Спросите Итана №45: как далеко простирается Мультивселенная?

https://medium.com/starts-with-a-bang/ask-ethan-45-how-deep-does-the-multiverse-go-70820b852ee8#.uslsbnn89
  • Перевод
Читатель спрашивает:
Не могли бы вы объяснить подробнее теорию мультивселенной? Будут ли в разных вселенных разные законы? Или у них всех будут некие фундаментальные законы? Или это всё будет одновременно? Исходят ли они из центра нашей Вселенной, или каждая из них имеет свою точку большого взрыва?

Тут задано сразу много вопросов, поэтому начнём с основ – со Вселенной, которую мы знаем и любим.



Каждая точка в этом видео – это галактика, содержащая от миллионов до триллионов звёзд. Крупнейшие имеют массу, в тысячи раз превосходящую массу Млечного пути. И при всём при том этот «полёт» показывает нам лишь 0,0002% всех галактик, из тех, что видны нам.

image

Выбрав ничем не примечательный участочек неба, и направив на него космический телескоп Хаббла в течение 23 дней, мы смогли обнаружить 5000 галактик из удалённой части Вселенной. Для покрытия всего неба таких участочков потребовалось бы 32 миллиона – это значит, что во Вселенной существует по меньшей мере сотня миллиардов галактик.

На самых больших масштабах наше космическое зрение простирается на 46 миллиардов световых лет в любом направлении. А дальше мы знаем лишь то, что у Вселенной возраст конечен, и что скорость света также конечна.

image

Но, насколько мы знаем, Вселенная продолжается и дальше. Наш уголок космоса вроде бы ничем не отличается от других – в грубом приближении, Вселенная примерно однородна по структуре и свойствам.

Мы можем даже изучить микроволновое космическое излучение, остаточное излучение с тех времён, когда Вселенная была столь горячей, что не могла формировать нейтральные атомы – они сразу же разбивались на части.

image

Это снимок излучения Вселенной с расстояния в 46 миллиардов световых лет во всех направлениях. Оно было испущено всего лишь через 380000 лет после Большого взрыва. Всё указывает не только на то, что Вселенная по плотности и свойствам примерно одинакова везде, но и что законы физики тоже везде одинаковые, и также, что Вселенная не замыкается на себя как замкнутая поверхность.

Это говорит нам о том, что Вселенная, что мы видим, является лишь частью всей Вселенной. Все звёзды, галактики и излучение, дошедшее до Млечного пути во время существования Вселенной – всего лишь часть того, что было создано при Большом взрыве.

image

И, несмотря на то, что масштабы Вселенной нам неизвестны, все наблюдения говорят о том, что в каждой её части:

— работают те же самые законы физики, в любое время в любом месте
— у каждого районе есть своя история, и он не объединён причинно-следственными связями с другими (не обменивается с ними информацией)
— все они произошли от одного Большого взрыва

Иначе говоря, даже за пределами обозреваемой Вселенной существует просто дополнительное пространство той же Вселенной – то, что мы называем нулевым уровнем мультивселенной, который по сути мультивселенной и не является.

Но мы считаем, что мультивселенная существует – а не только лишь наша Вселенная. Всё идёт от наших представлений о том, как Вселенная родилась.

image

В настоящее время Вселенная расширяется (и расширялась со времени Большого взрыва), пропорционально количеству материи и энергии, находящейся в ней. Когда она была моложе, горячее, плотнее и более энергичной, скорость расширения была больше. Сегодня плотность энергии меньше, и продолжает убывать, асимптотически стремясь к небольшому ненулевому значению.

Это ненулевое значение известно, как тёмная энергия, присущая самому пространству. Её значение невелико, но материя и излучение продолжают рассеиваться в расширяющейся Вселенной, а тёмная энергия остаётся постоянной. В результате, тёмная энергия уже вносит в расширение Вселенной больше остальных составляющих.

Самое удивительное, что Вселенная занималась тем же самым и до Большого взрыва, только с гораздо большей энергией и скоростью. Этот период назывался Космической инфляцией.

image

Инфляция заставляет пространство-время расширяться экспоненциально, и если она случалась в прошлом с большим количеством энергии, то это экспоненциальное расширение было нереально быстрым. В течение всего лишь 10-32 секунд область размером с субатомную частицу расширилась бы до размеров больших, чем сегодняшняя наблюдаемая часть Вселенной.

Из-за свойств квантовой теории поля неважно, как начиналась инфляция – большинство районов космоса расширялись бы и дальше экспоненциально и до бесконечности. Но этого явно не произошло в нашей части Вселенной – в какой-то момент инфляция закончилась, и породила сегодняшнюю нашу Вселенную. И механизм, закончивший инфляцию для нас, должен был закончить её и в остальных частях Вселенной.

Хотя районы Вселенной, где инфляция продолжается, растут быстрее чем те, где она закончилась, должно существовать большое количество не соединённых районов пространства-времени, где инфляция закончилась — на картинке ниже они отмечены X:

image

Эти отдельные районы Вселенной, не связанные друг с другом, испытывают Большой взрыв с окончанием инфляции — независимо друг от друга. Это мы называем мультивселенной первого уровня. Обычно мы набрасываем четыре разных уровня мультивселенной, и этот, первый, в контексте космической инфляции, происходит с наибольшей вероятностью.

