Comments 47
Просим Виктора Катющика прокомментировать данную теорию
А кроме красного смещения есть ещё какое‑нибудь подтверждение, что галактики вообще разбегаются? Или, хотя бы, что они делают это с ускорением? Какие‑нибудь альтернативные методы измерения скорости, подтверждающие ещё одним способом, что она действительно расширяется? Я просто ничего не могу найти на эту тему, а теоретические выкладки, насколько я понимаю, наоборот, пытаются сконструировать так, чтобы они объясняли нашу интерпретацию того, что мы наблюдаем (что логично).
Просто мне все эти пляски вокруг тёмной материи и тёмной энергии напоминают эпициклы из геоцентрической системы мира. Теория, подбираясь в своём развитии к границам собственной применимости, накапливает нестыковки и начинает отчаянно плодить сущности и усложняться, чтобы оставаться состоятельной и выжить.
Ну так объясните как-нибудь по-другому, почему далёкие галактики все как одна красные. А самые дальние -- так вообще инфракрасные. ПыСы: гипотеза усталого света задает больше вопросов, чем даёт ответов.
Теория Большого Взрыва и расширяющейся Вселенной на сегодняшний день -- это самое простое объяснение всего, что мы видим.
ПыСы: гипотеза усталого света задает больше вопросов, чем даёт ответов.
А что за вопросы? Интересно было бы обсудить:) На обывательском уровне я как‑то сам до дошел до этой идеи. Знаю, что она генерирует много противоречий с наблюдаемой картиной, и расчёты, которые она даёт, не сходятся с наблюдаемой картиной, но мне так и не удалось найти обстоятельный, «по полочкам», разнос этой теории. Интересно, а гелиоцентрическая система на первых этапах своего развития генерировала противоречия, или сразу все расчёты сошлись...
По поводу «куда девается лишняя энергия» — она может тратиться на дополнительную гравитацию в галактиках, и как раз её мы интерпретируем как наличие той самой гравитирующей «тёмной материи». Однако, насколько я знаю, на расчётах оно не сходится, по крайней мере, на уровне современной физики.
А ещё хотелось бы узнать, как влияет гравитация электромагнитной волны (она, по идее, должна быть, раз есть энергия) на неё саму. По идее, на чрезвычайно больших расстояниях, электромагнитная волна должна частично превратиться в очень‑очень слабую гравитационную. Или нет? Эксперименты с гравитацией электромагнитных волн, по‑моему, при текущей точности приборов, неосуществимы, а ОТО до такой степени я на текущий момент осилить не смог, чтобы самостоятельно ответить на этот вопрос:(
гравитация электромагнитной волны (она, по идее, должна быть, раз есть энергия)
Гравитация это масса, которой у электромагнитной волны нет. Соответственно, сама на себя она через гравитацию не влияет. И превратиться она сама по себе не может, это разные взаимодействия.
Гравитация это масса, которой у электромагнитной волны ненетс
А как же знаменитая формула эквивалентности массы покоя и энергии?
Хм. А что если внести модификацию в теорию и предположить, что массы нет, но гравитировать оно таки может, подобно эквивалентной данной энергии массе?
По идее теория должна начать расходиться с экспериментами, но, насколько я понимаю, даже самые мощные на сегодняшний день источники электромагнитных волн (видимого и не очень диапазона) неспособны создать такое излучение, гипотетическую гравитацию которого могло бы обнаружить современное измерительное оборудование.
Невозможность обнаружения и критерия на фальсифицируемость уже ставит это наравне с теорией "Бог лично притягивает каждый объект, обладающий массой, к такому же"
Ниже примерно описал, как может выглядеть эксперимент, подтверждающий/опровергающий это. Единственное, что без теоретического моделирования непонятно, достигло ли современное оборудование требуемого уровня точности.
Уточню.
Массы покоя у фотона нет, зато есть импульс. Чисто технически, если собрать достаточно много фотонов в одной точке, они образуют черную дыру. Но при этом они все так же будут двигаться со световой скоростью. Нет возможности остановить свет, согласно текущим законам физики все что не имеет массы - движется со скоростью света, ни больше, ни меньше.
А что за вопросы? Интересно было бы обсудить:)
Например, замедление процессов в далеких галактиках соответственно их z. Взрыв сверхновой определенного типа занимает вполне определенное время, но в далеких галактиках мы видим удлинение свечения сверхновых.
С точки зрения расширяющейся Вселенной это просто релятивистское замедление времени, через закон Хаббла связанное с расстоянием до нее. Гипотеза усталого света соглашается с постоянством скорости света (если не хочет опровергать СТО), так что два фотона, вылетевшие с определенным временным интервалом из неподвижной относительно нас галактики, долетят до нас с ним же. Только покрасневшие. А вот замедления не получается.
По идее, на чрезвычайно больших расстояниях, электромагнитная волна должна частично превратиться в очень‑очень слабую гравитационную.
Почему? Гравитационные волны вызываются ускоренным движением масс (если я правильно помню), для фотона там ничего не ускоряется.
Почему? Гравитационные волны вызываются ускоренным движением масс (если я правильно помню), для фотона там ничего не ускоряется.
Только если электромагнитная волна может слабо гравитировать. Насколько я понимаю, экспериментально пока нет возможности доказать/опровергнуть то, что электромагнитные волны, обладая энергией, могут гравитировать, как эквивалентная им масса. Теория говорит, что гравитирует только масса, а фотон нет, потому что у него нет массы.
Но практически, если я не ошибаюсь, такой эксперимент поставить пока не представляется возможным. Слишком большая мощность излучения нужна и слишком чувствительные приборы, измеряющие гравитационное воздействие. Поправьте, если ошибаюсь.
У фотона нет массы покоя. А просто масса, импульс и энергия у него вполне есть. Т.е. гравитировать он может и должен, поскольку гравитационная и инерционная массы равны.
Другой вопрос, что собрать в одном месте столько излучения разом, чтобы получился кугельблиц, ни один известный нам процесс не может. Так что надежно зафиксировать притяжение чего-либо к пучку света не получится.
