?

Log in

No account? Create an account
Быстрее света - Звездочет

Звездочет
Date: 2014-06-02 04:39
Subject: Быстрее света
Security: Public
Tags:science
Есть в космологии одна чрезвычайно распространенная ошибка, заключающаяся в чересчур прямолинейном ответе на вопрос о размере видимой части Вселенной (т.е. размере области, откуда за время существования Вселенной к нам успел бы дойти свет). Эти прямолинейные рассуждения выглядят примерно так: "возраст Вселенной составляет 13 с лишним миллиардов лет - следовательно, и размер (радиус) видимой части Вселенной тоже равен 13 с лишним миллиардам световых лет (скорость света умножить на время)".

Собственно, почему этот ответ неверен - догадаться довольно легко: он не учитывает того факта, что наша Вселенная расширяется. Так что за время путешествия света от какого-либо объекта - он, этот объект, удалится от нас еще дальше.

Но определенно более неожиданным является ответ на следующий за этим вопрос - а во сколько же тогда раз радиус видимой части Вселенной больше этого самого c*t (скорость света умножить на время)? Казалось бы - не больше, чем в два раза, ведь скорость удаления любого объекта не может превышать скорости света, как говорит нам теория относительности.

Этот ответ, однако, тоже является неверным. Даже на материально-доминированной стадии эволюции Вселенной (всего выделяют четыре основных стадии - инфляционная, радиационно-доминированная, материально-доминированная и современная стадия доминирования темной энергии, иногда называемая новым инфляционным периодом) - так вот, даже на материально-доминированной стадии, когда расширение Вселенной происходит с замедлением, радиус видимой Вселенной в целых три раза больше c*t (это легко показать с помощью очень простых расчетов).

А уж для текущей стадии доминирования темной энергии, когда Вселенная перешла на ускоренный режим расширения - соотношение между радиусом видимой Вселенной (порядка 45 миллиардов световых лет) и величиной c*t стало еще больше (и составляет три с лишним раза - точную величину несложно получить путем решения уравнений Фридмана для конкретной модели Вселенной), и с течением времени будет расти далее.

Но разве, таким образом, мы не получаем противоречия с теорией относительности - ведь это вроде бы означает, что далекие объекты удаляются от нас со скоростью, которая больше скорости света?

Ответ - нет, противоречия не получаем, хотя далекие объекты _и в самом деле_ удаляются от нас со скоростью, превышающей скорость света. Так, в модели Вселенной 30/70 (т.е. 30% ее полной плотности составляет вещество, включая темную материю, а остальные 70% - темная энергия в форме космологической постоянной) галактики, чье красное смещение больше примерно 1.5 - в настоящее время (именно в настоящее, не в тот момент, когда они излучали свет, который мы принимаем сейчас) удаляются от нас со скоростью, большей скорости света.

И потому* тот свет, который они излучают сейчас - мы уже не получим никогда, даже в бесконечном будущем. И, соответственно, наши сигналы, которые мы можем послать сейчас, или наши космические корабли, которые, быть может, мы когда-нибудь построим - их тоже уже не достигнут никогда. Как это иногда говорится - они вышли за наш горизонт событий.

Но противоречия с теорией относительности тут, еще раз повторю, нет ни малейшего. Потому что расширение Вселенной - это не разлет галактик и всего остального содержимого Вселенной _в_ пространстве. Нет, это "раздувание" самого пространства-времени.

Условно говоря: мы не можем двигать предметы по линейке со скоростью, большей скорости света - но тут у нас расширяется сама линейка.

Для тех, кто хочет глубже разобраться в этой теме (и узнать, что такое "космологический горизонт событий" - и чем он отличается от "горизонта частиц") - в Архиве есть отличная научно-популярная статья Tamara M. Davis и Charles H. Lineweaver. Испытывающим сложности с английским - рекомендую написанную на основе ее перевода статью Сергея Попова.

И еще одна рекомендация - великолепная научно-популярная лекция "Многоликая Вселенная" знаменитого Андрея Линде, несколько лет назад прочитанная им в ФИАНе. Если честно - толчком к написанию данной моей заметки послужила именно лекция Андрея, ибо в ней мне встретилась (в одной из начальных табличек) как раз та самая ошибка, которая здесь обсуждалась.

Но, разумеется, в тексте самой лекции Андрей дал все необходимые разъяснения. :)

-----

* Строго говоря - не совсем "потому", но разъяснение на эту тему я дам в одном из следующих постингов (или же его можно прочитать по приведенным мною ссылкам).