Это ответ на финальный вопрос читателя — есть разные Вселенные, отделённые друг от друга, у каждой из которых произошёл независимый Большой взрыв, случившийся в результате того взрыва, который породил известную нам Вселенную.

image

А что насчёт других Вселенных? Действительно ли они обязаны иметь идентичный набор законов физики?

Гипотеза о мультивселенных второго уровня говорит, что физические константы других Вселенных будут отличаться от нашей. Это основано на наборе предположений, обычно не озвучиваемых:
  • существует тип симметрии, восстанавливающийся во время инфляции
  • в конце инфляции симметрия нарушается
  • в разных Вселенных симметрия нарушается по-разному
  • именно нарушенная симметрия определяет фундаментальные константы Вселенной


Посмотрим, что нам известно про инфляцию, и что случается по её окончанию.

image

Считается, что космическая инфляция – это квантовое поле, имеющее некоторое неравновесное значение во время инфляции, но по её окончанию стремящееся к равновесному. Из измерений микроволнового космического излучения известно, что в конце инфляции значение её энергии было гораздо ниже значения по планковской шкале. Обычно это считается энергией, при которой определяющие константы симметрии нарушаются. Только в случае оранжевой кривой на картинке, и только в случае, когда её минимумы имеют разные значения, и только в случаях, когда инфляционное поле взаимодействует с разными фундаментальными константами, у другой Вселенной будут другие константы.

Это даёт основания полагать, что другие варианты нарушения симметрии (электрослабой, или симметрии Хиггса, к примеру) не приводят к изменению фундаментальных констант взаимодействия. В других регионах нашей Вселенной это случилось, и не привело к изменению констант.

image

Поэтому, хотя идея о наличии других мультивселенных первого уровня с другими константами выглядит привлекательно, у нас есть все основания полагать, что это вряд ли возможно, и нет оснований полагать, что вероятность их наличия события велика.

А что насчёт мультивселенных более высоких уровней?

Их можно встретить, только намеренно неправильно истолковывая многомировую интерпретацию квантовой механики.

image

Некоторые люди ошибочно заявляют, что каждый раз при принятии квантового «решения» вы оказываетесь в одной из двух возможных Вселенных, совпадавших друг с другом до этого.

Как бы это не было романтично и привлекательно, это не то, о чём говорит физика! Очень много элементов вносят ненулевой вклад в волновую функцию Вселенной, и при этом существует не так много Вселенных, и когда вы делаете измерения, вы помещаете себя в одну Вселенную, а не в другую. Иначе говоря, физика многомировой интерпретации говорит, что квантовую волновую функцию Вселенной можно представить, как суперпозицию состояний – а вовсе не то, что все возможности реализовываются где-то во Вселенной. Многомировая интерпретация полностью допустима, но это не значит, что существуют идентичные нашей параллельные Вселенные.

image

А мультивселенная 4-го уровня находится так далеко в области предположений и гипотиз, что долго о ней распространяться смысла нет. Она утверждает, что существуют все возможные Вселенные, соответствующие всем возможным математическим конструкциям, которые могут управлять Вселенной.

Итак, отвечая на вопрос читателя:

— наша Вселенная простирается дальше, чем наблюдаемая её часть, и вся она создана во время Большого взрыва, и вся имеет одинаковые законы физики и константы
— из-за инфляции существуют и другие Вселенные, с другими Большими взрывами, но скорее всего, их законы и константы совпадают с нашими
— все они не объединёны причинно-следственными связями с нами и не могут влиять на нас, как и мы на них
— у каждой есть своя уникальная история, и многие, возможно, имеют в себе разумных наблюдателей, ищущих ответы на подобные вопросы
Поделиться публикацией
Комментарии 64
    +4
    А вот все это
    в одной картинке:
    image
      0
      Грубо говоря был кусок чего то там а потом резко пошло вспенивание по всему «объёму»
      и прекратилось в разное время. интересно а противоположный процесс возможен?
      резкое умножения на 0 целой вселенной или даже большого их количества?
      Вроде была фантастика на эту тему.
        0
        Вполне реальная вещь как ложный вакуум: http://elementy.ru/problems/546/Raspad_nestabilnogo_vakuuma
          –1
          >Грубо говоря был кусок чего то там а потом резко пошло вспенивание по всему «объёму»
          и прекратилось в разное время. интересно а противоположный процесс возможен?
          резкое умножения на 0 целой вселенной или даже большого их количества?
          Вроде была фантастика на эту тему.

          Если верить что всё возникло из ничего, и далее пошло -> вплоть до человека (люди верящее в это называют себя атеистами), то возможно верить и в обратный процесс.
          +1
          Что-то я не понял, почему говорят, что в других вселенных первого уровня фундаментальные константы будут теми же. Как-то из популярных лекций Линде и Старобинского и книги Виленкина у меня сложилось ровно противоположное впечатление: инфляция заканчивается на каком-то минимуме, от которого зависят константы, но сам по себе минимум может быть практически любым — в этом месте инфляционную космологию увязывают с проблемой ладншафта в теории суперструн.
          И отвечая на вопрос выше: да, вакуум имеет ненулевую энергию и может туннелировать в состояние с меньшей энергией. Это вызовет новый виток инфляции и образование нового домена, граница которого будет распространяться по вселенной со скоростью света, «помножая на ноль» все на своем пути. Так по крайней мере говорит Линде.
            0
            Всегда думал что радиус наблюдаемой вселенной исходит из ее возраста и равен 14 млрд световых лет. Как получается цифра в 46 миллиардов световых лет?
              +1
              Это из-за того, что Вселенная расширяется. Вообще, в космологии расстояние зависит от того, как его определяют. Может быть 3 варианта: расстояние между объектами в прошлом, расстояние между ними сейчас и расстояние, которое прошел свет от одного до другого. Например, 12 млрд. лет назад (столько прошел свет) наша и удаленная галактика были разнесены на 1 млрд. световых лет (столько было в прошлом), но с учетом расширения Вселенной реальное расстояние между ними 40 млрд. световых лет (сейчас).
                0
                >Например, 12 млрд. лет назад (столько прошел свет) наша и удаленная галактика были разнесены на 1 млрд. световых лет (столько было в прошлом), но с учетом расширения Вселенной реальное расстояние между ними 40 млрд. световых лет (сейчас).

