Служба поддержки+7 (496) 255-40-00
IForum (Открыто временно, в тестовом режиме, не поддерживается.)

   RSS
Устройство нашей вселенной
 
С тех пор, как человек стал проявлять интерес к окружающему миру не только с точки зрения основных инстинктов, его понимание природы непрерывно совершенствовалось. Круг знаний постоянно расширялся, но, как заметил еще Пифагор, вместе с тем увеличивалась и область соприкосновения с неведомым. Каждый раз, как только ученым удавалось объяснить какое-либо явление, возникало несколько новых, еще более сложных вопросов. К счастью, в науке новые вопросы вырастают не на одном и том же месте. Любая теория, которая является не чем иным как ответом на очередной вопрос, и в дальнейшем остается правильной. Уточняется лишь ее область применимости.  
Постепенно усложняются наши представления о Вселенной, ее устройстве и взаимоотношении частей, ее составляющих. Долгое время Вселенная рассматривалась как некий контейнер, в который каким-то образом помещены объекты для изучения – частицы, планеты, звезды и т.д. Делом ученых было описание этих объектов и их взаимодействия друг с другом.  
Первые облачка, бросающие тень на эту идиллическую картину, появились после открытия А. Фридмана, обнаружившего, что стационарное состояние Вселенной неустойчиво, и она должна либо расширяться, либо сжиматься. Скорость расширения/сжатия Вселенной оказалась зависящей от средней плотности вещества. Свойства «ящика» зависят от его содержания? Странно… Дальнейшие исследования привели к выводу о том, что вся наша Вселенная родилась около 14 млрд. лет назад из пространственной области порядка 10^-27 см или меньше. А это на 19 порядков меньше размера атома. Понятно, что в такой маленькой области не могло существовать все обилие частиц, составляющих звезды. Следовательно, Вселенная и частицы рождались одновременно! И, конечно же, влияли друг на друга. Сейчас уже ясно, что наша Вселенная это не «кастрюля с супом», в которой могло находиться любое содержимое, а сложный организм, все части которого, большие и малые, сложнейшим образом переплетены  и взаимообусловлены.  
Мы живем в удивительное время – предыдущие поколения не представляли себе всю судьбу Вселенной, возможные варианты ее истории, ее прошлого и будущего. Они изучали только то, что видели в данный момент. Только сейчас становится понятным общий ход эволюции Вселенной, начиная с момента ее рождения и далее в будущее. Конечно, детали, и существенные детали, еще не ясны, но практически все возможные варианты эволюции нашей Вселенной уже названы.  
 
Страницы: Пред. 1 2 3 4 5 ... 38 След.
Ответы
 
To Chaynic
2. По поводу красного смещения спектров. Вы спрашиваете, есть ли другое объяснение смещению, кроме как увеличение скорости разбегания с расстоянием? Да, есть. Я его как-то давно приводил (будучи студентом пытался довести до чисел, но не удалось). Идея следующая. Вернемся опять в старую добрую "не кривую" систему координат, где гравитацию будем учитывать явно, а не через искривление метрического тензора. Представьте себе, что в нашем направлении с далекой звезды вылетел фотон, возникший в результате какого-то известного нам квантового перехода известного вещества. Пусть этот фотон пролетает вблизи другой какой-то звезды. Поскольку фотон обладает гравитационной массой (в отличие от массы покоя=0), то он будет притягиваться к этой звезде, из-за чего его траектория немного искривится. В силу 3-го закона Ньютона, он также будет притягивать к себе различные части звезды. Причем, более сильно будет притягивать те части, которые к нему ближе находятся. В результате звезда, которая, предположим, до этого имела круглую форму, станет слегка вытянутой в направлении точки, ближайшей к траектории фотона. После того, как фотон улетел далеко-далеко, звезда начнет релаксировать к своей прежней форме, по инерции проскочит равновесное состояние - начнутся затухающие колебания (гравитационные волны). Спрашивается, откуда взялась энергия на эти колебания? Ответ простой - у фотона. Таким образом, пролетая мимо множества звезд, планет, может еще чего, фотон постепенно теряет свою энергию. Чем больше расстояние, которое он прошел, тем больше энергии он потерял. Вот Вам и красное Хаббловское смещение.
 
