?

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






Инспектор Барнаби: инспектор
User: waspagv
Date: 2014-06-02 13:01
Subject: (без темы)
Keyword:инспектор
Оптом можно узнать в университете, на астрономическом отделении. Лет за пять. :)
Что такое темная материя и темная энергия - никто не знает. Про темную материю, открытую давно, есть кое-какие гипотезы, а про темную энергию и таковых нет. Темнота пока.

Что же до книг... Из научной литературы есть "Космология" Стивена Вайнберга. Но ее без упомянутых 5 курсов университета трудно понять. Популярные же книги - как правило отвратительные переводы англоязычных, я их не читал. Могу посоветовать такое эмпирическое правило: взять в магазине книгу и посмотреть автора, переводчика и редактора. Если среди оных встретятся фамилии Сурдин В.Г., Попов С.Б., Прохоров М.Е., Засов А.В., можно считать это знаком качества.

Могу еще посоветовать "Первые три минуты" С. Вайнберга. Она популярная, но довольно старая - 80-х гг. прошлого века.

Edited at 2014-06-02 13:05 (UTC)
Ответить | Уровень выше | Ветвь дискуссии | Ссылка



Странная Кошка: pic#3588231
User: strange_cat
Date: 2014-06-02 13:08
Subject: (без темы)
Keyword:pic#3588231
Спасибо!
Ответить | Уровень выше | Ветвь дискуссии | Ссылка



Звездочет: pic#10669189
User: m61
Date: 2014-06-02 13:16
Subject: (без темы)
Keyword:pic#10669189
Рекомендации поддерживаю - и к ним могу присоединить, например, достаточно свежую книгу Владимира Решетникова "Почему небо темное. Как устроена Вселенная".

Ну, и некоторые базовые представления может, как мне кажется, дать и наша с Александром Громовым книжка "Вселенная: Полная биография" (в первом издании - "Вселенная: Вопросов больше, чем ответов").
Ответить | Уровень выше | Ветвь дискуссии | Ссылка



Странная Кошка: pic#3588231
User: strange_cat
Date: 2014-06-02 13:19
Subject: (без темы)
Keyword:pic#3588231
И вам спасибо!
Ответить | Уровень выше | Ветвь дискуссии | Ссылка



Инспектор Барнаби: инспектор
User: waspagv
Date: 2014-06-02 18:17
Subject: (без темы)
Keyword:инспектор
Да, Решетникова забыл. А вот вашей даже не видел. Зайду завтра в "Читай-город", поищу.
Ответить | Уровень выше | Ветвь дискуссии | Ссылка



Звездочет: pic#10669189
User: m61
Date: 2014-06-02 18:27
Subject: (без темы)
Keyword:pic#10669189
Ну, наша книжка вряд ли будет интересна профессионалу. :) Там именно что - базовые представления (книжка посвящена широкому кругу астрономических тем, не только космологии, так что глубина изложения - соответствующая).
Ответить | Уровень выше | Ветвь дискуссии | Ссылка



Инспектор Барнаби: инспектор
User: waspagv
Date: 2014-06-02 18:33
Subject: (без темы)
Keyword:инспектор
Основная моя деятельность сейчас далеко не научная. А побочная - занятия со школьниками. И тут главный вопрос: как преподнести им информацию, понятную при их уровне знаний. Поэтому я и читаю популярные книжки в поисках лучших способов.
Ответить | Уровень выше | Ветвь дискуссии | Ссылка



User: Alex T
Date: 2014-06-21 17:25
Subject: (без темы)
' наша с Александром Громовым книжка "Вселенная: Полная биография" '
---
Почему бы хотя бы теперь (если уж не с самого начала) не написать в userinfo - не "звездочёт", а "Александр Малиновский" ?
Ну или "звездочёт Александр Малиновский", хотя по мне - лучше астроном или астрофизик (кем Вы сами себя считаете).

Edited at 2014-06-21 17:28 (UTC)
Ответить | Уровень выше | Ветвь дискуссии | Ссылка



Звездочет: pic#10669189
User: m61
Date: 2014-06-21 20:26
Subject: (без темы)
Keyword:pic#10669189
А зачем?
Ответить | Уровень выше | Ветвь дискуссии | Ссылка



User: jivopyra
Date: 2014-06-09 11:49
Subject: (без темы)
Что такое темная материя и темная энергия - никто не знает.

Почему никто не знает? Знают. Это - то же самое, что "нейтрино", т.е. теоретическая выдумка, чтобы спасти теорию. В данном случае - теорию относительности, которая перестала сходиться на таких больших наблюдательных масштабах. И всё. Когда-то такой выдумкой был "флогистон", ну, и "тёмная материя" повторит его судьбу.
Ответить | Уровень выше | Ветвь дискуссии | Ссылка



Звездочет: pic#10669189
User: m61
Date: 2014-06-09 13:10
Subject: (без темы)
Keyword:pic#10669189
(усмехнувшись) Нейтрино, значит, тоже нет? "Что же это у вас, чего не хватишься, ничего нет!" (с)
Ответить | Уровень выше | Ветвь дискуссии | Ссылка



User: jivopyra
Date: 2014-06-09 13:13
Subject: (без темы)
Судя по количеству обнаруженных за всю историю нейтрино - "нейтрино" сильно напоминает "бозон Хиггса" :)
Ответить | Уровень выше | Ветвь дискуссии | Ссылка



browse
my journal
Ноябрь 2017