                Как вы это реальное расстояние в 40 млрд. световых лет (сейчас) измерите то?
                  0
                  Мне было известно, что для этого необходимо знать красное смещение и постоянную Хаббла, но точную формулу пришлось погуглить:
                  D = (c / H_0)ln(z+1)
                    0
                    >Мне было известно, что для этого необходимо знать красное смещение и постоянную Хаббла, но точную формулу пришлось погуглить:

                    Ясно, то есть математически. Реально измерить не получится никак.
                –2
                Все просто. 46 это диамерт (радиус помноженный на два). Но спросите, ведь возраст 14 млрд, и если его помножить на два, то никак не получится 46. А дело в том, что это лишь свет дошел до нас за 14 млрд, но Вселенная расширяется, и объект, от которого пошел этот свет, уже не там, а где-то на 9 млрд световых лет дальше.
                  0
                  Все просто. 46 это диамерт (радиус помноженный на два).

                  46 — это радиус
                  мы в любую сторону можем "посмотреть" не далее 46


                  собственно и в тексте так же


                  Это снимок излучения Вселенной с расстояния в 46 миллиардов световых лет во всех направлениях.
                  +1
                  Скорость расширения Вселенной на ранних этапах эволюции != скорости света. Со скоростью света расширяется горизонт событий — область, ограничивающая то, что мы называем observable universe (наблюдаемая Вселенная), и от которой к нам в принципе может дойти свет, возникший после того момента, когда Вселенная стала прозрачной для излучения. Однако точки пространства, в которых был излучен этот свет 13,6 миллиардов лет назад, уже унесены расширением далеко за горизонт событий и сейчас находятся на расстоянии 46 миллиардов световых лет. Иными словами, мы смотрим на 46 миллиардов световых лет в любом направлении, но видим крайние точки наблюдаемой Вселенной с расстояния 13,6 миллиардов световых лет — это оптический, не физический радиус Вселенной. И при этом существуют области пространства, принадлежащие нашей Вселенной, но лежащие за горизонтом событий для нас — они формировались сразу после окончания инфляции, но до начала эпохи прозрачной Вселенной. Свет от них до нас не дойдет никогда и с нашей точки зрения они находятся в области «до начала времен».
                    0
                    >Однако точки пространства, в которых был излучен этот свет 13,6 миллиардов лет назад, уже унесены расширением далеко за горизонт событий и сейчас находятся на расстоянии 46 миллиардов световых лет. Иными словами, мы смотрим на 46 миллиардов световых лет в любом направлении, но видим крайние точки наблюдаемой Вселенной с расстояния 13,6 миллиардов световых лет — это оптический, не физический радиус Вселенной.

                    Иначе говоря — мы видим свет, излучённый 13,6 миллиардов лет назад. А затем, с помощью мысленного умозаключения (подключив сюда понятие о расширение Вселенной), мы в уме выводим цифру 46 миллиардов световых лет — проверить которую реально мы не в силах.

                    Я правильно понял идею этого феномена?
                  +5
                  Дико бесят графики без обозначений по осям, после которых делаются неочевидные выводы. Абстрактные картинки тоже интересны, но не в плане донесения сути. Что-то Итан распоясался совсем.
                    0
                    > Самое удивительное, что Вселенная занималась тем же самым и до Большого взрыва, только с гораздо большей энергией и скоростью. Этот период назывался Космической инфляцией.

                    Эм… с каких пор у нас существуют модели, описывающие процессы до Большого взрыва (не считая отдельных гипотез и спекуляций)? Период инфляционного расширения — это период в первые мгновения после Большого взрыва, от эпохи планковского времени до начала эпохи бариогенеза.

                    > Эти отдельные районы Вселенной, не связанные друг с другом, испытывают Большой взрыв с окончанием инфляции

                    Или у автора какое-то свое оригинальное определение Большого взрыва, или тут что-то не так.

                    upd: Действительно не так, путаница в определениях:

                    > Inflation ended when the inflaton field decayed into ordinary particles in a process called «reheating», at which point ordinary Big Bang expansion began. The time of reheating is usually quoted as a time «after the Big Bang». This refers to the time that would have passed in traditional (non-inflationary) cosmology between the Big Bang singularity and the universe dropping to the same temperature that was produced by reheating, even though, in inflationary cosmology, the traditional Big Bang did not occur.

                    > According to the simplest inflationary models, inflation ended at a temperature corresponding to roughly 10−32 second after the Big Bang. As explained above, this does not imply that the inflationary era lasted less than 10−32 second. In fact, in order to explain the observed homogeneity of the universe, the duration must be longer than 10−32 second. In inflationary cosmology, the earliest meaningful time «after the Big Bang» is the time of the end of inflation.

