Comments 48
Злопыхатели рассказывают что вся "тёмная материя" выросла из неучтёнки кинематики газа в галактиках. Причем считать кинематику газа умеют уж лет сто и больше.
Вы о работах А.Липовки? - https://osf.io/7yejw/
Ни импульс, ни энергия не сохраняются в общем случае в ОТО. Более того, при очень сильном искривлении пространства времени не очень понятно, как определить, что такое "сохранятся"
Сохранение во времени заменяется сохранением вдоль вектора Киллинга.
Все это непонимание, несходящиеся расчёты, придумывание саморождающейся тёмной энергии происходят по простой причине – частицы в квантовой механике не подчиняются второму закону термодинамики. С какой стати, может просто наши знания поверхностные? Все физические системы и макро и микро подчиняются этому главному закону, всегда можно назвать 1. причину начала процесса, 2. энергию поддерживающую этот процесс, 3. и когда процесс закончится. Илья Пригожин получил Нобелевскую премию за изучение дисепативных процессов в открытых неравновесных системах. В советское время движуха была, в журнале техника молодёжи синергетика, синергетика. А вселенная разве не такая система?
А вот у меня дилетантский вопрос.
Если с расширением вселенной плотность энергии излучения падает, а количество тёмной энергии - возрастает, не является ли это как раз проявлением закона сохранения энергии? Не является ли сумма энергии излучения (возномжно, с неким множителем) и тёмной энергии постоянной величиной?
Нет, это совершенно не связанные процессы
Дык плотность энергии падает, а не её количество. Разные виды энергии не преобразуются один в другой. Разные виды по разному реагируют на расширение. И меняются соотношение между ними.. То один вид энергии преобладает в единице объёма, то,через какое-то вреся, другой.
Допускает ли теория, что ТЭ можно использовать, т.е преобразовать её в другой вид энергии, например электрическую?
Допустим, в конце времен, после того как закончится все виды доступной энергии, сможет ли цивилизация как-то жить на ТЭ?
Например, с помощью заряженной ЧД на очень(порядка мегапарсеков) вытянутой эллиптической орбите вокруг другой ЧД. Когда ЧД поднимется вверх, она практически замрет на высшей точке и проведет там миллиарды лет, за которое Вселенная расширится и ЧД сможет упасть с большей высоты, с большей энергией чем было у него раньше.
Я читал что ТЭ, не влияет на гравитационно связанные тела. Но контекст прочитанного был о молодой Вселенной и не затрагивал цивилизацию в конце времен.
Берëм пружину. Тëмная энергия расширяет пространство, пружина растягивается. Получаем бесплатную энергию натянутой пружины.
Означает ли это, что в расширяющейся Вселенной энергия не сохраняется? Как ни странно, но это действительно так.
Ограничение не превышать скорость света (в вакууме) тоже не распространяется на само пространство-время. Так что особо удивляться не приходится.
Какой принцип физического процесса увеличения пространства между галактиками?
Можем ли мы сделать нечто подобное в лабораторных масштабах? Или необходимо громадное количество энергии?
Можем ли мы обратить этот процесс в принципе? Сначала на малых масштабах, а затем и на больших, через миллиарды лет? Сможем ли мы собрать все разлетающиеся галактики обратно?
Пока такие возможности не просматриваются даже теоретически.
А как же принцип относительности? Что мешает не пространству расширяется, а материи съёживается?
Интересный взгляд, т.е. свет доходит до нас с большей длинной не потому что растянулся а потому что излучился менее скукоженной материей?
Такая перспектива тоже совершенно допустима, ведь в ОТО можно выбирать практически любые координаты.
В космологии часто используются сопутствующие пространственные координаты, определённые как "физические" пространственные координаты, делённые на глобальный масштабный фактор Вселенной. В них на крупнейших масштабах ничего не движется (что удобно), а на меньших зачастую именно сужается.
Только многие другие вещи инвариантны (теоретически) именно в "физических" координатах, в том числе длина волны, соответствующая конкретному квантовому переходу, и скорость света (делённая на по-прежнему "физическое" время). С расширением Вселенной их сопутствующие величины уменьшаются. А вот сопутствующая длина волны при её распространении через вакуум не меняется.
Только многие другие вещи инвариантны (теоретически) именно в "физических" координатах, в том числе длина волны, соответствующая конкретному квантовому переходу
если величины плывут со скорость 7.3e-11 за год вы этого не заметите. Какие константы с такой точностью измерены?
