> если скорость не постоянна то по моему это уже не «разлет» а именно расширение пространства
Локально возле некоторой точки пространства можно убрать расширение пространства, например, следующим образом. В некоторый момент t1 размещаем рядом с заданной точкой рой пробных тел таким образом, чтобы заполнить шар некоторого радиуса R. Каждому пробному телу придаём некоторую скорость по направлению к центру таким образом, чтобы он (несмотря на расширение Вселенной) оказался в центре шара в момент времени t2>t1 (это всегда возможно, если только R не слишком велик, а t2 не слишком мало для заданного R, но при этом меньше времени Большого Разрыва, если таковой будет иметь место).
Дальше мы просто строим систему координат (скажем, ортогональную), в которой мировые линии этих пробных тел будут временны́ми координатными линиями (она, правда, опишет лишь часть ПВ — не слишком далеко от заданной точки, не позже момента t2). В такой СК неподвижные тела будут оставаться неподвижными, но пространство будет не расширяться, а сжиматься (по-крайней мере, в конечном итоге) — вплоть до нулевых размеров в момент t2 (это будет координатная сингулярность).
> А можно детальнее про обращение пространственной кривизны в ноль?
Что-то поспешил я с выводами — может и нельзя. Это можно сделать в (2+1)-мерном ПВ.
В евклидовом трёхмерном пространстве изначально плоской плёнке можно придать как положительную, так и отрицательную гауссову кривизну (искривив её в форме кусочка сферы или седла, соответственно). Аналогичные манипуляции можно проделать с пространственно-подобной поверхностью в (2+1)-мерном пространстве Минковского (только там, наоборот, кусочку сферу соответствует отрицательная кривизна, а седлу — положительная). В искривлённом же псевдоримановом многообразии аналогичными манипуляциями с поверхностью можно локально увеличивать или уменьшать её кривизну — в том числе сделать её равной нулю в заданной точке. А затем на основе этой поверхности можно построить какую-нибудь систему координат (t, x, y) таким образом, чтобы поверхность задавалась уравнением t=0 (выбор таких СК вроде бы всё ещё более чем достаточно широк для того, чтобы сохранять кривизну занулённой и для остальных t, должным образом управляя ходом времени в разных точках пространства).
Но кривизна трёхмерного пространства описывается уже не одной лишь скалярной кривизной (для двумерных пространств равной удвоенной гауссовой), а шестью независимыми величинами. Можно ли их всех локально занулить — затрудняюсь сказать…
Изменения размерных величин напрямую наблюдать невозможно — можно наблюдать лишь изменения их безразмерных комбинаций (таких, например, как постоянная тонкой структуры).
Так что, наверное, вполне можно согласованно сделать зависимыми от времени константу c (скорость света) и ряд других констант так, чтобы размер Вселенной оставался постоянным. По сути, это будет просто такая особая система единиц. Скажем, если в Си метр определяется как расстояние, проходимое световой волной за 1/299792458 секунды, то здесь коэффициент мы должны сделать зависимым от возраста Вселенной. То есть мы просто растягиваем метр вместе с пространством. Вряд ли это будет удобно, но почему бы и нет.
> Однако есть ли разница между расширением пространства с постоянной скоростью и простым разлетом частиц в сто — я не уверен, мне почему то кажется что это то же самое.
Расширяется само пространство или разлетаются частицы — вопрос выбора системы координат. Во всяком случае, разлёт частиц выбором подходящей СК всегда можно описать через расширение пространства (насчёт обратного не уверен; но, по-крайней мере, для достаточно близких частиц можно).
> Что существует на самом деле — это кривизна пространства, которую нельзя обратить в ноль выбором другой системы координат, и ее самое непосредственное проявление в этом мире — приливные силы.
Не пространства, а пространства-времени. Кривизну пространства подходящим выбором СК всегда можно в ноль обратить — по-крайней мере локально.
Может, но тогда она не будет однородной и изотропной. Например, у n-мерного тора (в отличие от n-мерной сферы) есть n выделенных направлений — измерения, по которым его замыкали, двигаясь по которым (возможно, быстрее света, если Вселенная слишком быстро расширяется) можно вернуться в исходную точку. (У него есть ещё бесконечное число направлений, двигаясь по которым можно вернуться в исходную точку, но среди наборов из n-ок таких линейно независимых направлений этот обеспечит кратчайшие пути.)
Конечно, далеко не факт, что вся Вселенная однородна и изотропна.
1. В рамках ОТО (да и вообще наверное во всех современных теориях гравитации) гравитационная сила — то же самое, что сила инерции (принцип эквивалентности). Рассматривая ситуацию в неинерциальных СО, можно и в плоском пространстве-времени добиться сложной картины сил инерции. Но для приливных сил уже нужна кривизна пространства-времени. Ну то есть, метрическим эффектом (а не просто эффектом выбора СО) являются определённые виды неоднородности гравитационного поля. Например, тот факт, что Земля притягивает к себе предметы со всех сторон, не увеличиваясь при этом в размерах.