А разве обязательно достигать прямо горизонта событий? По идее достаточно просто очень мощного излучения, и тогда без горизонта событий можно будет найти какие‑нибудь отклонения при наличии точного оборудования.
И кстати, если теория не запрещает существование чёрной дыры из фотонов, не означает ли это автоматически, что электромагнитная волна может осуществлять на саму себя гравитационное воздействие? Которое может компенсировать рассеяние на больших расстояниях
Настолько мощное излучение, масса которого будет макроскопической величиной, испарит любую материю и любой прибор. Так что удержать его в каких-нибудь зеркалах и волноводах не получится. Да и масса всех этих устройств явно будет на несколько порядков больше массы удерживаемого света, что сильно затруднит обнаружение отклонений.
А без удержания придется измерять гравитационное воздействие пучка фотонов, пролетающих в вакууме мимо прибора. А это очень сложно. И построить такое, и измерить. Задача явно не для нашего времени.
Настолько мощное излучение, масса которого будет макроскопической величиной, испарит любую материю и любой прибор.
По идее, не обязательно доходить до макроскопических масштабов. Нам достаточно дойти до пределов чувствительности имеющегося оборудования. Если мне не изменяет память, существующий детектор гравитационных волн (который LIGO) регистрирует изменение расстояния в 10⁻⁴ длины протона.
Можно на базе этой штуки собрать что‑нибудь, где, например, вблизи «измерительного» лазерного луча, стреляют каким‑нибудь страшным импульсным лазером очень большой мощности. Этот пучок, по логике, пролетая мимо «измерительного» луча, должен будет каким‑то образом кратковременно его исказить, что можно будет засечь по изменениям его интерференционной картины (если «луч‑измеритель» хоть чуть‑чуть изогнётся, то пройдет большее расстояние, чем по прямой). «Пучок‑гравитатор» в данном случае, наверное, должен быть не сильно коротким, но тогда он будет и не сильно мощным — одним словом, нужно хорошо подобрать соотношение мощность‑длительность у лазера, луч которого будет выполнять роль гравитирующего объекта в этом эксперименте.
Пуск крутых импульсных лазеров, насколько я понимаю, обычно генерирует тучу помех всеми возможными и не очень способами; то, что их кормит энергией, тоже; поэтому нужно будет как‑то отсеять воздействие всего этого на интерференционную картину в этом «модифицированном LIGO».
Второй вариант — совсем для будущего — стрельнуть лазером в какую‑нибудь ближайшую экзо‑ или не очень планету и посмотреть на неё через телескоп, функцию линзы в котором будет выполнять большой гравитирующий объект (возможно, это даже будет наше Солнце, но не очень понятно, что делать с его собственным излучением). И, оценив рассеяние лазера на расстоянии нескольких световых лет, сделать выводы.
Можно на базе этой штуки собрать что‑нибудь, где, например, вблизи «измерительного» лазерного луча, стреляют каким‑нибудь страшным импульсным лазером очень большой мощности.
Все эти суперточности достигаются только многократным переотражением между зеркалами. Т.е. страшному импульсу придется быть долгим, от десятков миллисекунд. Таких лазеров у нас нет и даже не предвидится. Это во-первых.
Во-вторых, ну поместите вы возле лазерного луча несколько грамм массы -- и что? Луч слегка искривится и слегка изменится пролетное время. В любом случае, все эти изменения далеко за пределами точности любых наших приборов. Угол искривления будет на много порядков меньше углового размера зеркала, т.е. останется незамеченным. Изменение траектории будет сопоставимо с радиусом Шварцвальда для этих грамм массы (порядка 10^(-27) мм), а это на добрый десяток порядков меньше точности LIGO.
Угол искривления будет на много порядков меньше углового размера зеркала, т.е. останется незамеченным. Изменение траектории будет сопоставимо с радиусом Шварцвальда для этих грамм массы (порядка 10^(-27) мм), а это на добрый десяток порядков меньше точности LIGO.
Так я насколько понимаю, оно мерит изменение длины траектории, а не сам угол, там без разницы, какого размера зеркало. Идея в том, что при искривлении траектории её длина увеличивается, и оно может засечь изменение этой длины.
Плюс у LIGO плечо всего 5 км, можно сделать гораздо больше, или вообще отправить в космос в виде двух раздельных аппаратов (но там возникает вполне предсказуемый большой ворох новых, очень‑очень трудно решаемых проблем). Если расстояние между аппаратами будет, например, 10⁵ км, то нам останется ещё 5 порядков до заветной цели.
И, если я правильно понимаю принцип работы прибора, то чем выше частота измеряющих лазеров, тем выше у него должна быть точность. Если это так, то, применив в будущем лазеры более высокой частоты (например, гамма‑лазеры), мы также можем поднять точность на несколько (а то и все 10) порядков.
Комбинируя увеличение длины плеча (опционально с выносом в космос) и увеличение частоты измеряющих лазеров, мы можем нарастить точность до требуемого уровня и провести эксперимент.
Поправьте, если ошибаюсь.
Общая длина траектории значения не имеет, все гравитационное воздействие масса оказывает только в самой близости от себя. Частота измеряющего лазера интерферометра тоже не слишком важна, важна разность длин траекторий в плечах интерферометра и способность эту разность измерять. Причем энергия фотона измеряющего лазера должна быть много меньше энергий связи в атомах зеркала, иначе атомы зеркал не будут отражать, а начнут сами взаимодействовать с фотонами (так что гамма-лазер тут не годится).
Размер атома порядка 10^(-11) м. Даже с точностью 10^(-4) размера атома получается точность изменения не больше 10^(-15) м.
Масса 1 гр имеет радиус Шварцвальда порядка 10^(-30) м. Получается, чтобы у луча лазера изменился путь на 10^(-15) м, он должен пройти мимо массы 10^15 раз.