если величины плывут со скорость 7.3e-11 за год вы этого не заметите.
Да, заметить сложно, потому я и отметил, что теоретически, в рамках текущей стандартной модели. Но вроде бы для сохранения стабильности атомов и всего такого величины должны изменяться весьма синхронно...
Какие константы с такой точностью измерены?
Одна из наиболее точных — постоянная тонкой структуры, с относительной точностью 1.5e-10 согласно Википедии, что уже можно было бы заметить за несколько десятилетий (скорее в будущем).
UPD: вообще наши эталоны привязаны к электромагнетизму (например, секунда через частоту излучения определённого квантового перехода, скорость света в СИ уже зафиксирована), так что многие "физические" значения не могут плыть по определению.
я правильно понимаю, что "Валерий Исаковский @valisakкопирайтер
Каким образом пространство Вселенной в начале могло расширяться на десятки порядков быстрее скорости света, история, похоже, умалчивает)))
Единственная надежда — выйти за пределы ограничений общей теории относительности
Для выхода за эти пределы нужно брать вместо пространства-времени физический вакуум и представлять его как квантованную среду, состоящую из взаимно сжатых элементов среды. Тогда космологическое расширение вакуума будет вызываться постоянным и повсеместным поступлением в него новых квантов вакуума из некоего особого измерения. Плотность энергии вакуума остаётся неизменной благодаря свободному расширению его вселенского объёма. Аналоги такого механизма расширения двумерной среды имеются.
Соответственно плотность энергии вакуума нужно выражать не через виртуальные частицы, которым запрещается обладать гравитационным полем (иначе вакуум тут же сколлапсирует), а через плотность квантов вакуума, через их среднее количество в планковском объёме пространства. Тогда вакуум будет оставаться энергетически плотной средой, вызывать Лэмбовский сдвиг электронов, проявляться в эффекте Казимира и раздвигать скопления галактик.
Гравитацию можно будет описать как ускоренное движение вакуума в поглощающую его материю. Это в принципе не ново, и соответствует сказанному Tzimie : "В ОТО всегда можно принять свободно падающую систему отсчёта, где пространство локально плоское, и все локально сохраняется". Только в данном случае пространство получится искривлённым, поскольку ускоренное движение вакуума образуется из-за его разрежения внутри частиц материи с массой покоя, что вызывает расширение в сторону материи внешнего, более плотного вакуума. А именно меньшая плотность энергии вакуума уменьшает частоту/энергию фотонов и приводит к эффектам "замедления времени". Материя реагирует не на теории, а на свойства среды, в которой находится. Упрощённо можно считать, что поглощаемые материей кванты вакуума выводятся обратно в особое измерение
Подтверждением такой поглотительной природы гравитации является давно проверенная эквивалентность инертной и гравитационной массы. Первая масса "образуется" при ускоренном движении тела вдали от гравитационных полей, но где есть физический вакуум, а вторая масса "образуется" при покое тела в гравитационном поле, где тоже есть физический вакуум. Объяснить их эквивалентность - равенство веса тел там - можно лишь через эквивалентность ускоренного движения тела через неподвижный вакуум и ускоренного движения вакуума через неподвижное тело. Это очевидно для тех, кто стремится выйти за пределы ограничений старых физических теорий. Когда в них накапливаются ошибки, когда они не стыкуются друг с другом, нужно откатываться в философию и её средствами строить новую общую теорию. А уж затем...
Мы говорим вакуум, подразумевая эфир?
Эфир, физический вакуум, ткань пространства-времени - это всё разные названия одного понятия: среда. По смыслу среда противоположна абсолютной пустоте. Пустота не влияет на материю, среда влияет: вызывает Лэмбовский сдвиг электронов в атомах, сдавливает пластины в эффекте Казимира, раздвигает скопления галактик. Действуя по методу исключённого третьего, признаём реальным существование среды.
Теперь определимся с её названием. Изначально её называли эфир, но наука не накопила достаточно знаний для её обнаружения под таким названием. Она искала эфирный ветер, не нашла его, и вообще отказалась от существования эфира как среды. Космическое пространство стало считаться и называться пустотой - вакуумом. И только новые знания по влиянию среды на материю (перечисленные выше) позволили вновь вернуться к понятию среды, но уже под другим названием - физический вакуум.