2. Расширение пространства — это чистая кинематика, она описывает ЧТО происходит, а не ПОЧЕМУ. Любая динамика однородной изотропной Вселенной описывается метрикой Фридмана-Леметра-Робертсона-Уокера; при наиболее простых способах выбора системы координат объекты в такой Вселенной неподвижны, а пространство, вообще говоря, расширяется/сжимается по произвольному закону. Для этого вывода не нужны ни уравнения ОТО, ни какие-либо предположения о свойствах заполняющей Вселенную материи (они нужны для вывода конкретного закона расширения/сжатия Вселенной)
Как вы правильно заметили, ускорение расширения Вселенной объясняют некой тёмной энергией — заполняющей всё пространство субстанцией (если так можно выразиться), имеющей положительную плотность энергии, но отрицательное давление (по модулю большее, чем треть её плотности энергии) и проявляющей себя исключительно через гравитацию.
В рамках ОТО давление, наряду с энергией, тоже является источником гравитации: положительное давление приводит к дополнительному гравитационному притяжению, отрицательное — к отталкиванию. Эффективная гравитирующая плотность вычисляется как плотность_энергии + 3*давление. Поэтому объект с положительной массой, но достаточно большим по модулю отрицательным давлением не притягивает к себе остальные объекты, а, наоборот, отталкивает их. (При этом давление не оказывает чисто «механического» влияния на динамику Вселенной, поскольку в достаточно больших масштабах оно всюду одинаково.)
Поэтому тёмная энергия своей гравитацией ускоряет расширение Вселенной. Грубо говоря, с точки зрения нас как наблюдателей мы находимся в центре Вселенной (и всей этой заполняющей пространство тёмной энергии), так что на нас тёмная энергия не действует. На объект же, находящийся на расстоянии R от нас (а значит, и от центра), не действует лишь та часть тёмной энергии, что находится на расстоянии >R от центра (следствие теоремы Гаусса для сферически симметричного случая). В то же время шар тёмной энергии радиуса R гравитационно отталкивает данный объект, придавая объекту ускорение в направлении от центра (от нас) (гравитационное влияние обычной материи учитывается аналогично). В качестве «центра» на самом деле можно рассматривать любую точку Вселенной, Вселенная однородна (переход от одного «центра» к другому — это переход в ускоренную СО, появляющаяся при этом сила инерции как раз зануляет гравитационное воздействие всякой материи, содержащейся в шаре радиуса R).
> А как отличить расширение пространства от действия силы?
Это частный случай более общего вопроса: как отличить «силы инерции» (и вообще метрические эффекты пространства-времени) от «материальных» сил.
Очень просто: ускорение пробного тела, обусловленное метрическими эффектами ПВ, зависит лишь от его расположения и скорости, но не от его природы. В частности, проверка принципа эквивалентности подтверждает, что гравитационное ускорение относится к такого рода эффектам. Например, сразу отметается теория гравитации, построенная по аналогии с электромагнетизмом: если бы гравитационный «заряд» был одновременно аддитивен и независим от СО, из-за разброса дефекта масс разных химических элементов принцип эквивалентности не выполнялся бы).
Если скорость удаления объекта не коррелирует с его природой, то удаление обусловлено чисто метрическими эффектами.
На всякий случай: расширение пространства — характеристика скоростная (первая производная по времени), а силы отвечают за ускорение (вторую производную).
Это в СТО мы можем ограничиться рассмотрением инерциальных СО, которые с точностью до пространственно-временных трансляций и пространственных поворотов задаются указанием тела (на которое не действуют силы). В масштабах же Вселенной, где кривизной ПВ уже нельзя пренебречь, ИСО просто не существует и мы вынуждены работать с более общим случаем неинерциальных СО. (Неинерциальная СО — произвольная система координат в пространстве-времени; инерциальная СО — декартова система координат.)
Для любых двух объектов (двигающихся любым образом) можно указать бесконечное количество СО, в которых они всё время остаются неподвижными и в которой любые объективные указания на их «разлёт» (скажем, красное смещение передаваемых сигналов) объясняются динамикой пространства и гравитационного потенциала.
Простой пример. Пространство-время плоское (то есть всё в рамках СТО, пространство-время — пространство Минковского), в ИСО первого объекта (t; x; y; z) два объекта движутся по законам
x1 = 0
x2 = vt
y1 = y2 = z1 = z2 = 0.
Очевидно, тела удаляются друг от друга и объясняется это движением второго тела.
Переходим в неинерциальную СО (T; X; Y; Z) следующим образом:
t = T*ch(X)
x = сT*sh(X)
y = Y
z = Z,
где c — скорость света, ch и sh — гиперболические косинус и синус.