Оставить комментарий | 78 | | Ссылка






Страница 1 из 2
<<[1] [2] >>
Здравый смысл и другие перверсии: pic#115457989
User: exxellenz
Date: 2014-06-02 03:59
Subject: (без темы)
Keyword:pic#115457989
Спасибо, это интереснее, чем политика :)
Ответить | Ветвь дискуссии | Ссылка



tigerofsiberia: Космический
User: tigerofsiberia
Date: 2014-06-02 04:33
Subject: (без темы)
Keyword:Космический
В общем, в практическом смысле она всё-таки бесконечная, хоть в математическом и не совсем.
Ответить | Ветвь дискуссии | Ссылка



Proletary71RUS
User: proletary71
Date: 2014-06-20 07:40
Subject: (без темы)
Согласно материальным представлениям любое пространство и материя имеют четкие размеры, форму, начало и конец. Так что и вселенная как любое другое пространство имеет свои границы. А вот что за границами этого пространства вопрос очень интересный.
Ответить | Уровень выше | Ветвь дискуссии | Ссылка



Сергей Орлов: pic#55864689
User: os80
Date: 2014-06-02 05:17
Subject: (без темы)
Keyword:pic#55864689
>Собственно, почему этот ответ неверен - догадаться довольно легко: он не учитывает того факта, что наша Вселенная расширяется. Так что за время путешествия света от какого-либо объекта - он, этот объект, удалится от нас еще дальше.

Вот тут дыра в рассуждениях. Кто сказал, что скорость света постоянна? Ну и вообще, прежде чем обсуждать такие вещи, надо обсудить, что такое время и расстояние, как мы их меряем.
Ответить | Ветвь дискуссии | Ссылка



User: jivopyra
Date: 2014-06-09 11:45
Subject: (без темы)
Точно так же - а как это установлено, что "Вселенная расширяется"? Строго говоря, всё, что установлено - кванты света, приходящие с далёкого расстояния имеют меньшую энергию, чем они должны бы были её иметь, если предположить, что их излучали те же атомы, что и в нашей окрестности.

Но почему это уменьшение энергии объясняется именно "эффектом Допплера", а не, скажем, определённой "небольшой мутностью" Вселенной? Как представляется, безвариантность эффекта Допплера в данном случае надо доказывать.
Ответить | Уровень выше | Ветвь дискуссии | Ссылка | Развернуть



alien3: Марс
User: alien3
Date: 2014-06-02 05:41
Subject: (без темы)
Keyword:Марс
Спасибо, чуть лучше понял ситуацию (хотя мозги всё равно скрипят). :-)
Ответить | Ветвь дискуссии | Ссылка



User: (Анонимно)
Date: 2014-06-02 06:40
Subject: (без темы)
Спасибо!
Но, как я понимаю, если речь идёт только о "раздувании" пространства-времени, мы бы не заметили никакого расширения и не наблюдали бы никакого красного смещения. Ведь пропорционально расстояниям удлинялись бы и мы сами, и наши линейки, и длины волн. Очевидно, "раздувание" непропорционально?
Ответить | Ветвь дискуссии | Ссылка



Звездочет: pic#10669189
User: m61
Date: 2014-06-02 13:32
Subject: (без темы)
Keyword:pic#10669189
"Раздувание" равномерно в пространстве (именно поэтому скорость удаления галактик прямо пропорциональна расстоянию до них - что легко можно понять, представив себе Вселенную в виде раздувающегося воздушного шарика), но неравномерно по времени.

Но гравитационно-связанные системы (а также тела, связанные каким-либо иным образом) в расширении Вселенной не участвуют. Так что ни наши тела, ни наша Земля и наша Солнечная система, ни даже наша Галактика (и все прочие галактики в отдельности) - не расширяются, нет.

На эту тему есть замечательный диалог в фильме Вуди Алена "Энни Холл":

– Почему Вы не делаете вашу домашнюю работу?
– Какой смысл? Вселенная расширяется. Все развалится, и мы все умрем.
– Мы живем в Бруклине. Бруклин не расширяется! Идите делать вашу домашнюю работу.


:)
Ответить | Уровень выше | Ветвь дискуссии | Ссылка | Развернуть



Dmitry S Kravchenko: pic#123239672
User: dims12
Date: 2014-06-02 07:20
Subject: (без темы)
Keyword:pic#123239672
> Условно говоря: мы не можем двигать предметы по линейке со скоростью, большей скорости света - но тут у нас расширяется сама линейка.

Ну вообще-говоря, если бы мы создали линейку достаточной длины, например, соединив между собой цепочку космических кораблей, мы вполне себе зарегистрировали бы сверхсветовую скорость разбегания галактик. Принципиальных ограничений этому нет. То есть, при расширении Вселенной, линейка не расширяется.
Ответить | Ветвь дискуссии | Ссылка



ГлавспецшерстьМосрыбстрой: pic#42070770
User: naxellent
Date: 2014-06-02 08:03
Subject: (без темы)
Keyword:pic#42070770
*вопрос от блондинки*
значит ли это, что линейка расширяется за счет темной энергии?
Ответить | Ветвь дискуссии | Ссылка



Странная Кошка: pic#3588231
User: strange_cat
Date: 2014-06-02 11:59
Subject: (без темы)
Keyword:pic#3588231
А нет ли какой-нибудь книги на русском о современной теории Вселенной? Откуда можно оптом узнать, что такое темная материя, темная энергия и прочие захватывающие вещи в виде полной картины?
Ответить | Уровень выше | Ветвь дискуссии | Ссылка | Развернуть



Владлен Подымов: Карбункул
User: greymage
Date: 2014-06-03 13:43
Subject: (без темы)
Keyword:Карбункул
Если честно — вот этого расширения никогда не мог понять.