                    Абзац про «независимый Большой взрыв» в каждой из Вселенных в статье все запутывает. Большой взрыв был один, просто в описываемой модели он отождествляется с окончанием инфляции в каждой из Вселенных, несмотря на то, что до инфляции в теории Большого взрыва было еще несколько эпох. Только автор и то, и другое называет Большим взрывом.
                      +1

                      Вот-вот. В конечном счёт это всё сильно путает. Я так и не понял о чём статья. Что за доп. вселенные и доп. большие взрывы, что за "до большой взрыва" и т.д…

                        0
                        >Эм… с каких пор у нас существуют модели, описывающие процессы до Большого взрыва (не считая отдельных гипотез и спекуляций)? Период инфляционного расширения — это период в первые мгновения после Большого взрыва, от эпохи планковского времени до начала эпохи бариогенеза.

                        «А что говорит инфляция? А инфляция говорит вот что. Что на самом деле вот этот весь огонь космический, он возник после инфляции, и здесь есть экспоненциально много места, когда вся Вселенная была заполнена только скалярным полем, когда частиц никаких не было, а если бы они даже и были, то плотность их экспоненциально падала бы всё время, потому что Вселенная экспоненциально расширялась.

                        Поэтому что бы там ни было до инфляции, это совершенно не важно. Вселенная здесь была практически пустой, а энергия сидела в этом скалярном поле. А уж после того, как оно — помните эту картину: скалярное поле шло вниз, вниз, вниз, потом постепенно, когда оно доходило донизу, Хаббловская постоянная становилась маленькой — оно начинало осциллировать, в это время за счет своих осцилляций оно порождало нормальную материю. „
                        http://scisne.net/a-1075

                        Так что эта теория вполне простирается ДО Большого Взрыва.
                        0
                        «Иначе говоря, физика многомировой интерпретации говорит, что квантовую волновую функцию Вселенной можно представить, как суперпозицию состояний – а вовсе не то, что все возможности реализовываются где-то во Вселенной.»

                        Про суперпозицию состояний говорит как раз квантовая физика, а не многомировая интерпретация. Последняя утверждает именно существование параллельных детерминированных вселенных.
                          0
                          Немного офтопа: сегодня узнал для себя новое понятие — «двухфотонный пик», поясните кто-нибудь, что это такое?
                          • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                              0
                              1. Ответ в моем первом комментарии выше: https://geektimes.ru/post/275202/#comment_9227646

                              2. Ответ в моем втором комментарии выше: https://geektimes.ru/post/275202/#comment_9227624

                              3. Инфляцию наблюдать невозможно по определению. Вопрос бессмысленный. Само собой, это всего лишь вывод из предположения о том, что теория инфляции в ее текущем виде истинна.

                              4. https://ru.wikipedia.org/wiki/Симметрия_(физика)

                              5.1 Евклидового пространства в природе не существует. Вообще. В принципе. Евклидово пространство — всего лишь математическая модель, которой удобно пользоваться на малых масштабах и при малых энергиях. Пространство-время в общем случае в рамках СТО описывается как псевдоевклидово пространство с метрикой Минковского, а в ОТО всплывают десятки самых разных тензорных метрик, например, относительно описания ЧД — метрики Керра, Керра-Ньюмена, Керра-Шильда, и так далее…
                              5.2 Вероятность встретить динозавра на улице — 50%. А что, или встречу, или нет… Такие рассуждения из той же оперы.

                              6. Меньше читайте сомнительного научпопа и больше — учебников по физике, тогда авось не будете писать подобное, а то я не знаю даже, с какого слова начинать комментировать эту фразу…
                              0
                              Я дико извиняюсь за профанский вопрос, серьёзно не занимался никогда космологией, но вот о чём всегда думаю. Внутри чего расширяется вселенная(-ые)?
                                0
                                Слово «внутри» к расширению в данном случае неприменимо, Вселенная расширяется сама по себе. Внутри самой себя, если хотите. Чтобы расширяться внутри чего-то, нужно, чтобы было это самое что-то, только вот это самое что-то и есть сама Вселенная. У нее нет «места», «в которое» она расширяется, расширяется само «место», «занимаемое» Вселенной.
                                  0
                                  Так, ок, расширение подразумевает некие границы, что за границами? Если там «ничто», то какое оно имеет определение? Какое-то это ничто, есть ли у этого ничто какие-то границы? Ну то есть, вот представить если вселенную как надуваемый шарик, стенки шарика «раздвигают» воздух вокруг. То есть занимают увеличивающийся объём. А что для Вселенной будет воздухом?
                                    0
                                    То, что находится за пределами «границ» расширения, лежит за гранью обсуждения, так как находится вне пределов изучения и понимания. Выражаясь простым языком — там сингулярность, то есть чёрт его знает что.

                                    В одной из передач «Гордона» Валерий Рубаков ( академик РАН, доктор физико-математических наук) сказал, -«Мы хорошо знаем, что происходило во вселенной после первой секунды, а вот что было до неё, это вопрос». Не ручаюсь за точность высказывания, но смысл такой.

                                    Предполагается, что пространство состоит из каких то полей, а может и не полей, а может частиц, а может струн (Шелдон Купер гарантирует) или ещё чего-то. Даже это всё гипотезы, а думать о том, в чём это всё находится и в чём находится то, в чём всё находится, просто бессмысленно.