В такой СО уравнения движения тел примут вид:
X1 = 0
X2 = arth(v/c),
где arth(a) = (1/2)*ln((1+a)/(1-a)) — ареатангенс. То есть в такой СО координаты тел фиксированы, движения тел нет. (Эффектов замедления/ускорения времени тоже нет, так что можно сказать, что эта СО связана с каждым из тел.) Тем не менее, расстояние между телами увеличивается (со скоростью c*arth(v/c)): в направлении X пространство растягивается пропорционально времени. Более того, если v > c*(e^2 — 1)/(e^2 + 1) ~= 0.76*c, то скорость увеличения расстояния между телами больше скорости света.
Такая СО — цилиндрическая система координат (время — радиальное направление, одна из пространственных координат — угловая, две остальные — осевые). Если же построить сферическую систему координат, то получится не что иное, как вакуумное решение уравнения Фридмана.
Это значит, что при pH, скажем, равном 7 отношение концентраций молочной кислоты и лактата будет равно
1: (10 в степени (7-3.83))
=
1: (10 в степени 3.17)
=
1: 1479,
то есть на полторы тысячи лактат-ионов будет лишь приходиться лишь одна молекула молочной кислоты. Практически полностью депротонирован.
Для однородной и изотропной Вселенной есть три варианта, какая он может быть.
1) Замкнутой на себя, с постоянной (в пространстве, но не во времени) положительной кривизной («кривизна» здесь и далее подразумевается скалярная), то есть трёхмерной гиперсферой. Аналогию с шариком уже привели. Замечу только, что n-мерную сферу совсем не обязательно вкладывать в (n+1)-мерное евклидово пространство — это чисто наглядное построение, а так сфера, как и всякое многообразие, имеет собственную (внутреннюю) геометрию. Нет никаких «внутри» и «снаружи».
2) Бесконечно простирающейся во все стороны, имеющей нулевую кривизну. Представьте, что пространство равномерно заполнено какими-то объектами, и каждый объект удаляется от вас со скоростью, пропорциональной расстоянию между им и вами. Куда эта конструкция расширяется? Ответ очевиден — бесконечность остаётся бесконечностью, на сколько её не умножай.
3) Бесконечно простирающейся во все стороны, имеющей отрицательную кривизну. По мере расширения кривизна по модулю будет падать, а в целом представить эту ситуацию можно так же, как и ситуацию 2).
В любом случае расширение происходит просто во все стороны. Расширение пространства — это просто увеличение расстояний между всеми телами (на которое, правда, накладываются «собственные» (пекулярные) движения тел). Пространство либо бесконечное (тогда нет смысла спрашивать «куда?»), либо имеет увеличивающийся со временем размер (грубо говоря, всё время формируется новое «место»). В любом случае пространство полагается однородным (нет выделенного «центра» расширения (в качестве центра можно с равным успехом рассматривать любую точку); уж тем более нет «краёв») и изотропным.
> В данном случае под расширением понимается не расширение Вселенной, а расширение пространства как такового.
Расширение пространства как такового — один из способов описания расширения Вселенной. Это вопрос выбора система отсчёта.
> Т.е. если мы разместим на любом конечном расстоянии друг от друга два объекта неподвижно и подождем, то они начнут удаляться друг от друга, это и называют расширением пространства.
Нет абсолютного понятия «неподвижности». Чтобы разместить два объекта «неподвижно», вам надо определиться с системой отсчёта, в рамках которой они будут «неподвижны». «Расширение пространства» будет особенностью как раз данной системы отсчёта, это такое же относительное понятие. Можно и в плоском пространстве-времени выбрать систему отсчёта, в которой пространство расширяется.
> Если бы она разносила объекты при помощи физической силы, то не смогла бы ускорить их относительно друг-друга до скорости, превышающей скорость света
Скорость объекта — это одно, а скорость изменения расстояния между двумя объектами — это другое. Скорость объекта в любом случае не может превысить скорость света. Скорость изменения расстояния — запросто (повторюсь, это вопрос выбора системы отсчёта).
Если гравитацию считать силой (хотя в рамках ОТО это не так), то тёмная энергия именно создаёт силу. Она имеет отрицательную эффективную гравитирующую плотность и гравитационно «расталкивает» материю.
Ну да, был O- у АДФ — у него он исчез, зато появился у 3-фосфоглицерата.
Ещё был NAD+ (с положительно заряженным никотинамидным кольцом), а стал NADH (с нейтральным никотинамидным кольцом) и H+, но при восстановлении лактата до пирувата H+ исчезнет, а NADH снова станет NAD+, так что в каком-то смысле эта реакция особняком стоит.
Ещё один момент: pKa для реакции
(H2PO4)- <-> H+ + (HPO4)2-
составляет 6.86, что лежит в физиологическом диапазоне pH. Так что в условиях клетки обе (а не только (HPO4)2-) эти формы фосфата присутствуют в существенных концентрациях. Более того, например, в матрикс митохондрий транспортируется именно дигидрофосфат (дважды протонированная форма фосфата). Дигидрофосфат будет дополнительные протоны давать, так что гликолиз приведёт к закислению, даже если АТФ не потребляется, а накапливается.