Раньше я считал, что честнее было бы вернуться к её прежнему названию - эфир, но какое направление физики смогло её обнаружить, от него и должно исходить её название. А это квантовая механика, квантовая теория поля. Поэтому - физический вакуум. Кроме того, это энергетически очень плотная среда: её космологическое расширение и гравитационное движение сообщает телам разной плотности одинаковое ускорение, что никак не вяжется с эфирным ветром. Пусть будет вакуум.
Возможно, кто-то поможет мне найти ответ на интересующий меня вопрос.
Если я правильно понимаю, галактика не расширяется под воздействием темной энергии из-за гравитационного взаимодействия. Иными словами, выполняется определенная работа, и галактика теряет часть своей массы в виде гравитационных волн, компенсируя влияние расширения пространства. А что касается молекул? Выполняют ли молекулы работу, противодействуя расширению пространства? Если да, то откуда они извлекают эту энергию?
Для работы нужно перемещение. Обычно принято считать перемещение в "физических" координатах (а не сопутствующих), т.е. при расширении вселенной оно есть, а при отсутствии расширения галактик его нет. Без перемещения получается просто баланс сил, и энергия не расходуется.
Для излучения гравитационных волн нужны колебания или вращение, которые противостояние расширению вселенной не вызывает.
На масштабе галактик плотность значительно (в сотни-тысячи раз) выше средней по Вселенной (а плотность тёмной энергии около 0.7 этого), поэтому влияние тёмной энергии слабо. А в молекулах действуют электромагнитные силы доминируют над гравитационными, так что эффект расширения Вселенной совсем уж пренебрежимо мал.
Обычно принято считать перемещение в "физических" координатах (а не сопутствующих), т.е. при расширении вселенной оно есть, а при отсутствии расширения галактик его нет.
В СТО на космических масштабах тоже так измеряют перемещения?
Например, на одинаковом расстоянии от наблюдателя находятся 2 тела. Тело А удаляется от наблюдателя со скоростью 0,5c (только через расширение Вселенной). А тело Б неподвижно по отношению к наблюдателю (компенсирует скорость расширения Вселенной).
На каком из тел наблюдатель зафиксирует замедление времени?
На таких масштабах недостаточно СТО, нужна ОТО.
Чистое замедление времени даже в рамках СТО не так просто зафиксировать из-за ограниченной скорости передачи информации. Практически нужно, чтобы объект в два разных момента оказался на одинаковом расстоянии от наблюдателя, но в этом тоже нетривиально убедиться, так что идеально вообще подойти вплотную. А этого не получится достичь, если объект и наблюдатель движутся с разными постоянными скоростями.
В тонкостях измерения времени практически вся суть СТО. Временная координата — это то, что бы показывали (гипотетические) синхронизированные часы, расставленные во всех точках пространства. Синхронизированные — это, во-первых, значит, что если одни часы, показывая t1 и t2, посылают сигнал другим часам, которые принимают их по своим показаниям t3 и t4, то t3-t4=t2-t1 всегда. Более того, если одни часы послали другим сигнал, показывая t1, вторые получили его, показывая t2, и сразу послали обратно первым, которые получили его при показаниях t3, то t2=(t3+t1)/2. Из-за замедления времени синхронизировать часы, движущиеся относительно друг друга, в рамках СТО нельзя.
В космологии обычно наблюдается красное смещение, в котором друг на друга накладываются два эффекта: релятивистский эффект Допплера (относительное движение) и космологическое красное смещение. Проблема в том, что очень непросто отделить один от другого, в то время как красное смещение является практически единственным способом измерить относительную скорость объектов на таких больших расстояниях. Так что в вашем примере скорости тел придётся откалибровать по красному смещению, соответственно у тела А оно будет соответствовать удалению со скоростью 0.5c, а у тела Б его не будет.
Вообще красное смещение — это почти то же замедление времени (только с добавлением изменения времени передачи сигнала). Просто рассматриваем моменты испускания и получения сигнала, соответствующие разным фазам волны, например, противофазам (полупериоду) или полному периоду. (Кстати, так ещё и можно объяснить космологическое красное смещение не через некое дополнительное относительное движение, а через растяжение световой волны вместе со Вселенной между моментами испускания и приёма.) Так что именно часы на теле Б можно будет синхронизировать с наблюдателем, хоть это и займёт долгое время на таком расстоянии.
