Хабр Курсы для всех
РЕКЛАМА
Большая витрина: от крупнейших школ до частных авторов. Сравнивайте по цене, длительности, формату и выбирайте самый подходящий курс!
Поток Научпоп доступен 24/7 благодаря поддержке друзей Хабра
Комментарии 15
Как понять, что Лямбда - космологическая постоянная - может быть положительным или отрицательным количеством энергии, "которое присуще самой ткани пространства"? Почему - отрицательным, если это постоянная?
Сначала объясните: как физическая величина может быть отрицательной?
Лямбда, введенная Эйнштейном, может как растягивать пространство, так и сжимать, поэтому появляются знаки, чтобы отличить направление действия.
То есть у сжатого пространства отрицательная физическая величина или что?
Нет, нам нужно просто математически разделять два направления: сжатия, внутрь, друг к другу (гравитационное) и растяжения, наружу, друг от друга (расширение пространства). Поэтому нужен знак, плюс или минус.
Это все же формула, т.е. попытка описать, что происходит, математически, без углубления в детали механизма.
А что конкретно у пространства сжимается и растягивается?
А вот здесь мы переходим к вопросу квантования пространства-времени с массой теорий квантовой гравитации, здесь у меня был обзор: Структурные проблемы в теориях квантовой гравитации
Я так понял пространство тут это мат модель, а не реальный объект?
Да, пока мы не поняли механизм, что лежит внутри пространства-времени и как работает, для нас это модели с чёрным ящиком: мы наблюдаем некие макроявления (падение предметов, чёрные дыры, отклонение луча света, разность хода точных часов, красное смещение света от галактик и т.п.) и сводим это к моделям и формулам, описывающих и предсказывающих, как это работает.
Но в отличие от ОТО, которая даёт возможность рассчитать и проверить, с теориями квантовой гравитации пока непросто: они, насколько я знаю, пока не позволяют предсказать и далее на опыте открыть нечто, чего мы до этого не знали...
До Фридмана, Леметра и Хаббла Вселенная считалась стабильной, не расширяющейся и не сжимающейся. У Эйнштейна в первом, без лямбды, решении выходило, что она должна сжиматься под действием гравитации. Поэтому он ввёл противоположную, "растягивающую" пространство лямбду. Постоянная - в смысле не усиливается/не ослабевает со временем...
Здесь ещё один момент - чем лямбда Эйнштейна (среднее уравнение) отличается от темной энергии, принятой сейчас (нижнее уравнение):
Лямбда стоит в левой части, т.е. трактуется как свойство самой геометрии пространства-времени, фундаментальная константа
Член, обозначающий темную энергию, стоит в правой части. Т.е. тёмная энергия трактуется как форма энергии, с некоторой плотностью, которая заполняет Вселенную. И может не быть константой, а меняться во времени...
Спасибо, но всё равно непонятно. Лямбда, как я понимаю, это значение плотности тёмной энергии. Плотность измеряется в килограммах на кубометр (порядка 10^-26), и масса ТЭ входит в состав критической массы Вселенной, занимая в ней около 70%. Для меня это парадокс, ведь ТЭ по своему уравнению, полученному из уравнения Фридмана для гравитации сред, имеет отрицательное давление и отрицательную в итоге силу гравитации, поэтому не сжимает, а расширяет метрику пространства-времени. Но её почему-то свалили в кучу с остальной материей, у которой нормальная гравитация со сжатием метрики. Сотрудник DESI, Михаил Рашковецкий, эту ситуацию тоже не прояснил. Может, не в коня корм, но мне интересно.
Так что количество тёмной энергии, присущее "самой ткани пространства-времени", всегда положительное и везде постоянное. Но она обладает антигравитацией - расширяет метрику пространства-времени. Делает это она волшебным образом, как и обычная материя волшебным образом эту метрику сжимает. Ну, и таким же волшебным образом тёмная энергия меняется во времени, согласно результатам DESI.
Но если перейти к 4-мерной космологии Римана, исправленной на расширение 3-мерной Вселенной и на множественность вселенных, то все три волшебства заменяются понятными физическими процессами. А Вселенная избавляется от тёмной материи и тёмной энергии.
Лямбда, как я понимаю, это значение плотности тёмной энергии
Нет, Эйштейновская лямбда - это фундаментальная характеристика пространства-времени, но не энергия (это средняя формула, она слева).
Для меня это парадокс, ведь ТЭ по своему уравнению, полученному из уравнения Фридмана для гравитации сред, имеет отрицательное давление и отрицательную в итоге силу гравитации, поэтому не сжимает, а расширяет метрику пространства-времени. Но её почему-то свалили в кучу с остальной материей, у которой нормальная гравитация со сжатием метрики.
Потому, что в третьей формуле (где темная энергия), она со знаком минус, т.е. ослабляет действие энергии гравитации. Не будь темной энергии, сила гравитации привела бы к сжатию Вселенной. Её свалили в кучу с остальной материей (включая темную материю!) и энергией, поскольку эта куча всего в конкретной области и даёт кривизну пространства-времени в этой области - в формуле левая часть.
При этом нужно понимать, что темная энергия из-за своей малой плотности практически не растягивает нас, находящихся в гравитационной яме Земли и Солнца, и даже звезды в галактике не сильно трогает, а отыгрывается на межгалактическом пространстве и особенно, войдах - гигантских пустотах без галактик, отдаляя галактики друг от друга.
Я и говорю про современную Лямбду - из нижней формулы. Тёмная энергия с отрицательной гравитацией и отрицательным давлением дополняет собой обычную энергию и материю с положительной гравитацией в критической массе Вселенной. Не парадокс, а скорее, идиотизм в том, что если масса превышает критическое значение, то Вселенная будет сжиматься, но если в составе этой общей массы растёт доля массы тёмной энергии, то Вселенная, наоборот, будет расширяться. Так зачем включать ТЭ в состав критической массы?
Меня возмущает получение уравнения ТЭ из формулы Фридмана для гравитации сред. Не зная природы гравитации, и тем более - природы антигравитации, получили отрицательную гравитацию путём присвоения отрицательного знака утроенному давлению среды в формуле Фридмана. Осталось подогнать такую плотность этой выдуманной среды, названную потом тёмной энергией, чтобы её отрицательная гравитация лишь немного превышала положительную гравитацию обычной материи и энергии для совпадения расчётной и наблюдаемой скорости расширения Вселенной. Плотность получилась порядка 10^-26 кг/кубометр, но почему-то не она, а гораздо большая плотность энергии физического вакуума, насчитанная в КТП, породила "проблему космологической постоянной".
Наверное, потому, что в научном сообществе у космологов с их ОТО и LCDM моделью более мощное лобби, чем у квантовых физиков. Дай последним волю, они же начнут искать общее между притяжением пластин в эффекте Казимира и притяжением тел в физическом вакууме. Если пластины снижают между собой плотность энергии вакуума, и поэтому их придавливает друг к другу внешний более плотный вакуум, то аналогичный механизм взаимного притяжения может быть и между телами. А это уже механизм гравитации по Риману, признание пространства как среды - эфира, замена тёмной материи плотным эфиром, расширяющимся из пустот в скопления... А кому нужна такая революция в физике? Тогда не только Итан Сигел останется без работы. Лучше продолжать поиски частиц тёмной материи и разработки струнно-петлевых теорий.
Зарегистрируйтесь на Хабре, чтобы оставить комментарий
Уравнения общей теории относительности Эйнштейна: объясняем простым языком