Ну а совсем по-хорошему надо учитывать pKa для всех способных к протонированию/депротонированию групп (просто для большинства метаболитов они либо много больше, либо много меньше 7 и можно приближённо считать, что метаболит существует либо только в протонированной, либо только в депротонированной форме, соответственно).
Метр (расстояние, проходимое светом за 1/299792458 секунды) не расширяется. Расширяется координатная сетка пространства, грубо говоря. Координаты объектов могут оставаться постоянными, а расстояние между объектами, тем не менее, увеличивается, поскольку увеличивается расстояние, соответствующее единичному изменению той или иной координаты (более формально — пространственные компоненты метрического тензора являются возрастающими функциями времени).
ТО накладывает ограничение на скорость самих объектов (определяемую через производные от координат по времени), но не на скорость изменения расстояния между ними — она может быть какой угодно.
«Расширение пространства» связано с выбором системы координат (далее — СК) в пространстве-времени (далее — ПВ). (СК в ПВ — это, по сути, система отсчёта; например, инерциальным системам отсчёта соответствуют декартовы СК). Для описания Вселенной наиболее удобна СК, в которой Вселенная однородна и изотропна; такой СК является сферическая СК, её центр — событие Большого Взрыва, радиальное измерение — время, а пространство в ней расширяется (большим радиусам соответствуют большие масштабные факторы, но из-за кривизны ПВ зависимость нелинейная; сжатие пространства тоже может быть). Но, по-крайней мере, локально всегда можно выбрать СК, в которой пространство не расширяется.
И наоборот — даже в СТО, где пространство-время плоское (описываемое геометрией Минковского — обобщением евклидовой геометрии, где квадрат расстояния равен X^2 + Y^2 + Z^2 — T^2), можно выбрать СК с расширяющимся пространством — например, всё ту же сферическую СК с центром в произвольной мировой точке (которая тоже будет играть роль БВ, но будет чисто координатной сингулярностью, а не настоящей; здесь нам геометрия ПВ оставляет куда больше свободы в выборе удобной СК). В этом случае тоже будет сверхсветовое (и вообще сколь угодно быстрое) удаление объектов друг от друга (хотя из-за замедления расширения неподвижный объект всегда можно будет догнать) — при том, что в любой инерциальной СО (то есть декартовой СК) скорость увеличения расстояния между этими объектами не превышает 2c (про нашу Вселенную аналогичную вещь нельзя сказать потому, что она искривлена и потому декартовую СК в ней построить невозможно).
Ну то есть, ничего такого таинственного в расширении Вселенной нет, его можно представлять как простой разлёт объектов во все стороны. Просто надо помнить, что «пространство», «расстояние» (в том числе скорость его изменения), скорость — понятия, существенно зависящие от выбора СК (в отличие от, например, красного смещения, которое можно объективно измерить). И что пространство-время Вселенной имеет кривизну.
> кислород АДФ, которому ранше принадлежал этот протон
АДФ вступает в реакцию уже полностью ионизированным (и в комплексе с ионом магния, скорее всего). Протонирован был только свободный фосфат; при образовании 1,3-БФГ он теряет протон.
1,3-БФГ никаких протонов ни от кого не получает) Он полностью ионизирован, и передача фосфорильной группы от него к АДФ обходится без протонов.
> тело может крутиться по инерции только вокруг одной оси
Строго говоря, нет: момент импульса (который в изолированной системе сохраняется) и вектор угловой скорости не обязаны быть коллинеарными, они связаны через тензор инерции. Так что ось вращения в общем случае меняется. Наглядная иллюстрация — эффект Джанибекова.
Но вообще да, в направлении момента импульса системе тел в космосе ничто особо не мешает сплющиваться, поэтому они в конечном счёте выстраиваются в перпендикулярной ему плоскости.
При брожении (отдельно от расходования АТФ) АТФ образуется, протоны не образуются (точнее, сколько образуется, столько и расходуется).
При расходовании АТФ образуются протоны.
При брожении и одновременном расходовании АТФ концентрация последнего остаётся постоянной, протоны образуются.
Можно считать, что при брожении образующиеся протоны в определённом смысле запасаются в АТФ (но не в самих молекулах АТФ, а в молекулах воды, которыми этот АТФ впоследствии будет гидролизовываться). А расходование АТФ приводит к их высвобождению.
АТФ образует комплексы с ионами магния (для чего он должен быть депротонирован) и именно в таком виде вступает в реакции.
Кто там «виновник» — философский вопрос) Если «на входе» имеем глюкозу, а «на выходе» — лактат, тепло и совершенную мышцами работу (концентрация АТФ поддерживается на примерно одинаковом уровне, в конечном итоге она не в счёт), то ионы водорода просто обязаны появиться в таком же количестве, что и лактат (большая их часть, правда, свяжется разными буферными молекулами, но это другой вопрос). А каков механизм этого перехода и кто «непосредственный» виновник — дело десятое.
Уравнение гидролиза АТФ, с учётом диссоциации:
АТФ <-> АДФ + Ф + (H+)
(заряды АТФ, АДФ и Ф опустил).