                                    Есть теории не разделяющие идею взрыва, например, Релятивистская теория гравитации где нет ни сингулярностей, ни взрывов, ни чёрных дыр. Вот тут можно послушать самого Анатолия Логунова. https://www.youtube.com/watch?v=GcUGZMjw31Y
                                    Однако опять же не объясняет, в чем всё находится.
                                      0
                                      Спасибо большое за развёрнутый ответ! Стало чуть больше понятно, что НЕ понятно)

                                      п.с. Шелдон Купер уже не гарантирует…
                                        0
                                        Согласен, но для красного словца очень подходило.
                                        0
                                        DenimTornado > ак, ок, расширение подразумевает некие границы, что за границами? Если там «ничто», то какое оно имеет определение? Какое-то это ничто, есть ли у этого ничто какие-то границы? Ну то есть, вот представить если вселенную как надуваемый шарик, стенки шарика «раздвигают» воздух вокруг. То есть занимают увеличивающийся объём. А что для Вселенной будет воздухом?

                                        dimasikstd > То, что находится за пределами «границ» расширения, лежит за гранью обсуждения, так как находится вне пределов изучения и понимания. Выражаясь простым языком — там сингулярность, то есть чёрт его знает что.

                                        Не совсем так. Не находится вне пределов изучения и понимания и там НЕ сингулярность! — Дело проще, математики «изобрели» такие понятия, что Вселенная может математически описываться как «расширение» без необходимости расширяться во вне — что мы можем понять из реального мира — в реальном мире (не математическом) если что-то и расширяется то во вне и только во вне!

                                        Математически же было «изобретено» понятие кривизны поверхности, но изобретено так оригинально, что для его, кривизны поверхности, измерения вовсе НЕ требуется понятие «ВО ВНЕ»! — Пример — «данная математическая кривизна поверхности» ЦИЛИНДРА плоская (такая же как и у плоского листа формата А4 лежащего на столе) — что не мешает нам РЕАЛЬНО видеть что «плоскость поверхности» цилиндра явно кривая!

                                        Данное математическое описание «кривизны поверхности» — для измерения которого не требуется привлекать понятие ВО ВНЕ (ВО ЧТО искривляется) и было использовано Эйнштейном про создании им ОТО.

                                        Это трудно понять ибо это НЕВОЗМОЖНО реально увидеть — но с точки зрения математики (и результатов экспериментов, основанных на этой же математике) всё так и есть!

                                        Если это невозможно реально увидеть, то остаётся одно — СМИРИТЬСЯ и ПРИНЯТЬ как данность. Имхо.
                                          0
                                          Слово сингулярность я применил не в прямом смысле, а как определение чёрт знает чего. Что же касается описанной Вами математической модели, то тогда ответьте — в чём находится «цилиндр» или где/в чём находится среда, в которой находится «цилиндр».
                                            0
                                            dimasikstd > Слово сингулярность я применил не в прямом смысле, а как определение чёрт знает чего.

                                            Математика «кривизны пространства» позволяет лишить этот ваш вопрос вообще всякого смысла — то есть в этой математике вы не сможете его даже сформулировать — то есть «чёрт знает чего» просто исчезнет в ней.

                                            dimasikstd > Что же касается описанной Вами математической модели, то тогда ответьте — в чём находится «цилиндр» или где/в чём находится среда, в которой находится «цилиндр».

                                            Трёхмерный цилиндр находится в трёхмерном пространстве и имеет искривлённую( её можно и измерить эту искривлённость его боковой плоскости) в этом трёхмерном пространстве свою боковую «плоскость поверхности». — При этом «кривизна поверхности» цилиндра не искривлена вовсе (равна нулю — то есть равна «кривизне поверхности» плоского листа).
                                              0
                                              >Трёхмерный цилиндр находится в трёхмерном пространстве и имеет искривлённую

                                              В чём находится пространство?
                                                0
                                                >В чём находится пространство?

                                                Какая разница? — Мы рассматриваем кривизну (искривление двумерной плоскости боковой поверхности) трёхмерного цилиндра в трёхмерном пространстве.

                                                Или вы что-то ещё (что-то иное) собираетесь кривить?

                                                Мы кривим ДВУМЕРНУЮ плоскость цилиндра (боковую её поверхность) — кривим её в трёхмерном пространстве.
                                                  0
                                                  Хм, так штука в том, что вы при сферический цилиндр в вакууме, а я про описание реально существующей вселенной. То есть, по факту получается, физики теоретики просто не берутся смотреть за «грань».
                                                    0
                                                    DenimTornado > что вы при сферический цилиндр в вакууме, а я про описание реально существующей вселенной.

                                                    Хм. Какой сферический? — Обычный цилиндр на вашем столе. Возьмите плоскую бумагу формата А4 и скривите её в обычный цилиндр. — Удалось вам это? — Удалось. Вот вы и скривили плоский двухмерный лист бумаги в трёхмерном реальном (не в вакууме даже) пространстве нашей Вселенной.

