоянии. Где вы никуда не движетесь — просто висите в пространстве, а Земля "догоняет" вас с ускорением. И догонит она вас со скоростью √(2GM/R), а это уже 11,2 км/с! Если, конечно, убрать атмосферу )
Да, длительность секунды - это время, за которое у фотона, излучённого цезием в атомных часах на Земле, происходит 9192631770 колебаний электромагнитного поля. За это же время на орбите gps в более плотном вакууме тот же фотон будет иметь большую частоту - он успеет совершить на 5 колебаний больше. Но для наблюдателя на этой орбите секунда по принятому на Земле условию должна иметь то же число колебаний, что и на поверхности Земли. Поэтому его секунда укорачивается на 5 Гц до земного стандарта. И считается, что в космосе время течёт быстрее, а на "дне гравитационных колодцев" время замедляется.
Лоренц зря пытался спасти эфир Майкельсона. Его, создающего "эфирный ветер" для летящей сквозь него Земли, не существует. Есть эфир (плотная среда) Римана и Пирсона, который равноускоренно втекает в Землю - почти вертикально, немного закручиваясь по ходу её вращения (увлечение метрики вращающимся телом в ОТО). Такой эфир Майкельсон и Морли зафиксировать не могли - их интерферометры вращались в горизонтальной плоскости. Его зафиксировали Паунд и Ребки - как гравитационное покраснение фотонов, но объяснили это в рамках ОТО. Теперь эту среду называют физический вакуум.
Если Вам интересны математические упражнения, то можно, ориентируясь на известную скорость света, рассчитать количество квантов вакуума, их размеры и скорость их ликвидации фотонами, в результате чего они перемещаются в вакууме. Для нас это быстрые процессы в микромире, а относительно хода времени в фотонах - в разумных вселенных предыдущего масштаба пространства и времени - это длительные космологические процессы.
Я чайник! Для свободно падающего тела всегда выполняется закон сохранения энергии. То есть сумма кинетической и потенциальной строго равна нулю: 1/2mv² – GMm/r = 0. А это значит, что скорость будет убывать обратно пропорционально корню из расстояния 1/√r. Но в гидродинамике скорость потока убывает уже обратно пропорционально квадрату расстояния так же, как и g: 1/r². Это совершенно разные градиенты, там отличие будет на порядки! Например, при увеличении расстояния в 100 раз: скорость падения уменьшается в 10 раз, а потока уже в 10 000 раз. Поэтому такая модель даже для визуализации не подходит. Надо посмотреть, что там у Гамильтона в его "river model" ) https://arxiv.org/abs/gr-qc/0411060
Вселенная, как и любая физическая система в текущей реальности, стремится к состоянию с наименьшей энергией. Типа как сильно сжать в руке резиновый мячик и отпустить - он "расширится". Также и со Вселенной. Зачем для понимания этого нужен Эйнштейн, Фридман, тёмная энергия и пр. - я не догоняю.
Вопрос такой, если "первое уравнение Фридмана, которое связывает скорость расширения Вселенной с суммой всех различных форм материи и энергии в ней" количество материи и энергии не меняется, может только преобразовываться, растягиваться в объеме,
Тогда почему Вселенная расширяется? Значит, что -то меняется? Что?
Для начала, первое уравнение Фридмана говорит, что квадрат (относительной) скорости расширения Вселенной пропорционален общей плотности энергии (включая энергию массы покоя материи). То есть Вселенная расширяется даже если общая плотность не меняется.
При этом в первом уравнении Фридмана нередко пропускают пространственную кривизну пространства, потому что её измерения сейчас согласуются с нулевым значением. Эта кривизна действует подобно общей (потенциальной + кинетической) энергии в ньютоновском приближении — тоже определяет, будет ли движение продолжаться до бесконечности или произойдёт разворот (но физический смысл кривизны Вселенной к этому не сводится). Нулевая кривизна как раз соответствует выходу на бесконечность с нулевой скоростью, отрицательная — выходу на бесконечность с ненулевой скоростью, а положительная — развороту и сжатию (это всё в предположении, что во Вселенной есть только нерелятивистская материя). Кривизну ещё можно (формально) объявить одной из форм материи/энергии, но это натяжка. То есть нулевая кривизна соответствует тому, что изначально в скорости расширения было достаточно энергии, чтобы оно продолжалось вечно, в ньютоновской картине (в общей теории относительности оно сложнее).
А ещё в расширяющейся Вселенной энергия не сохраняется (см., например, статью на Хабре). Это особенно относится к излучению и тёмной энергии, у нерелятивистской материи (включая тёмную) энергия почти полностью состоит из массы покоя и практически сохраняется.
Если вселенная так однородна, как говорят, откуда же эти мега структуры
Если вселенная расширяется, то краснеет не только гамма излучение, но и гравитационное. Как учитывается конечность распостранения взаимодействия в этих уравнениях? На достаточно больших расстояних гравитационные волны от одной части пространства перестанут доледать до другой из за того что время достижения станет бесконечным.
Как понять самое важное уравнение Вселенной