Соответственно, когда АТФ образуется из АДФ и Ф, один протон исчезает. Так что в этом плане всё сбалансировано: при молочнокислом брожении ионов водорода образуется столько же, сколько и расходуется. Закисление происходит из-за того, что АТФ не только образуется, но и расходуется клеткой (с такой же скоростью) — при гидролизе АТФ выделяются протоны.
Тот ион водорода, о котором я постом выше писал (сам уже просто запутался, здесь можно было не углубляться, всё типично) — общий элемент вообще всех окислительно-восстановительных реакций с участием NAD:
ВОССТАНОВЛЕННЫЙ_СУБСТРАТ + (NAD+) <-> ОКИСЛЕННЫЙ_СУБСТРАТ + NADH + (H+)
(В данном случае случае восстановленный субстрат — глицеральдегид-3-фосфат и свободный фосфат, а окисленный — 1,3-БФГ.)
Ну то есть, гидрид-ион переносится на NAD+ (запасая на нём электронную пару), а в окружающую среду выделяется ион водорода. Но когда пируват до лактата восстанавливается, NADH превращается обратно в NAD+, а из окружающей среды поглощается ион водорода, так что при брожении баланс протонов соблюдается.
1. Как в учебнике Ленинджера изображено — фосфорильная группа там полностью депротонирована, водорода не содержит. Имелось в виду, что только такая форма 1,3-БФГ может являться эффективным субстратом для фосфоглицераткиназы, или всего лишь что эта форма преобладает в растворе — не знаю, слишком тонкий вопрос. В любом случае она переносится «как есть».
Локально возле некоторой точки пространства можно убрать расширение пространства, например, следующим образом. В некоторый момент t1 размещаем рядом с заданной точкой рой пробных тел таким образом, чтобы заполнить шар некоторого радиуса R. Каждому пробному телу придаём некоторую скорость по направлению к центру таким образом, чтобы он (несмотря на расширение Вселенной) оказался в центре шара в момент времени t2>t1 (это всегда возможно, если только R не слишком велик, а t2 не слишком мало для заданного R, но при этом меньше времени Большого Разрыва, если таковой будет иметь место).
Дальше мы просто строим систему координат (скажем, ортогональную), в которой мировые линии этих пробных тел будут временны́ми координатными линиями (она, правда, опишет лишь часть ПВ — не слишком далеко от заданной точки, не позже момента t2). В такой СК неподвижные тела будут оставаться неподвижными, но пространство будет не расширяться, а сжиматься (по-крайней мере, в конечном итоге) — вплоть до нулевых размеров в момент t2 (это будет координатная сингулярность).
Что-то поспешил я с выводами — может и нельзя. Это можно сделать в (2+1)-мерном ПВ.
В евклидовом трёхмерном пространстве изначально плоской плёнке можно придать как положительную, так и отрицательную гауссову кривизну (искривив её в форме кусочка сферы или седла, соответственно). Аналогичные манипуляции можно проделать с пространственно-подобной поверхностью в (2+1)-мерном пространстве Минковского (только там, наоборот, кусочку сферу соответствует отрицательная кривизна, а седлу — положительная). В искривлённом же псевдоримановом многообразии аналогичными манипуляциями с поверхностью можно локально увеличивать или уменьшать её кривизну — в том числе сделать её равной нулю в заданной точке. А затем на основе этой поверхности можно построить какую-нибудь систему координат (t, x, y) таким образом, чтобы поверхность задавалась уравнением t=0 (выбор таких СК вроде бы всё ещё более чем достаточно широк для того, чтобы сохранять кривизну занулённой и для остальных t, должным образом управляя ходом времени в разных точках пространства).
Но кривизна трёхмерного пространства описывается уже не одной лишь скалярной кривизной (для двумерных пространств равной удвоенной гауссовой), а шестью независимыми величинами. Можно ли их всех локально занулить — затрудняюсь сказать…
Так что, наверное, вполне можно согласованно сделать зависимыми от времени константу c (скорость света) и ряд других констант так, чтобы размер Вселенной оставался постоянным. По сути, это будет просто такая особая система единиц. Скажем, если в Си метр определяется как расстояние, проходимое световой волной за 1/299792458 секунды, то здесь коэффициент мы должны сделать зависимым от возраста Вселенной. То есть мы просто растягиваем метр вместе с пространством. Вряд ли это будет удобно, но почему бы и нет.
Расширяется само пространство или разлетаются частицы — вопрос выбора системы координат. Во всяком случае, разлёт частиц выбором подходящей СК всегда можно описать через расширение пространства (насчёт обратного не уверен; но, по-крайней мере, для достаточно близких частиц можно).
> Что существует на самом деле — это кривизна пространства, которую нельзя обратить в ноль выбором другой системы координат, и ее самое непосредственное проявление в этом мире — приливные силы.
Не пространства, а пространства-времени. Кривизну пространства подходящим выбором СК всегда можно в ноль обратить — по-крайней мере локально.
Конечно, далеко не факт, что вся Вселенная однородна и изотропна.