Лазер, излучающий 1 гр/сек, будет иметь мощность 21,5 килотонн/сек -- 21,5 килотонн ТНТ в секунду! Одна Херосима в секунду! Даже при длине плеча 1 метр 10^15 пролетов потребуют 38 дней и 3 миллиона Херосим (71,5 тератонн, т.е. 1.5 тыс. царь-бомб). Можно быстрее, но тогда придется увеличивать мощность. Количество Херосим и царь-бомб останется примерно тем же.
Нарастить точность, не изменяя принцип измерения, можно в десяток раз, ну в сотню. В 10^15 раз не получится никогда.
Общая длина траектории значения не имеет, все гравитационное воздействие масса оказывает только в самой близости от себя
Так мы можем пустить «тяжёлый» лазер не поперёк, а вдоль «измерительного». Тогда он будет оказывать гравитационное воздействие по всей длине, а не только в одной точке. Даже короткий пучок «тяжёлого лазера» успеет пролететь по всей длине рядом с измерительным лазером и «напритягивать» его достаточно сильно, особенно если у нас очень длинное плечо. Плюс лазеры можно расположить максимально близко.
Частота измеряющего лазера интерферометра тоже не слишком важна, важна разность длин траекторий в плечах интерферометра и способность эту разность измерять.
Но сама разность измеряется то, как я понимаю, как раз сложением излучения от двух лазеров — там меняется интерференционная картина. И, по логике, чем меньше длина волны, тем больше «разрешение» этой интерференционной картины, и мы можем засечь меньшее смещение. Разве нет?
Пример с синусоидами, смещение 0,1 рад
Берём две синусоиды, одна смещена на 0,1 рад относительно другой. Частота у нас условно равна единице:
Вычтем одну функцию из другой:
Разница небольшая, уловить это сложно. Теперь повысим частоту в 10 раз, теперь она 10 единиц:
Также вычтем функции:
Разница стала гораздо больше, и нам гораздо проще её зарегистрировать.
Но это если я правильно понимаю принцип измерений по интерференционной картине.
Масса 1 гр имеет радиус Шварцвальда порядка 10^(-30) м. Получается, чтобы у луча лазера изменился путь на 10^(-15) м, он должен пройти мимо массы 10^15 раз.
Вот здесь я не очень понимаю, как это считается. Как связан радиус Шварцвальда со смещением лазера? Разве нам надо достигать такой энергии, что у нас образуется горизонт событий? И почему смещение должно быть равно двум радиусам Шварцвальда? По идее и без него возникает искривление пространства. Например, Солнце создаёт вполне ощутимое гравитационное линзирование. Плюс, по идее, там же куча переменных — расстояние между лучами, их диаметр, их энергия, искривление, скорее всего, какое‑нибудь кривое, а не линейное. И оно там не смещается за один раз на определённое расстояние, а хитро загибается в зависимости от кучи факторов. Даже, по идее, пролетев один раз мимо массы, то, насколько оно сместится в конце пути, зависит от самого этого пути, ибо оно не смещается, а поворачивает на определенный угол, и смещение будет увеличиваться по мере увеличения расстояния. Или я упускаю какую‑то деталь?
Причем энергия фотона измеряющего лазера должна быть много меньше энергий связи в атомах зеркала, иначе атомы зеркал не будут отражать, а начнут сами взаимодействовать с фотонами (так что гамма-лазер тут не годится).
Тут тоже не очень понял, а отражение это разве не взаимодействие? Там же по идее электромагнитная волна раскачивает электронное облако, а оно, в свою очередь, генерирует вторичное излучение, или, говоря языком частиц, кушает фотон, переходит в повышенное энергетическое состояние, и потом испускает фотон — оно так же вроде работает, разве нет (я сейчас именно про простое отражение света, не про лазерное излучение). Или имеется ввиду, что часть энергии убьётся на разрыв/изменение связи между атомами, произвольно упадёт частота/амплитуда и вся когерентность превратится в тыкву?
Тогда возникает вопрос — можно ли сделать зеркало не из атомов? Из плазмы например, или из каких‑нибудь экзотических частиц, каких‑нибудь атомов позитрония (где электрон с позитроном вращаются вместе, я не помню как он на самом деле называется), или из какого‑нибудь конденсата Бозе‑Эйнштейна. Агрегатных состояний и форм материи нынче открыто очень много, довольно интересно было бы узнать, какие из них могут выполнять функцию зеркала, хотя бы для определённых длин волн.
Размер атома порядка 10^(-11) м. Даже с точностью 10^(-4) размера атома получается точность изменения не больше 10^(-15) м.
Там точность не 10⁻⁴ атома, а 10⁻⁴ протона. То есть точность измерения 10⁻¹⁹. Всё ещё немного, в рамках нашей задачи, но уже на 4 порядка ближе к тому, что надо.
Лазер, излучающий 1 гр/сек, будет иметь мощность 21,5 килотонн/сек — 21,5 килотонн ТНТ в секунду! Одна Херосима в секунду! Даже при длине плеча 1 метр 10^15 пролетов потребуют 38 дней и 3 миллиона Херосим (71,5 тератонн, т. е. 1.5 тыс. царь‑бомб). Можно быстрее, но тогда придется увеличивать мощность. Количество Херосим и царь‑бомб останется примерно тем же.
Во время холодной войны США объявили (как выяснилось, ложно, чтобы обмануть СССР) о программе «Стратегическая оборонная инициатива». В рамках неё, якобы, планировалось разработать ядерный военный комплекс космического базирования. В числе оружия этого комплекса должны были быть лазеры с ядерной накачкой.
По задумке лазер представляет собой спутник с ядерной бомбой. При взрыве энергия ядерного взрыва используется для лазерной накачки и в виде импульса рентгеновского когерентного излучения ударяет по цели. Разумеется, лазеры были одноразовые. Были проведены испытания, доказывающие возможность работы таких лазеров. Мощность у таких лазеров, понятное дело, весьма неплохая.