(Редактор формул, похоже, сломан — я всё время ловлю Form error, когда пытаюсь вставить.)
Чистое замедление времени даже в рамках СТО не так просто зафиксировать из-за ограниченной скорости передачи информации. Практически нужно, чтобы объект в два разных момента оказался на одинаковом расстоянии от наблюдателя, но в этом тоже нетривиально убедиться, так что идеально вообще подойти вплотную. А этого не получится достичь, если объект и наблюдатель движутся с разными постоянными скоростями.
Уточню: я имел в виду, что для измерения чистого замедления времени нужно иметь, кроме часов на объекте, ещё как минимум пару заранее синхронизированных (друг с другом) часов в разных точках на пути объекта (или на одинаковом расстоянии от этих точек, что, пожалуй, сложнее реализовать), которые будут сверять с ним показания по мере его прохождения мимо. Такая постановка эксперимента редка (возможно, вовсе не встречается).
Чаще у нас один наблюдатель с часами и некий аналог часов на движущемся объекте. Тогда важно ещё и изменение расстояния (и соответственно времени прохождения сигнала, следовательно задержки наблюдений) между ними. В частных случаях перпендикулярного или периодического движения расстояние может не меняться и разницы не будет, но в общем случае она есть. Наконец, строго говоря, СТО применима только к инерциальным системам отсчёта, движущимся равномерно и прямолинейно относительно друг друга. С ускорениями нужно аккуратно, может понадобиться ОТО.
UPD: также исправил
Синхронизированные — это, во-первых, значит, что если одни часы, показывая t1 и t2, посылают сигналы другим часам, которые принимают их по своим показаниям t3 и t4, то t4-t3=t2-t1 всегда.
Вообще красное смещение — это почти то же замедление времени (только с добавлением изменения времени передачи сигнала).
Наблюдателю не важны причины красного смещения для оценки замедления времени?
Например, зная расстояние в момент излучения света и частоту, наблюдатель может сказать, что красное смещение на теле А - это космологическое красное смещение. А отсутствие красного смещения на теле Б - это сочетание космологического красного смещения и эффекта Доплера.
Это не важно оценки замедления времени? Что тогда будет происходить с течением времени относительно друг друга в двух объектах, относительная скорость между которыми больше скорости света из-за расширения пространства?
Наблюдателю не важны причины красного смещения для оценки замедления времени?
Практически не важны, два обсуждаемых эффекта накладываются друг на друга и их непросто разделить.
Например, зная расстояние в момент излучения света и частоту, наблюдатель может сказать, что красное смещение на теле А - это космологическое красное смещение. А отсутствие красного смещения на теле Б - это сочетание космологического красного смещения и эффекта Доплера.
Тут загвоздка в том, чтобы узнать (измерить) расстояние. Для очень далёких объектов получить его крайне непросто (самые большие расстояния оцениваются через красное смещение и модель расширения Вселенной). А ещё тогда расстояния для разных целей начинают существенно отличаться из-за различного влияния расширения Вселенной на разные аспекты.
Тем не менее, в обзорах пекулярных скоростей собственные движения галактик (не самых далёких) всё же отделяют от фонового расширения Вселенной, обычно пользуясь оценкой расстояния по эмпирическим соотношениям для галактик (Талли-Фишера для спиральных и фундаментальной плоскости для эллиптических).
Что тогда будет происходить с течением времени относительно друг друга в двух объектах, относительная скорость между которыми больше скорости света из-за расширения пространства?
Между двумя объектами, "физическое" расстояние между которыми увеличивается быстрее скорости света, не сможет пройти даже свет, так что по текущим теориям нет возможности сравнить течение процессов на них. (Этим вроде как задаётся Хаббловский горизонт, описанный в английской вики; в той статье объяснены и другие космологические горизонты. Русская версия намного короче.)
Между двумя объектами, "физическое" расстояние между которыми увеличивается быстрее скорости света, не сможет пройти даже свет, так что по текущим теориям нет возможности сравнить течение процессов
Но третий наблюдатель, который видит оба таких объекта - вполне может.
Тогда я не совсем понимаю следующую ситуацию:
Есть три тела C, D, E, которые находятся на одной линии и в таком же порядке на больших расстояниях в космических масштабах.
Все тела удаляются друг от друга только за счёт расширения Вселенной.
Используя закон Хаббла, два наблюдателя, находящиеся на телах C и D, посчитают одинаковую скорость, с которой тело E удаляется от тела D.