2. Расширение пространства — это чистая кинематика, она описывает ЧТО происходит, а не ПОЧЕМУ. Любая динамика однородной изотропной Вселенной описывается метрикой Фридмана-Леметра-Робертсона-Уокера; при наиболее простых способах выбора системы координат объекты в такой Вселенной неподвижны, а пространство, вообще говоря, расширяется/сжимается по произвольному закону. Для этого вывода не нужны ни уравнения ОТО, ни какие-либо предположения о свойствах заполняющей Вселенную материи (они нужны для вывода конкретного закона расширения/сжатия Вселенной)
Как вы правильно заметили, ускорение расширения Вселенной объясняют некой тёмной энергией — заполняющей всё пространство субстанцией (если так можно выразиться), имеющей положительную плотность энергии, но отрицательное давление (по модулю большее, чем треть её плотности энергии) и проявляющей себя исключительно через гравитацию.
В рамках ОТО давление, наряду с энергией, тоже является источником гравитации: положительное давление приводит к дополнительному гравитационному притяжению, отрицательное — к отталкиванию. Эффективная гравитирующая плотность вычисляется как плотность_энергии + 3*давление. Поэтому объект с положительной массой, но достаточно большим по модулю отрицательным давлением не притягивает к себе остальные объекты, а, наоборот, отталкивает их. (При этом давление не оказывает чисто «механического» влияния на динамику Вселенной, поскольку в достаточно больших масштабах оно всюду одинаково.)
Поэтому тёмная энергия своей гравитацией ускоряет расширение Вселенной. Грубо говоря, с точки зрения нас как наблюдателей мы находимся в центре Вселенной (и всей этой заполняющей пространство тёмной энергии), так что на нас тёмная энергия не действует. На объект же, находящийся на расстоянии R от нас (а значит, и от центра), не действует лишь та часть тёмной энергии, что находится на расстоянии >R от центра (следствие теоремы Гаусса для сферически симметричного случая). В то же время шар тёмной энергии радиуса R гравитационно отталкивает данный объект, придавая объекту ускорение в направлении от центра (от нас) (гравитационное влияние обычной материи учитывается аналогично). В качестве «центра» на самом деле можно рассматривать любую точку Вселенной, Вселенная однородна (переход от одного «центра» к другому — это переход в ускоренную СО, появляющаяся при этом сила инерции как раз зануляет гравитационное воздействие всякой материи, содержащейся в шаре радиуса R).
Это частный случай более общего вопроса: как отличить «силы инерции» (и вообще метрические эффекты пространства-времени) от «материальных» сил.
Очень просто: ускорение пробного тела, обусловленное метрическими эффектами ПВ, зависит лишь от его расположения и скорости, но не от его природы. В частности, проверка принципа эквивалентности подтверждает, что гравитационное ускорение относится к такого рода эффектам. Например, сразу отметается теория гравитации, построенная по аналогии с электромагнетизмом: если бы гравитационный «заряд» был одновременно аддитивен и независим от СО, из-за разброса дефекта масс разных химических элементов принцип эквивалентности не выполнялся бы).
Если скорость удаления объекта не коррелирует с его природой, то удаление обусловлено чисто метрическими эффектами.
На всякий случай: расширение пространства — характеристика скоростная (первая производная по времени), а силы отвечают за ускорение (вторую производную).
Таких СО — вагон.
Это в СТО мы можем ограничиться рассмотрением инерциальных СО, которые с точностью до пространственно-временных трансляций и пространственных поворотов задаются указанием тела (на которое не действуют силы). В масштабах же Вселенной, где кривизной ПВ уже нельзя пренебречь, ИСО просто не существует и мы вынуждены работать с более общим случаем неинерциальных СО. (Неинерциальная СО — произвольная система координат в пространстве-времени; инерциальная СО — декартова система координат.)
Для любых двух объектов (двигающихся любым образом) можно указать бесконечное количество СО, в которых они всё время остаются неподвижными и в которой любые объективные указания на их «разлёт» (скажем, красное смещение передаваемых сигналов) объясняются динамикой пространства и гравитационного потенциала.
Простой пример. Пространство-время плоское (то есть всё в рамках СТО, пространство-время — пространство Минковского), в ИСО первого объекта (t; x; y; z) два объекта движутся по законам
x1 = 0
x2 = vt
y1 = y2 = z1 = z2 = 0.
Очевидно, тела удаляются друг от друга и объясняется это движением второго тела.
Переходим в неинерциальную СО (T; X; Y; Z) следующим образом:
t = T*ch(X)
x = сT*sh(X)
y = Y
z = Z,
где c — скорость света, ch и sh — гиперболические косинус и синус.
В такой СО уравнения движения тел примут вид:
X1 = 0
X2 = arth(v/c),
где arth(a) = (1/2)*ln((1+a)/(1-a)) — ареатангенс. То есть в такой СО координаты тел фиксированы, движения тел нет. (Эффектов замедления/ускорения времени тоже нет, так что можно сказать, что эта СО связана с каждым из тел.) Тем не менее, расстояние между телами увеличивается (со скоростью c*arth(v/c)): в направлении X пространство растягивается пропорционально времени. Более того, если v > c*(e^2 — 1)/(e^2 + 1) ~= 0.76*c, то скорость увеличения расстояния между телами больше скорости света.