Так вот, насколько я помню, для увеличения мощности термоядерной бомбы на порядок, её массу не нужно увеличивать на этот самый порядок. Там зависимость, насколько я понимаю, больше похожа на экспоненциальную. Поэтому поднять мощность царь‑бомбы на три порядка и вывести на орбиту — это, конечно, не шутки, но с тех пор минуло уже больше полувека, и, я думаю, вполне осуществимо.
А поскольку точность у нас не 10⁻¹⁵, а 10⁻¹⁹, мы выигрываем 4 порядка, и получается, что термоядерного космического лазера в одну царь‑бомбу хватает, чтобы достичь необходимой мощности (на самом деле далеко не одной, ибо КПД). Но тут уже очевидно, что измерения нужно проводить не на земле, и будет одна, от силы — две попытки. Готовиться надо, как к запуску «Новых горизонтов».
Дефект массы при взрыве Царь‑бомбы (а она была заряжена вполовину мощности, 50Мт) составил, по оценкам, около 2 кг. Если КПД орбитального ядерного лазера будет 1%, то мы получим 20 грамм лазерного излучения. Это уже вполне неплохо. Я думаю, современные технологии вполне позволят сделать накачку в несколько десятков гигатонн, и вот он наш тяжёленький лазерный импульс.
И, повторюсь, не факт, что он должен быть прямо таким тяжёлым. Может быть, можно понизить массу на несколько порядков, если учесть все нюансы.
Так мы можем пустить «тяжёлый» лазер не поперёк, а вдоль «измерительного».
Лазерный луч не рождается бесконечно тонким, его старательно фокусируют, но все равно он расходится с расстоянием. "Тяжелый" лазер сфокусировать будет крайне сложно -- любые зеркала будут просто испаряться под такими потоками. Плюс существует зависимость между начальной шириной луча и углом расхождения -- либо широкий цилиндр, либо конус из точки (в LIGO, если я правильно помню фотографии, зеркала в диаметре сантиметров по 20). Так что на расстоянии в любом случае получится что-то широкое. Плюс на выходе из лазера луч будет не четким кругом, а скорее размытым по гауссиане пятном. Т.е. "тяжелое" излучение попадет не только на приемное зеркало, но и частично на все вокруг него.
Итого: пустить два луча параллельно на очень близком расстоянии не получится -- "тяжелый" луч испарит приемник "измеряющего". Придется сильно разносить -- а гравитационные эффекты сильно падают с расстоянием.
Если пустить лучи один поперек другого -- можно добиться прохождения "измеряющего" луча через объем "тяжелого". При параллельной схеме придется идти не "через", а "рядом".
Ну и плюс такое соображение: масса импульса будет размазана по всей длине импульса. Т.е. у нас будет не 1 грамм точечной гравитирующей массы, а в лучшем случае миллиграммы на километр. Одно это на много порядков увеличивает требования к точности.
Тут тоже не очень понял, а отражение это разве не взаимодействие?
Я имею в виду, что в холодных металлических зеркалах отражает плоский слой электронного газа. Но энергия фотонов должна быть мала. Когда она приблизится к уровням электрических напряженностей в атомной структуре -- зеркальный эффект закончится. Фотоны начнут жестко выбивать электроны и т.д. Гамма-кванты так вообще начнут с ядрами взаимодействовать.
Все зеркала в принципе основываются на том, что импульс (удвоенный), отдаваемый фотоном, должен поглощаться зеркалом. Так что по мощности излучения всегда будут ограничения сверху. Все частицы и любые их связи очень легкие, под "тяжелым" лучом их просто сдует нахрен.
Как связан радиус Шварцвальда со смещением лазера? Разве нам надо достигать такой энергии, что у нас образуется горизонт событий?
Он просто входит в формулу в качестве множителя (https://ru.wikipedia.org/wiki/Эффект_Шапиро). Так что величина эффекта должна быть порядка скольки-то радиусов, это удобно для грубой оценки. Горизонт не нужен, на большом расстоянии (много радиусов Шварцвальда, т.е. 1 мм -- это прям уже дохрена) эффекты зависят только от массы, а черная дыра там, фотоны или обычное вещество -- уже не важно.
Даже, по идее, пролетев один раз мимо массы, то, насколько оно сместится в конце пути, зависит от самого этого пути, ибо оно не смещается, а поворачивает на определенный угол, и смещение будет увеличиваться по мере увеличения расстояния. Или я упускаю какую‑то деталь?
Угол поворота будет крайне мал. На приемном зеркале если произойдет тангенциальное смещение на один размер атома -- уже хорошо. Измерить такое в принципе невозможно. Проще измерять аксиальное изменение длины пути, что LIGO и делает.
Так вот, насколько я помню, для увеличения мощности термоядерной бомбы на порядок, её массу не нужно увеличивать на этот самый порядок. Там зависимость, насколько я понимаю, больше похожа на экспоненциальную.
Ну почему же, зависимость вполне линейная. Просто с ростом мощности заряда растет КПД и для мегатонного класса он приближается к максимуму и выходит на линейный график.
Плюс еще такое соображение: с ростом мощности заряда растут и его линейные размеры, т.е. просто повысить мощность луча с сохранением его толщины и фокусировки не получится, луч придется делать шире. Для сбивания вражеских спутников это хорошо, а вот для опытов с зеркалами -- очень плохо.
Ну и длительность импульса такого лазера составляет наносекунды, после чего все это охренительно дорогое лазерное хозяйство, выведенное в далекий космос, просто испарится. Вы уверены, что сможете все точно синхронизировать с первой попытки?
Лазерный луч не рождается бесконечно тонким, его старательно фокусируют, но все равно он расходится с расстоянием. "Тяжелый" лазер сфокусировать будет крайне сложно -- любые зеркала будут просто испаряться под такими потоками. Плюс существует зависимость между начальной шириной луча и углом расхождения -- либо широкий цилиндр, либо конус из точки (в LIGO, если я правильно помню фотографии, зеркала в диаметре сантиметров по 20). Так что на расстоянии в любом случае получится что-то широкое. Плюс на выходе из лазера луч будет не четким кругом, а скорее размытым по гауссиане пятном. Т.е. "тяжелое" излучение попадет не только на приемное зеркало, но и частично на все вокруг него.