Как пространство расширяется? И почему расширяется пространство, но не занятое им вещество? Или предполагается что, скажем, атом водорода не "замечает" увеличения пространства, которое он занимает? Каким образом увеличивается пространство? Квантами? Большими кусками? Как они появляются, эти новые кванты пространства? Из чего, каким образом? Одинакова ли вероятность появления очередного кванта пространства в разных точках пространства?

Короче, не понимаю.

Edited at 2014-06-03 13:45 (UTC)
Ответить | Ветвь дискуссии | Ссылка



moisav: hea
User: moisav
Date: 2014-06-04 04:59
Subject: (без темы)
Keyword:hea
Кстати да. C этими "тенями СТО" есть много менее очевидных проблем. Сам когда-то, занявшись наблюденями чуть более далеких галактики чем обычно (на z=0.1) запутался, как правильно пересчитывать красное смещение в лучевые скорости и восстанавливать кривую вращений и не лучше ли взять релятивистскую формулу :) А работали мы вместе с Решетниковым, подозреваю, что по следам тогдашнего обсуждения он посвятил отдельный кусок этой проблеме в книжке про "тёмное небо" :)
Ответить | Ветвь дискуссии | Ссылка



Major: pic#26068404
User: pronin
Date: 2014-06-04 21:21
Subject: (без темы)
Keyword:pic#26068404
Жги, Саша! Это как свежий воздух, правда! Хотя уровень моего понимания "расширяющейся линейки"... Пойду еще лекцию послушаю)
Ответить | Ветвь дискуссии | Ссылка



OlegLestvichev: pic#123433982
User: oleglestvichev
Date: 2014-06-19 19:10
Subject: (без темы)
Keyword:pic#123433982
Положения наблюдателя не учитывается. Если Вы смотрите в одну сторону с Земли то свет и удаляется со скоростью же света. На каких основаниях Вы относите себя на противоидущий луч и утверждаете, что суммарная скорость двух разлетающих в противоположные стороны лучей света удваивается?))) Она не удвоится , а останется прежней. Всё дело в "относительности"..
Ответить | Ветвь дискуссии | Ссылка



Звездочет: pic#10669189
User: m61
Date: 2014-06-19 19:18
Subject: (без темы)
Keyword:pic#10669189
Не знаю, на каких основаниях вы приписываете мне какие-то основания.
Ответить | Уровень выше | Ветвь дискуссии | Ссылка



User: snegurbuber21
Date: 2014-06-19 20:18
Subject: (без темы)
Что это нам дает практически? (пошел собирать сверх-световой двигатель)
Ответить | Ветвь дискуссии | Ссылка



OlegLestvichev: pic#123433982
User: oleglestvichev
Date: 2014-06-20 19:50
Subject: (без темы)
Keyword:pic#123433982
Это утопичные теории 20-века о сверхсвете, о теории близнецов..Да имеет место быть. Но прогресс в новых постулатах. Тяготение-Время-Энергия-Пространство..Повлияв на один из параметров, можно зацепить и другой. Практическое применение понятно: вокруг объекта (кос.станция) создаётся сфера из вращающихся полей, потом по силовым линиям этих полей накачивается дикое гигантское количесвто энергии, например сверх плотной плазмы ксенона. Так что плотность энергии в тонкой оболочке была сопоставима с плотностью чёрной дыры. И в результате внутреннюю оболочку с кос.станцией вывнесет из нашего простарнства и времени. (Это наблюдается в микромире, в тех объёмах где орбитали электронов пересекаются на сверхскоростях появляется тяготения связывающее атомы и молекулы..)
Ответить | Уровень выше | Ветвь дискуссии | Ссылка



Father of Lies: сундучок со сказкаме
User: pyka_npu3paka
Date: 2014-06-20 07:53
Subject: (без темы)
Keyword:сундучок со сказкаме
>>это "раздувание" самого пространства-времени
что такое это ваше "пространство-время"? Вакуум - знаю, материю и энергию - тоже. А это что за зверь?
Ответить | Ветвь дискуссии | Ссылка



User: (Анонимно)
Date: 2014-06-20 08:13
Subject: (без темы)
Пора задуматься, что в современной физике есть ошибка. Порождающая противоречия всё чаще и чаще. И мы пытаемся их объяснить, уместить всё в ту же, уже "вкрай" надоевшую ОТО.
Сами ввели постулат об ограничении скорости света и сами же страдаем от этого.
Ответить | Ветвь дискуссии | Ссылка



Страница 1 из 2
<<[1] [2] >>
browse
my journal
Октябрь 2017