Такая СО — цилиндрическая система координат (время — радиальное направление, одна из пространственных координат — угловая, две остальные — осевые). Если же построить сферическую систему координат, то получится не что иное, как вакуумное решение уравнения Фридмана.
1: (10 в степени (7-3.83))
=
1: (10 в степени 3.17)
=
1: 1479,
то есть на полторы тысячи лактат-ионов будет лишь приходиться лишь одна молекула молочной кислоты. Практически полностью депротонирован.
1) Замкнутой на себя, с постоянной (в пространстве, но не во времени) положительной кривизной («кривизна» здесь и далее подразумевается скалярная), то есть трёхмерной гиперсферой. Аналогию с шариком уже привели. Замечу только, что n-мерную сферу совсем не обязательно вкладывать в (n+1)-мерное евклидово пространство — это чисто наглядное построение, а так сфера, как и всякое многообразие, имеет собственную (внутреннюю) геометрию. Нет никаких «внутри» и «снаружи».
2) Бесконечно простирающейся во все стороны, имеющей нулевую кривизну. Представьте, что пространство равномерно заполнено какими-то объектами, и каждый объект удаляется от вас со скоростью, пропорциональной расстоянию между им и вами. Куда эта конструкция расширяется? Ответ очевиден — бесконечность остаётся бесконечностью, на сколько её не умножай.
3) Бесконечно простирающейся во все стороны, имеющей отрицательную кривизну. По мере расширения кривизна по модулю будет падать, а в целом представить эту ситуацию можно так же, как и ситуацию 2).
В любом случае расширение происходит просто во все стороны. Расширение пространства — это просто увеличение расстояний между всеми телами (на которое, правда, накладываются «собственные» (пекулярные) движения тел). Пространство либо бесконечное (тогда нет смысла спрашивать «куда?»), либо имеет увеличивающийся со временем размер (грубо говоря, всё время формируется новое «место»). В любом случае пространство полагается однородным (нет выделенного «центра» расширения (в качестве центра можно с равным успехом рассматривать любую точку); уж тем более нет «краёв») и изотропным.
Расширение пространства как такового — один из способов описания расширения Вселенной. Это вопрос выбора система отсчёта.
> Т.е. если мы разместим на любом конечном расстоянии друг от друга два объекта неподвижно и подождем, то они начнут удаляться друг от друга, это и называют расширением пространства.
Нет абсолютного понятия «неподвижности». Чтобы разместить два объекта «неподвижно», вам надо определиться с системой отсчёта, в рамках которой они будут «неподвижны». «Расширение пространства» будет особенностью как раз данной системы отсчёта, это такое же относительное понятие. Можно и в плоском пространстве-времени выбрать систему отсчёта, в которой пространство расширяется.
> Если бы она разносила объекты при помощи физической силы, то не смогла бы ускорить их относительно друг-друга до скорости, превышающей скорость света
Скорость объекта — это одно, а скорость изменения расстояния между двумя объектами — это другое. Скорость объекта в любом случае не может превысить скорость света. Скорость изменения расстояния — запросто (повторюсь, это вопрос выбора системы отсчёта).
Если гравитацию считать силой (хотя в рамках ОТО это не так), то тёмная энергия именно создаёт силу. Она имеет отрицательную эффективную гравитирующую плотность и гравитационно «расталкивает» материю.
Ещё был NAD+ (с положительно заряженным никотинамидным кольцом), а стал NADH (с нейтральным никотинамидным кольцом) и H+, но при восстановлении лактата до пирувата H+ исчезнет, а NADH снова станет NAD+, так что в каком-то смысле эта реакция особняком стоит.
Ещё один момент: pKa для реакции
(H2PO4)- <-> H+ + (HPO4)2-
составляет 6.86, что лежит в физиологическом диапазоне pH. Так что в условиях клетки обе (а не только (HPO4)2-) эти формы фосфата присутствуют в существенных концентрациях. Более того, например, в матрикс митохондрий транспортируется именно дигидрофосфат (дважды протонированная форма фосфата). Дигидрофосфат будет дополнительные протоны давать, так что гликолиз приведёт к закислению, даже если АТФ не потребляется, а накапливается.
Ну а совсем по-хорошему надо учитывать pKa для всех способных к протонированию/депротонированию групп (просто для большинства метаболитов они либо много больше, либо много меньше 7 и можно приближённо считать, что метаболит существует либо только в протонированной, либо только в депротонированной форме, соответственно).
Будь оно абсолютно белым — не излучало бы, мы бы не жили.
ТО накладывает ограничение на скорость самих объектов (определяемую через производные от координат по времени), но не на скорость изменения расстояния между ними — она может быть какой угодно.