Итого: пустить два луча параллельно на очень близком расстоянии не получится -- "тяжелый" луч испарит приемник "измеряющего". Придется сильно разносить -- а гравитационные эффекты сильно падают с расстоянием.
Если пустить лучи один поперек другого -- можно добиться прохождения "измеряющего" луча через объем "тяжелого". При параллельной схеме придется идти не "через", а "рядом".
Ну и плюс такое соображение: масса импульса будет размазана по всей длине импульса. Т.е. у нас будет не 1 грамм точечной гравитирующей массы, а в лучшем случае миллиграммы на километр. Одно это на много порядков увеличивает требования к точности.
Так пусть испаряет зеркало, почему бы и нет:)
Мне всегда было проще воспринимать лазер как ФАР в оптическом диапазоне, где каждый атом вещества выступает в качестве самостоятельной антенны. В этом случае, у лазера, как и у любого другого когерентного излучения, есть некая диаграмма направленности, которая, хоть и узкая, но всё же разнонаправленная (и должна иметь вторичные и прочие лепестки, которые очень маленькие из‑за большого количества «антенн»). Поэтому да, оно расходится, но ведь мы можем это учесть
Технически мы имеем два таких каплеобразных тела‑лепестка. Один большой толстый тяжёлый лазер, второй — измеряющий лазер. Нам нужно рассчитать такое их взаимное расположение, чтобы суммарная гравитация была максимальной. Я думаю, это довольно несложная задача, которую можно даже в лоб решить вычислительными методами.
Правда, поскольку у нас тут очень короткий импульс, скорее всего придётся решать в 4D и учитывать время, но всё равно, выглядит не очень сложно
Плюс еще такое соображение: с ростом мощности заряда растут и его линейные размеры, т.е. просто повысить мощность луча с сохранением его толщины и фокусировки не получится, луч придется делать шире. Для сбивания вражеских спутников это хорошо, а вот для опытов с зеркалами -- очень плохо.
Насколько я знаю эти термоядерные лазеры, там излучает не взрыв, а цилиндр из специального вещества, плазма которого и выполняет функцию излучающего тела. То есть энергия ядерного взрыва накачивает цилиндр, и вот он уже стреляет. Зеркал там нет — оно тупо в обе стороны стреляет без переотражений, как в обычных лазерах, ядерный взрыв с одного раза заставляет всё что нужно излучать электромагнитные волны.
В моей идее этим лазером мы вообще не должны попадать по какому‑либо зеркалу, его тяжелый луч летит мимо. А зеркало нужно только лучу‑измерителю. Луч‑измеритель, по идее, может позволить себе быть гораздо тоньше. Мы можем пустить его не параллельно, а по немного косой траектории, рассчитаной так, чтобы, гравитационное воздействие тяжелого луча на лёгкий было максимальным, с учётом его диаграммы направленности и распределения энергии внутри него.
Тяжелый лазер, пролетая близко к зеркалу измеряющего, испарит его. Это не страшно, нам лишь нужно замедлить процесс разрушения этого зеркала так, чтобы оно успело получить результат и отправить информацию в безопасное место. В конце концов, тяжёлый лазер заденет его лишь частично, а не полностью, и высвободится там энергии, по сравнению со всей мощностью лазера, довольно немного. Я думаю, можно наскрести 100–200 микросекунд на всё.
Угол поворота будет крайне мал. На приемном зеркале если произойдет тангенциальное смещение на один размер атома — уже хорошо. Измерить такое в принципе невозможно. Проще измерять аксиальное изменение длины пути, что LIGO и делает.
По идее, если мы можем получить хотя бы один атом, уже можно что‑нибудь придумать. Например, камеру, каждый атом которой будет выступать в роли сенсора, разрешение может быть небольшое, например, 10×10 пикселей. Тогда, при наличии системы стабилизации, сложность создания которой наверно сопоставима с созданием ИТЕРа, мы можем засечь нужное колебание.
Ну и длительность импульса такого лазера составляет наносекунды, после чего все это охренительно дорогое лазерное хозяйство, выведенное в далекий космос, просто испарится. Вы уверены, что сможете все точно синхронизировать с первой попытки?
Ну так мы можем этих цилиндров поставить несколько штук в разные стороны, чтобы несколько лазеров били в разных направлениях, и каждый тяжелый луч будет мерить отдельная команда, которая отдельно самостоятельно разработает свой метод измерения. Это не уберёт риски, разумеется, но снизит их. Плюс мы можем дополнительно использовать эту же установку для проведения ещё каких‑нибудь экспериментов. То есть пусть у нас этот тяжёлый одноразовый лазер обслужит сразу не один, а множество важных экспериментов, тогда это будет рациональнее. Даже сам ядерный взрыв в далёком космосе уже неплохой материал для изучения.
С Земли оно наверно будет красивое, как сверхновая. А ещё её можно, наверное, использовать как тотальную систему РЭБ в масштабах планеты.
Мне кажется проверить это можно проще с помощью гравитацинного линзирования вблизи квазаров. В центре он будет максимальным из за воздействия черной дыры, а с полюсов где идет излучение квазара оно должно иметь искажение, и мощьности там намного больше приведенных.
Интересно, а гелиоцентрическая система на первых этапах своего развития генерировала противоречия, или сразу все расчёты сошлись...
Коперник сначала хотел, чтобы всё двигалось вокруг Солнца по кругам, как и должно по античным философским воззрениям, но появились заметные расхождения, и пришлось снова вводить поправки через эпициклы. И Кеплер при анализе особо точных наблюдений Тихо Браге начинал с эпициклов в гелиоцентрической системе, но остался недоволен некоторыми отклонениями. Эллипсы попробовал не сразу, потому что думал, что это слишком просто, чтобы сработать, и кто-то должен был уже проверить. Эллипсы были известны ещё в античности, но, видимо, в геоцентрической системе было сложнее догадаться. Законы Кеплера сделали явным преимущество описания в гелиоцентрической системе, и вскоре она стала стандартом.