Но наблюдатели C и D не согласны с тем, как течёт время на теле D. Как такое может быть?
И если бы мы провели измерения в аналогичной системе с малыми расстояниями, но такими же скоростями, которые не были бы вызваны расширением пространства, то мы получили бы другие результаты.
(Я упустил сложности измерений и предположил, что наблюдатели знают расстояния.)
Я упустил сложности измерений и предположил, что наблюдатели знают расстояния.
Ок, пусть у них есть расстояния из галактических эмпирических законов, о которых я написал выше. Они будут не очень точные, но принципиально не суть важно.
Есть три тела C, D, E, которые находятся на одной линии и в таком же порядке на больших расстояниях в космических масштабах. Все тела удаляются друг от друга только за счёт расширения Вселенной. Используя закон Хаббла, два наблюдателя, находящиеся на телах C и D, посчитают одинаковую скорость, с которой тело E удаляется от тела D. Но наблюдатели C и D не согласны с тем, как течёт время на теле D. Как такое может быть?
Но я не понял, где вы видите противоречие. (Может, в конце всё же "как течёт время на теле E"?) Наблюдатели на телах C и D не согласны, как течёт время друг у друга. Кроме того, если они наблюдают тело E одновременно, они его видят таким, каким оно было в существенно разные моменты в прошлом (раз уж все расстояния большие) из-за конечности скорости света. А друг друга при одновременных наблюдениях они видят на одинаковое время "смещёнными" в прошлое.
И если бы мы провели измерения в аналогичной системе с малыми расстояниями, но такими же скоростями, которые не были бы вызваны расширением пространства, то мы получили бы другие результаты.
Отличие в этом случае в основном в том, что скорости более очевидно складываются, потому что расширение Вселенной не так важно при малых временных задержках.
Насторожило согласие наблюдателей со скоростью при не согласованности со временем.
Но я ошибся, я не учел относительность времени при смене наблюдателя (системы отсчета), когда считал скорости в системе через закон Хаббла.
Еще раз спасибо. Этот диалог перевернул мое представление о расширении Вселенной.
Обычно принято считать перемещение в "физических" координатах (а не сопутствующих), т.е. при расширении вселенной оно есть, а при отсутствии расширения галактик его нет.
Тут я имел в виду в первую очередь применение первого начала термодинамики без передачи количества теплоты для определения эволюции космологических плотностей энергии разных видов:
Это работает именно с "физическим" (расширяющимся), а не сопутствующим (постоянным на достаточно крупных масштабах) объёмом. Почему — объяснить непросто, особенно если кто-то начнёт спрашивать, над чем совершается работа при расширении. Я склонен отметить, что это работающая привычная аналогия, наподобие ньютоновского вывода уравнения Фридмана (в котором полная энергия аналогична глобальной кривизне из "настоящей" ОТО, а излучение и тёмная энергия не получаются никак), более строго это выводится из обобщённого закона сохранения для тензора энергии-импульса в ОТО, с ковариантными производными.
(Формулы в отдельном абзаце, как оказалось, работают.)
Исходя из первого изображения и представление о том что Вселенная выглядит примерно так И началась она именно с большого взрыва то очень интересно где находится начало этого взрыва то есть та точка Откуда всё началось.? Чем дальше от точки большого взрыва тем энергия вещества становится меньше. Двигаясь по Вселенной вещество теряет свою энергию по разным причинам при взаимодействии друг с другом в первую очередь.
где находится начало этого взрыва то есть та точка Откуда всё началось.?
Это слишком буквальное понимание слова "взрыв", что он был в каком-то конкретном месте и растолкал всё оттуда.
Согласно стандартной космологической модели, Большой Взрыв произошёл в каждой точке пространства, просто тогда "физический" размер всей наблюдаемой Вселенной был ничтожным. Вокруг находилась и по-прежнему находится ненаблюдаемая часть Вселенной, которая очень похожим образом расширяется.
Вопрос о месте Большого Взрыва лишён смысла, т.к. по теории БВ произошёл везде. Это не что-то в пространстве взорвалось, а само пространство взорвалось со всем, что в нём есть. И также вопрос о "времени до большого взрыва" не имеет смысла, т.к. до БВ времени не было, отсчёт времени начинается в момент БВ.
Правда ли, что при расширении Вселенной энергия не сохраняется?