«Расширение пространства» связано с выбором системы координат (далее — СК) в пространстве-времени (далее — ПВ). (СК в ПВ — это, по сути, система отсчёта; например, инерциальным системам отсчёта соответствуют декартовы СК). Для описания Вселенной наиболее удобна СК, в которой Вселенная однородна и изотропна; такой СК является сферическая СК, её центр — событие Большого Взрыва, радиальное измерение — время, а пространство в ней расширяется (большим радиусам соответствуют большие масштабные факторы, но из-за кривизны ПВ зависимость нелинейная; сжатие пространства тоже может быть). Но, по-крайней мере, локально всегда можно выбрать СК, в которой пространство не расширяется.
И наоборот — даже в СТО, где пространство-время плоское (описываемое геометрией Минковского — обобщением евклидовой геометрии, где квадрат расстояния равен X^2 + Y^2 + Z^2 — T^2), можно выбрать СК с расширяющимся пространством — например, всё ту же сферическую СК с центром в произвольной мировой точке (которая тоже будет играть роль БВ, но будет чисто координатной сингулярностью, а не настоящей; здесь нам геометрия ПВ оставляет куда больше свободы в выборе удобной СК). В этом случае тоже будет сверхсветовое (и вообще сколь угодно быстрое) удаление объектов друг от друга (хотя из-за замедления расширения неподвижный объект всегда можно будет догнать) — при том, что в любой инерциальной СО (то есть декартовой СК) скорость увеличения расстояния между этими объектами не превышает 2c (про нашу Вселенную аналогичную вещь нельзя сказать потому, что она искривлена и потому декартовую СК в ней построить невозможно).
Ну то есть, ничего такого таинственного в расширении Вселенной нет, его можно представлять как простой разлёт объектов во все стороны. Просто надо помнить, что «пространство», «расстояние» (в том числе скорость его изменения), скорость — понятия, существенно зависящие от выбора СК (в отличие от, например, красного смещения, которое можно объективно измерить). И что пространство-время Вселенной имеет кривизну.
АДФ вступает в реакцию уже полностью ионизированным (и в комплексе с ионом магния, скорее всего). Протонирован был только свободный фосфат; при образовании 1,3-БФГ он теряет протон.
1,3-БФГ никаких протонов ни от кого не получает) Он полностью ионизирован, и передача фосфорильной группы от него к АДФ обходится без протонов.
Строго говоря, нет: момент импульса (который в изолированной системе сохраняется) и вектор угловой скорости не обязаны быть коллинеарными, они связаны через тензор инерции. Так что ось вращения в общем случае меняется. Наглядная иллюстрация — эффект Джанибекова.
Но вообще да, в направлении момента импульса системе тел в космосе ничто особо не мешает сплющиваться, поэтому они в конечном счёте выстраиваются в перпендикулярной ему плоскости.
При расходовании АТФ образуются протоны.
При брожении и одновременном расходовании АТФ концентрация последнего остаётся постоянной, протоны образуются.
Можно считать, что при брожении образующиеся протоны в определённом смысле запасаются в АТФ (но не в самих молекулах АТФ, а в молекулах воды, которыми этот АТФ впоследствии будет гидролизовываться). А расходование АТФ приводит к их высвобождению.
Кто там «виновник» — философский вопрос) Если «на входе» имеем глюкозу, а «на выходе» — лактат, тепло и совершенную мышцами работу (концентрация АТФ поддерживается на примерно одинаковом уровне, в конечном итоге она не в счёт), то ионы водорода просто обязаны появиться в таком же количестве, что и лактат (большая их часть, правда, свяжется разными буферными молекулами, но это другой вопрос). А каков механизм этого перехода и кто «непосредственный» виновник — дело десятое.
АТФ <-> АДФ + Ф + (H+)
(заряды АТФ, АДФ и Ф опустил).
Соответственно, когда АТФ образуется из АДФ и Ф, один протон исчезает. Так что в этом плане всё сбалансировано: при молочнокислом брожении ионов водорода образуется столько же, сколько и расходуется. Закисление происходит из-за того, что АТФ не только образуется, но и расходуется клеткой (с такой же скоростью) — при гидролизе АТФ выделяются протоны.
Тот ион водорода, о котором я постом выше писал (сам уже просто запутался, здесь можно было не углубляться, всё типично) — общий элемент вообще всех окислительно-восстановительных реакций с участием NAD:
ВОССТАНОВЛЕННЫЙ_СУБСТРАТ + (NAD+) <-> ОКИСЛЕННЫЙ_СУБСТРАТ + NADH + (H+)
(В данном случае случае восстановленный субстрат — глицеральдегид-3-фосфат и свободный фосфат, а окисленный — 1,3-БФГ.)
Ну то есть, гидрид-ион переносится на NAD+ (запасая на нём электронную пару), а в окружающую среду выделяется ион водорода. Но когда пируват до лактата восстанавливается, NADH превращается обратно в NAD+, а из окружающей среды поглощается ион водорода, так что при брожении баланс протонов соблюдается.