Ну так объясните как-нибудь по-другому, почему далёкие галактики все как одна красные. А самые дальние -- так вообще инфракрасные.
Потому что мы считаем все красные галактики - далёкими, а все инфракрасные - очень далёкими? :)
P.S.
Я вообще не в теме, просто из первоначального комментария сделал вывод, что единственный наш способ измерения расстояний до галактик - это то самое красное смещение)
По идее есть ещё параллакс, светимость, и, в определённых, очень‑очень везучих случаях, гравитационное линзирование, а также всякие косвенные плюшки, когда одна галактика рядом с другой и можно выявить степень влияния их друг на друга, что дает дополнительную информацию.
Под параллаксом подразумевается изменение точки наблюдения в связи с движением земли вокруг солнца, солнца вокруг центра нашей галактики и самой галактики. Однако, даже если учитывать, что всё это вместе движется довольно быстро, я не уверен, что даже за десяток‑другой лет можно накопить достаточное смещение точки наблюдения, чтобы достаточно точно определять расстояние до других галактик.
Расстояния до галактик определяют множеством методов (https://ru.wikipedia.org/wiki/Шкала_расстояний_в_астрономии), причем интервалы применимости разных методов пересекаются, что дает возможность калибровать шкалы. Эдвин Хаббл первоначально сформулировал свой закон именно для галактик, расстояние до которых удавалось определить доступными методами (по сверхновым и т.д.) -- и именно тогда была обнаружена закономерность между красным смещением и расстоянием.
Для очень далеких галактик на краю Вселенной, понятно, нет иных методов, кроме как приблизительно оценивать расстояние по красному смещению.
Помимо собственно красного смещения было зафиксировано что явления известной длительности (Сверхновые типа Ia) на космологических расстояниях длятся дольше, чем более близкие. Что и служит доказательством что частота света уменьшается не из-за потерь энергии, а растягивания в пространстве самого волнового пакета.
я думаю, что на нашем уровне познания у нас сейчас в науке точно "эпициклы" или спор о том "какая система отсчёта правильная" и Ньютон с первым законом ещё не пришёл.
Например пытаясь ответить на вопрос: сколько информации "появляется" во вселенной при коллапсе волновой ф-ии одной частицы я прихожу в ужас.
Ничего не понятно, но очень интересно.
Выяснилось, что в сформировавшихся галактиках чёрные дыры имеют массу в несколько раз больше расчётной – иногда в 20 раз.
В Астрофизике это нормально.
Тёмная энергия появляется в результате чрезвычайно сильного сжатия нормальной материи под действием гравитации – например, при коллапсе отгоревших звёзд
Дык, черная дыра высвобождает энергию в основном, в виде гравитационных волн, так же как и темное вещество взаимодействует только гравитацией. А темная энергия это...что это? Гравитацию будем умножать на сжатие материи, которая в ОТО и есть деформация пространства в виде геометрии :)
А темная энергия это...что это?
Тёмная энергия и тёмная материя, если что, это две разные теоретические сущности.
Тёмная материя притягивает, и объясняет, почему галактики, судя по измерениям, имеют большую массу, чем суммарная масса всех звёзд в них, со всякими поправками на чёрные дыры (хотя недавно мелькала гипотеза, что чёрных дыр гораздо больше, чем кажется, и что тёмная материя — это он и есть), ядро галактики и мелочь вроде планет.
Тёмная энергия отталкивает, и объясняет, почему, если измерить существующими методами скорость движения галактик на разных расстояниях, получается, что они разбегаются друг от друга с ускорением.
Как мне кажется, в противоположном назначении этих двух теоретических сущностей должна крыться разгадка, что же на самом деле там происходит.
Гравитацию будем умножать на сжатие материи, которая в ОТО и есть деформация пространства в виде геометрии:)
Ну например: вселенная почему‑то хочет на крупном масштабе иметь нулевую кривизну пространства‑времени (допустим). Существующие чёрные дыры и обычная масса повсеместно искривляют пространство «в одну сторону», и, чтобы скомпенсировать это, вселенная «выгибается» «в другую сторону» на макроскопическом масштабе так, чтобы в среднем всё было «уравновешено». Поэтому мы наблюдаем разбегание галактик с ускорением — там не материя, там просто пространство‑время «в другую сторону» «выгнулось». Как на стёганом пуговицами диване — пуговицы (галактики) прижимают покрытие дивана, а в промежутках между ними оно, наоборот, вспучивается.
Вселенная - это диван
Диван-транслятор!
Существующие чёрные дыры и обычная масса повсеместно искривляют пространство «в одну сторону», и, чтобы скомпенсировать это, вселенная «выгибается» «в другую сторону» на макроскопическом масштабе так, чтобы в среднем всё было «уравновешено».
А оно и не будет "в среднем" искривляться. Если метрика у Вселенной плоская (т.е. плоское решение Фридмана), то она и останется крупномасштабно плоской. Причем независимо от того, сколько материи превратится в черные дыры. Потому что материя может образовывать структуры только в масштабах, значительно меньших времени существования Вселенной (в пересчете на скорость света) -- т.к. неоднородности не успевают вырасти. Ускоренное расширение для "уравновешенности" просто не требуется.
Я имел ввиду немного другое, не общую топологию Вселенной в макроскопическом масштабе.
Грубо говоря, если представить вселенную, аналогичную нашей, но без материи и энергии, просто пространство‑время, то «средний уровень искривления» (или «средний уровень продавливания») в ней будет, по логике равен нулю.
А в нашей Вселенной есть либо пустота, либо объекты с положительной массой. Объекты с отрицательной массой (которые отталкивают — «белые дыры» и прочее) пока не обнаружены. Значит, в нашей Вселенной «средний уровень искривления» не равен нулю.