                                                    Точнее — вы скривили «двумерную плоскость листа бумаги» в кривую «плоскость» цилиндра в трёхмерном реальном пространстве!
                                                      0
                                                      Да это всё понятно) Насколько я понимаю, вы ведёте к тому, что с точки зрения мультивселенных вообще неважно, что там за границами, то есть будто этих вот межграничных пространств и нет.
                                                        0
                                                        DenimTornado >Да это всё понятно)

                                                        Отлегло от сердца. ;-)

                                                        DenimTornado > вы ведёте к тому, что с точки зрения мультивселенных вообще неважно, что там за границами, то есть будто этих вот межграничных пространств и нет.

                                                        К тому, что благодаря математическому трюку — введению не понятия «кривизны плоскости» (вот для этого уж точно понадобилось бы пятое измерение Вселенной — в чём эту плоскость то искривлять) — а введению понятия «кривизны поверхности» — для искривления которой вовсе не требуется никакого нового измерения и жители этой многомерной поверхности (в нашем случае 4-х мерной реальной пространственно-временной НАШЕЙ Вселенной) — могут даже измерить (не выходя никуда «во вне») «кривизну этой многомерной своей поверхности» находясь прямо на этой самой многомерной поверхности (то есть в нашей 4-х мерной Вселенной)!

                                                        Но это математика. И представить (без аналогии) это трудно.

                                                        Вот Эйнштейн и привязал ОТО к «кривизне поверхности», а не к «кривизне плоскости поверхности» (иначе ему пришлось бы вводить новое измерение, что чревато, имхо).

                                                        Вот об этом я на этом сайте уже второю статью комментирую. ;-)
                                                          0
                                                          taujavarob: Вот об этом я на этом сайте уже второю статью комментирую.

                                                          Да, подтверждаю, что не первую. ;-)

                                                          Только вот вы всё с позиции математики объясняете, а людям (как я и предполагал, не одному мне) хочется знать с обывательской стороны. Представить, так сказать, в своем сознании, а не в виде формул.

                                                          Но вы в своем комментарии к той, другой, статье пишите: «Формально вы правы — просто никому и в голову не приходит порождать такие теории, которые требовали бы „чего то вне“.»

                                                          То есть, DenimTornado могу ответить, что ученые не знают, не могут знать и даже не хотят знать, что там «во вне». Поэтому, им проще придумать такой математический закон, для которого этого «во вне» и не требуется. Так что, нам с вами приходится только фантазировать (каждый в меру своей испорченности ;-) ), что там на самом деле.
                                                            0
                                                            Novitsky >Только вот вы всё с позиции математики объясняете, а людям (как я и предполагал, не одному мне) хочется знать с обывательской стороны. Представить, так сказать, в своем сознании, а не в виде формул.

                                                            Я тоже хотел без формул и математики — представить себе образно! — Но многажды и неоднократно поразмышляв над этим, пришёл к неутешительному выводу — это невозможно! Либо ясный но лживым образ либо истинная но математика! — Иного я так и не нашёл.

                                                            Novitsky > ученые не знают, не могут знать и даже не хотят знать, что там «во вне». Поэтому, им проще придумать такой математический закон, для которого этого «во вне» и не требуется.

                                                            Им не то что проще — а зачем? — Можно и ОТО усложнить — ввести 5-е измерение или 25-ое — математика станет сложнее — это факт, — а смысл — если бы это усложнение дало более точные экспериментальные данные или охватило бы более «ясно» и «красивше» то что уже описано — но этого не происходит.

                                                            Струнная теория? — Да, там крутая математика и она «красивая», как они считают — но там свои проблемы
                                                            и проблемы эти гигантские — чего стоит количество возможных(!) разных моделей Вселенной!!! — Выбирай любую! :-) А выбрать нельзя ибо неверифицируемые (ау, это наука или религия?) они, эти модели.

                                                          0
                                                          Вот три примера:

                                                          1) Шар — искривление «двумерной плоскости поверхности» шара в трёхмерном пространстве и искривление «двумерной поверхности» шара.

                                                          2) Цилиндр — искривление «двумерной плоскости поверхности» цилиндра в трёхмерном пространстве и «НЕ искривление двумерной поверхности» (плоская она) цилиндра.

                                                          Эти два примера легко представить нам. Так?

                                                          3) А вот — НЕ искривление «двумерной плоскости поверхности» чего-то в трёхмерном пространстве, но при этом «искривление двумерной поверхности» чего-то. — Вот такую «фигуру», это самое «что-то» представить себе и нельзя — а математически можно её определить!

                                                          Вот Эйнштейн к такой невообразимой «фигуре» — к искривлению 4-х мерной поверхности(а не плоскости поверхности!) пространства-времени нашей реальной Вселенной и привязал ОТО (привязал тяготение). — То есть наша Вселенная без искривления своей «плоскости поверхности» (она — «плоскость поверхности» — в ОТО вообще никак не фигурирует ибо не нужна вовсе) вполне, местами, имеет кривую «многомерную поверхность» свою!

                                                          Это не представимо даже по аналогии (аналогии с шаром — туфта запутывающая народ) — тут только математика. Имхо.

                                                            0
                                                            Можно попробовать представить что-нибудь типа неоднородной вязкой среды, типа поверхности воды, на которой какие-нибудь там нефтяные пятна, ну или асфальт в перемешку с пашней и что-нибудь, что по этой поверхности движется. Например едет двумерный велосипедист по плоской поверхности, на которой пятнами то асфальт, то пашня, то еще что-нить. Если предположить, что велосипедист едет по кратчайшему пути, то увидим, что путь этот нифига не прямая, так как по пашне ехать медленно и неудобно, он будет ехать как можно больше по асфальту. Ровно также получается со светом и его преломлением.