И вот чтобы скомпенсировать этот «уровень искривления», свободное пространство между галактиками «выгибается» в противоположную сторону, и суммарно вся топология получается плоской.
Разумеется, это всё с учётом, что сам термин «средний уровень искривления» может иметь какой‑то реальный смысл.
Очень упрощённо, что я имел ввиду
Не вот так
а вот так
Однако, если дело обстоит таким образом что
материя может образовывать структуры только в масштабах, значительно меньших времени существования Вселенной (в пересчете на скорость света) -- т.к. неоднородности не успевают вырасти.
то, тогда действительно, по идее, смысла в «выгибании обратно» может и не быть.
Межгалактические искривления на Вашей иллюстрации заставят фотоны лететь не прямо, а по кривой (по геодезической, зависимой от этих искажений). А это будет заметно: примерно как гравитационное линзирование (которое сейчас четко видно), только гораздо, гораздо сильнее и гораздо больше по угловым размерам. Ну и плюс картина флуктуаций микроволнового фона станет совсем другой, моды сдвинутся и станут зависить от направления: в сторону скоплений галактик одно, в сторону войдов другое (сейчас все изотропно).
Представьте два куска толстого стекла: одно однородное и прозрачное (за вычетом всяких песчинок), другое с небольшими перепадами коэффициента преломления по всему объему. Отличить вы их сможете без проблем.
Чтобы проверить эту теорию, нужно оценить в видимой части Вселенной - какую массу затягивают в единицу времени все чёрные дыры и насколько это сопоставимо с энергией ускорения расширения пространства? Думаю, и близко не сопоставимо....
"Тёмная энергия появляется в результате чрезвычайно сильного сжатия нормальной материи под действием гравитации – например, при коллапсе отгоревших звёзд."
Если тёмная энергия - это физический вакуум, который расширяется без снижения плотности своей энергии, то на первый взгляд кажется, что при гравитационном сжатии, например, атома водорода в нейтрон должен выделяться внутриатомный вакуум. Но тогда вокруг образущейся нейтронной звезды или чёрной дыры должен накапливаться вакуум, "выдавленный" при гравитационном сжатии нормальной материи. И тогда антигравитационное свойство такого "уплотнённого" вакуума - его расширение - должно быть большим вблизи чёрных дыр, а не между скоплениями галактик. Но наблюдается обратная картина. Поэтому чёрные дыры никак не могут быть источником тёмной энергии - вакуума, стремящегося к расширению.
Скорей наоборот, чёрные дыры поглощают не только материю, но и сам вакуум - из межзвёздного и межгалактического пространства. Их масса оказалась больше расчётной? И масса галактик оказывается больше расчётной, чтобы удерживать в себе быстро вращащиеся звёзды. Какое совпадение... Неужели у чёрных дыр и у остальной галактической материи одинаковый механизм гравитации?
А есть придел массы черной дыры (ЧД)?
То есть допустим при накоплении определенной массы, внутрение давление ЧД (не знаю в каком виде там материя прибывает) становится больше чем гравитация/центробежная сила, которая удерживает ЧД, и происходит большой взрыв. И цикл вселенной повторяется.
Если таких взрывов много и они соприкасаются - движение и ускорение может быть вообще хаотичным, как вода в бурной реке.
А ученные смогли определить центр этого взрыва? Первоначальная точка, из которой начало происходить расширение вселенной? Поидее там должна быть концентрация вещества и ЧД.
То есть допустим при накоплении определенной массы, внутрение давление ЧД (не знаю в каком виде там материя прибывает) становится больше чем гравитация/центробежная сила, которая удерживает ЧД, и происходит большой взрыв. И цикл вселенной повторяется.
По мере увеличения массы ЧД её средняя плотность снижается. У чёрных дыр в миллионы солнечных масс средняя плотность меньше, чем у воздуха.
Кстати есть интересная штука, что, по некоторым расчётам, если взять ЧД с массой со всю видимую Вселенную, то получится, что её радиус будет совпадать с радиусом видимой Вселенной (но это не точно, там от одного расчёта к другому результаты разные, причём на 1–2 порядка).
Так что это, при желании, можно интерпретировать как то, что внутри чёрных дыр возникают вселенные, и мы, в свою очередь, внутри ЧД. «Большой взрыв» — это момент, когда наша чёрная дыра появилась. Время у нас своё собственное, никак не соотносящееся с временем «снаружи», оно не может быть как‑либо спроецировано на ось времени наружного наблюдателя, даже по СТО. Единственное косвенное свидетельство о «наружном времени» — расширение Вселенной. Вселенная расширяется не потому, что есть «тёмная энергия», а потому что наша ЧД жрёт вещество снаружи и растёт. И сожранное снаружи вещество в нашей Вселенной выглядит/интерпретируется не только как вещество, которое возникло для нас во время большого взрыва (всё сожранное вещество в течении всей жизни ЧД в нашем мире возникает только в точке пространства‑времени «большой взрыв»), но и как эта дополнительная энергия, объясняющая, почему Вселенная и её радиус растут, и растут с ускорением.
Поскольку мы не знаем, какая физика внутри чёрной дыры, можно предположить, что точка пространства‑времени «сингулярность» внутри неё — это «большой взрыв» для её внутренней вселенной, и пространство‑время внутри этой внутренней вселенной «инициализируется заново». А расчёты по этой гипотезе могут не сходиться не потому, что гипотеза неверная, а потому, что у внешней вселенной немного другие законы физики.
Дальше можно развить мысль: вселенные вложены друг в друга через чёрные дыры, при этом в каждой законы физики чуть‑чуть мутируют, и продолжают ветки вложенности только те вселенные, в которых законы физики позволяют генерировать новые чёрные дыры — работает эволюция. Неизвестно, какой уровень вложенности у них, но тогда вероятность появиться в мире, где ЧД возможны намного выше, чем где они невозможны.
Можно зайти с другой стороны и сказать, что сингулярность внутри каждой чёрной дыры в нашей Вселенной и момент большого взрыва — это одна и та же точка пространства‑времени. Можно скомбинировать с предыдущей — что точки сингулярности ЧД могут совпадать с точками сингулярности других ЧД, и/или Большими взрывами других вселенных, всё это сплетается в петли, сходится, расходится, образует циклы, разветвления и телепорты. И в одном из узлов всей этой каши‑сети из телепортов, кротовых нор и больших взрывов живём мы.
Проблема всех этих штук в том, что на текущий момент их почти нереально проверить, можно только накидать математики и подогнать под наблюдения. И если оно прям совсем многое начнёт объяснять — тогда на это обратят внимание, и, может быть, с очень маленькой долей вероятности, оно вырастит в что‑то более вменяемое или полезное, более вкусное чем то, что есть сейчас. У теорий тоже работает естественный отбор — они эволюционируют, почкуются, мутируют, одни ветки выживают, другие нет, на них действуют процессы в обществе.
А на правах научпопа и фантазий — у нас уже довольно много информации, которую можно компилировать в довольно интересные и разнообразные гипотезы.
Теплород ведь тоже был довольно удобной концепцией, с помощью него даже можно было всякие крутые штуки рассчитывать, и они работали. Первые паровые двигатели считали через него, насколько я понимаю. Потому что их надо было считать, а тогда лучше теплорода ничего не было.
А ученные смогли определить центр этого взрыва? Первоначальная точка, из которой начало происходить расширение вселенной? Поидее там должна быть концентрация вещества и ЧД.
ЕМНИП, в рамках этой концепции понятие «центр» неприменимо. Это как искать центр надувающегося воздушного шарика на его поверхности. Поскольку сама теория базируется на четырёхмерном пространстве‑времени Минковского, то можно сказать, что «центр» — это точка пространства‑времени, где и произошёл большой взрыв. То есть центр лежит вне нашего времени. Но и то, это будет кривая аналогия.
«Взрывом» это называют потому, что когда эту концепцию только предложили, какой‑то из критиков придумал прикол в духе «Хаха, будто бы когда‑то произошёл Big Bang, из которого родилась Вселенная, что за бред», так и прижилось. Это как с гипотезой об отсутствии волос у чёрной дыры. Учёные же тоже люди:)
По сути это не взрыв, а такая штука, когда из точки появляется всё. Мы в жизни такое не встречаем никогда, но наиболее близкое — это как раз взрыв.
Ну просто если расуждать что теория большого взрыва - верная, то можно предположить что в 2х мерной проекции взрыв должен вести себя как волны от камня который бросили в ведро с водой.
Причём ширина ведра расширяется с какой-то скоростью.
Первая волна доходит до границы среды (да же если там пустота), замедляется, её нагоняет волна идущая сзади, отражается и идёт назад. То есть наша вселенная должна быть похожа на итерфереционную решётку только 3д.
Где-то есть максимумы, где то нет. Но все равно по кривизне распределения массы должен быть понятен где был источник.
Кроме этого, почему считается что чд одноородная, скорее всего она устроена как звезда, только вместо термоядерных реакций там идут на уровень ниже, что там кварки или...
Почему нельзя допустить что при накоплений определённой плотности, чд начнёт сбрасывать внешнюю оболочку, и мы полчим в итоге все то же самое что и при большом взрыве фактически.
При резком сбрасывании внешней оболочки внутренние более плотное ядро начнёт расширяться и потеряет то же достаточно много массы.
Получаем замкнутую систему, чд накапливается вещество, как только достигает Крит массы - бах, новая вселенная.
Возможно глупо, но мне видеться это так. Я не физик.
Ну просто если расуждать что теория большого взрыва - верная, то можно предположить что в 2х мерной проекции взрыв должен вести себя как волны от камня который бросили в ведро с водой.
Причём ширина ведра расширяется с какой-то скоростью.
Первая волна доходит до границы среды (да же если там пустота), замедляется, её нагоняет волна идущая сзади, отражается и идёт назад. То есть наша вселенная должна быть похожа на итерфереционную решётку только 3д.
Где-то есть максимумы, где то нет. Но все равно по кривизне распределения массы должен быть понятен где был источник.
Фишка в том, что слово «взрыв» здесь — это сова, натянутая на глобус. Правильнее называть это не «взрыв», а «спонтанное возникновение», наверное. Слово «взрыв» прицепили к этой теории изначально по‑приколу, чтобы показать её несерьезность, но она выжила и название приелось. Если копать/смотреть саму теорию, там со взрывом мало общего.
Кроме этого, почему считается что чд одноородная, скорее всего она устроена как звезда, только вместо термоядерных реакций там идут на уровень ниже, что там кварки или...
Так не считается что она однородная. Считается, что, поскольку мы пока не знаем, что там внутри, мы можем позволить себе лишь говорить о средней плотности. Не потому что она, якобы, равномерная, а потому что мы хотя бы как‑то можем это померить/смоделировать. Наука так работает — рассуждаем только о том, что можем проверить/опровергнуть/подтвердить. Там внутри может быть целая вселенная, могут быть чипсы с крабом, может быть телепорт в точку большого взрыва в прошлом, или кварковая жизнь, геном которой состоит из сплетенного в пушистые волокна времени — что угодно, но мы это никак не можем проверить на текущий момент. Поэтому не трогаем это, трогаем только внешние проявления.
У вселенной нет центра взрыва, как на поверхности шарика нет центра этой поверхности. После БВ эта "поверхность" шарика-вселенной расширяется, (шарик надувается), на "поверхности" возникают напряжения, то бишь эта самая энергия от расширения есть энергия вакуума, на начальном этапе местами "выпавшая в осадок" в виде барионной материи, а там где не выпала просто существующая в виде темной материи. Темная энергия собственно и надувает этот шарик, но она не на поверхности шарика, то есть не в пространственном континууме вселенной
Предложена радикальная теория, по которой источником тёмной энергии служат чёрные дыры