                                                            ИМХО с натяжкой сойдет, чтобы представить пространство, которое кривое само в себе.
                                                              0
                                                              zabbius > с натяжкой сойдет, чтобы представить пространство, которое кривое само в себе.

                                                              В том то и дело, что Эйнштейн нашёл такую «кривизну», что не нуждается в «искривлении в чём то»!

                                                              А все аналогии пытаются хоть в чём-то да, кривить! — А этого оказывается для ОТО не надо!

                                                              P.S. Эйнштейн взял «тензор кривизны Римана-Кристофеля» — более 20 компонет, описывает «кривизну пространств-времени» — не искривление в чём-то, а «кривизну»! — Это непросто понять и невозможно представить.

                                                              20 параметров этого «тензора кривизны Римана-Кристофеля» независимы (а всего их больше 20). — и это для каждой точки «пространств-времени».

                                                              («плоское пространство» — когда все компоненты «тензора кривизны Римана-Кристофеля» равны нулю).

                                                              Потом Эйнштейн решил уполовинить число параметров — вышел (нашёл) тензор Риччи — 10 параметров — он описывает «кривизну пространства-времени» наполовину!

                                                              И имея этот тензор Риччи подобрал 10 величин из физики: плотность энергии, плотность потока энергии, плотность импульса, плотность потока импульса. Вышел «тензор энергии-импульса». — Раз энергия то и масса!

                                                              И эти величины этих тензоров, само собой, — пропорциональны!? — А вот и нет!
                                                              Из-за законов сохранения энергии и импульса дивергенция (свойство тензора) «тензора энергии-импульса» равна нулю. А дивергенция тензора Риччи не равна нулю!

                                                              Печально. Что делать?

                                                              А не поискать ли в «закромах математики» ещё какую-нибудь величину, описывающее всё тоже «искривление пространства-времени»? — И такая величина нашлась! И она состоит из одного(!!!) параметра — не меняющего своего значения при переходе к другой системе координат (меняется только при переходе от точке к точке)! — Бинго!!! — Называется эта величина R.

                                                              Вычитаем из каждого компонента тензора Риччи компонент «метрического тензора кривизны» (ещё один тензор у нас появился) умноженный на половину величины R и получим (точнее Эйнштейн получил) 10 компонентный ковариантный «тензор Эйнштейна»!

                                                              И уже этот «тензор Эйнштейна» полагаем пропорциональным «тензору энергии-импульса».

                                                              Вот уже близок финал. :-)

                                                              Коэффициент подобрал Эйнштейн такой, чтобы при слабом тяготении и малых скоростях результат совпадал с ньютоновским: -8пиG

                                                              Вот и финал!

                                                              Понятно? ;-)

                                                              Эх! ;-)

                                                                0
                                                                я нифига не математик и с тензорами у меня туговато, но разве по факту все это описание кривизны пространства не сводится к тому, что кратчайший путь между точками перестает быть геометрической прямой?
                                                                  0
                                                                  > я нифига не математик и с тензорами у меня туговато, но разве по факту все это описание кривизны пространства не сводится к тому, что кратчайший путь между точками перестает быть геометрической прямой?

                                                                  Не сводится. Это опять аналогия.

                                                                  А так да, надо понять что есть все эти тензора:

                                                                  «тензор кривизны Римана-Кристофеля»
                                                                  «тензор Риччи»
                                                                  «величина R»
                                                                  «тензор Эйнштейна»
                                                                  «тензор энергии-импульса»
                                                                  «метрический тензор кривизны»

                                                                  Разобраться, понять и… ;-)

                                                                  P.S. А вообще современная физика — это математика. «Всё есть число» (С)

                                                                    0
                                                                    >разве по факту все это описание кривизны пространства не сводится к тому, что кратчайший путь между точками перестает быть геометрической прямой?

                                                                    Вообще термин «кривизна» в ОТО надо воспринимать по аналогии «криво написанный код» — а не «кривить что-то в чём то». ;-)
                                                                      0
                                                                      >что кратчайший путь между точками перестает быть геометрической прямой?

                                                                      Понятие «геодезическая линия» конечно интересно, но оно неминуемо иллюстрируется двумерной поверхностью вложенной в евклидово трёхмерное пространство!

                                                                      И всё — приехали! -> Эта аналогия запускает механизм восприятия в мозгу вложенности 4-х мерного пространства-времени в неком другом высшем измерении.

                                                                      Аналогии конечно, обычно, многое поясняют — но в случае ОТО они не работают.

                                                                      Имхо.
                                                                        0
                                                                        Ну необязательно же для иллюстрации гнуть двумерное пространство в третьем измерении. Можно например сделать его нелинейным. Например в случае с плоскостью и третьим измерением, в котором хочется погнуть, взять проекцию гнутой в третьем измерении поверхности на плоскость. Имхо получится как раз то, что надо.
                                                                          0
                                                                          >взять проекцию гнутой в третьем измерении поверхности на плоскость. Имхо получится как раз то, что надо.

                                                                          Хм, погнём пространство-время в высшем измерении и отобразим его на пространство-время?

                                                                          Понимаете, любой выход в некое высшее измерение — это неимоверное усложнение всего.
                                                                            0
                                                                            Я понял вашу мысль. Просто я могу представить для себя, как искривить пространство, не уходя в высшее измерение, но объяснить это словами сложновато. Просто изгиб, а потом проекция очень хорошо покажет «изменение плотности» пространства, то есть именно ту самую нелинейность. Один раз погнем, посмотрим, запомним и в следующий раз погнем без третьего измерения.
                                                                              0
                                                                              zabbius > я могу представить для себя, как искривить пространство, не уходя в высшее измерение, но объяснить это словами сложновато. Просто изгиб, а потом проекция очень хорошо покажет «изменение плотности» пространства, то есть именно ту самую нелинейность.

                                                                              Не выйдет. Вы всё равно «гнёте, крутите» плоскость (или несколько плоскостей) в 3-х мерном пространстве. Иначе никак!

                                                                              Представить «искривление» 3-х мерного пространства нельзя. Тем более 4-х мерного пространства-времени.

                                                                              Остаются тензора. И только.
                                                                                0
                                                                                ну значит либо я неправильно представляю, либо у меня хорошее воображение.
                                                                                  0
                                                                                  zabbius > ну значит либо я неправильно представляю, либо у меня хорошее воображение.

                                                                                  Первое истинно (С).

                                                                                  ;-)
                                                          0
                                                          >Мы рассматриваем кривизну

                                                          Это Вы рассматриваете пространство, а вопрос состоял в том, что находится за пределами пространства Вселенной.

                                                          То есть, в чём находится существующие пространство.

                                                            0
                                                            distddi > То есть, в чём находится существующие пространство.

                                                            Хм, есть теории, которым нужно это знать? То есть такие теории, которые в зависимости от этого знания могли предсказать (или объяснить хоть) эксперименты в нашей Вселенной?
                                            0
                                            Законы физики и все фундаментальные константы не могут отличаться в любых других вселенных.
                                            Все они следствие законов математики. Я думаю никто не будет спорить что 1 + 1 = 2 в любой вселенной?) ну или а 1 + (-1) = 0
                                              0

                                              В теории струн физические законы определяются видом пространств Калаби — Яу, каждому пространству соответстует свой набор законов и свой набор констант (см. https://ru.wikipedia.org/wiki/Ландшафт_теории_струн).
                                              Еще пример. В нашем трехмерном пространтве величина силы гравитационного и электромагнитных взаимодействий существенным образом связана с законом обратных квадратов (см. https://ru.wikipedia.org/wiki/Закон_обратных_квадратов). В пространстве другого количества измерений сила будет другой.

                                                0
                                                я придерживаюсь мнения что все законы физики будут описаны математически, и то что человек пока не нашел как выводить фундаментальные физические постоянные, говорит не о том что их создал «бог» по рандому при большом взрыве а о том что наша база пока слаба — все впереди )
                                                  0

                                                  Если человек найдет все законы физики своей вселенной, то это не означает, что нет и не может быть других вселенных с другими законами и константами. Я думаю, что в конце концов нам придется принять антропный принцип.

                                                    0
                                                    Duny > В теории струн физические законы определяются видом пространств Калаби — Яу, каждому пространству соответстует свой набор законов и свой набор констант

                                                    Мало того, вы вольны выбрать любой набор из этих «наборов законов» и подобрав (подогнав) константы (не меняя выбранных вами в наборе законов!) получить описание нашего реального(!) мира (Вселенной).

                                                    Отсюда и проблема неверифицируемости Струнной Теории.

                                                    Каждый человек на Земле может выбрать любой набор законов (разных и несовместимых между собой законов) и подобрав константы объявить что именно его набор законов и описывает РЕАЛЬНУЮ Вселенную (наш мир).

                                                    Каждому человеку по набору законов! (С).

                                                    Это просто здорово! ;-)
                                              0
                                              Немного оффтоп, просто снова мысль вспомнилась, что приходит в голову, когда говорят о законах физики, вселенных и других слабоизученных вещах.

                                              Интересно, а существет ли такая система измерения всего, в которой отсутствуют константы вообще. Т.е. из каждой формулы, описывающей законы физики в нашем мире, константы «размазываются» по переменным. И расстояние перестает считаться в метрах, а начинает быть в, скажем, «метришках» (от балды взял название, без придирок), 1 метришок=1.27 метра (тоже от балды перевёл).

                                              Само собой, с открытием новых законов все эталонные величины меняются. Это неудобно для обывателя, но возможно ли в принципе?
                                                0
                                                наверняка нету ) вообще вся система измерения «пляшет» от секунды а секунда чисто земное понятие а не глобальное (математическое)
                                                  0
                                                  Это Вам в сторону «Теории всего» надо смотреть, там может и константы удастся объяснить.
                                                    0
                                                    CheeseMaster >Само собой, с открытием новых законов все эталонные величины меняются. Это неудобно для обывателя, но возможно ли в принципе?

                                                    Вы вольны выбрать любой набор законов (их, наборов, хватит на всех жителей Земли) и подогнать к ним константы для объяснения поведения реальной Вселенной.

                                                    https://geektimes.ru/post/275202/#comment_9232366

                                                    Если же что-то экспериментально откроют НОВОЕ — то вы можете поменять либо законы в своём наборе (взять иной набор) либо изменить значение констант для своего набора законов. — Струнная Теория — это позволяет.

                                                    Только не спрашивайте — какой набор законов истинный? — они неверифицируемы — но научны ли тогда?

                                                  Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                                                  Самое читаемое