To Chaynic
 
Цитата
Я же говорю о глобальной, космологической кривизне, которую допускают уравнения ОТО без присутствия масс.
Это я просто не понимаю. Хотя я ОТО и изучал довольно давно, но, ей Богу, такого там не помню. Дайте ссылку, плз.
 
To Gierus
 
Цитата
Дайте ссылку, плз
Легко.
А. М. Черепащук, А. Д Чернин. "Вселенная, жизнь, черные дыры", Фрязино, 2004.
Это та самая книга, которую Вы в свое время, не глядя, обругали на нашем форуме.
Если подождете пару месяцев, появится
С. Г. Рубин "Устройство нашей Вселенной"
 
 To Gierus
3. Тот вопрос, о котором Вы спрашиваете (что именно я не понимаю).
Мне непонятно, как можно совместить две вещи - Большой Взрыв и Ваше утверждение:  
Цитата
В нашей Вселенной все наблюдатели равны!
На мой взгляд, эти вещи несовместимы. Чтобы пояснить это, такой двумерный пример. Представьте себе где-то далеко в море в штиль кто-то в одной точке возбуждает волну, которая разбегается в пространстве кольцами. Пусть на некотором расстоянии от этой точки расположилось множество серфингистов. И они впрыгивают на каждую волну, расположившись равномерно по кругу, причем на каждую волну запрыгивает одинаковое количество серфингистов, каждый из которых раполагается на переднем скате волны перпендикулярно его фронту (без боковых смещений). Предположим (хотя таких решений на воде нет), что скорость этих волн со временем нарастает, так, что расстояние между волнами возрастает. Спустя какое-то время каждый серфингист увидит, что нарастает расстояние как между его соседями по волне, так и между серфингистами, находящимися на других волнах. Как видим, несколько похоже на Большой Взрыв. Можно сказать, что все серфингисты равны? Нет, конечно. Равны серфингисты на одной волне. И все! Картина получается не изотропная, а центрально-симметричная (вот почему я говорил про центральный взрыв!). Скорость разбегания серфингистов будет пропорциональна расстоянию вне зависимости от направления лишь далеко от центра. А уж серфингисты, расположенные по другую сторону центра будут разъезжаться от одного по эту сторону с совершенно другим коэффициентом (да и вообще, зависимость будет нелинейная от расстояния, особенно вблизи центра).
 
To Chaynic
 
Цитата
А. М. Черепащук, А. Д Чернин. "Вселенная, жизнь, черные дыры", Фрязино, 2004.
Она у меня есть. Нельзя ли место поточнее указать?
 
To Gierus
 
Цитата
Нельзя ли место поточнее указать?
Если о кривизне пространства, то "Проблема плоскостности", стр. 244.
 
To Chaynic
Спасибо, сейчас поищу книгу и посмотрю.
Вам понятен мой вопрос о несовместимости Большого взрыва с эквивалентностью наблюдателей?
 
To Gierus
 
Цитата
На мой взгляд, эти вещи несовместимы. Чтобы пояснить это, такой двумерный пример.
Ваш пример просто неадекватен. И не надо придумывать волны, серфингистов и прочую экзотику. Достаточно взять группу людей, раходящихся из центра с постоянной скоростью, чтобы получить все то же, что Вы и получили.
Здесь нет главного - расширяющегося пространства.
БВ - это не тривиальный разлет осколков в неподвижном пространстве. Это расширение пространства вместе со всем, что в нем находится.
Понимаю, звучит парадоксально, но соответствует наблюдательным данным.
Можно, конечно придумать какую-то более или менее подходящую аналогию, но боюсь в силу неизбежных упрощений, она только запутает ситуацию.
Здесь я бессилен. Вам, скорее всего, поможет только авторитет и некоторое время на привыкание к новой непривычной картине мира.
 
думаю кое что для прояснения можно почерпнуть здесь:
http://en.wikipedia.org/wiki/Robertson-Walker_coordinates  
 
и вообще там довольно хорошо наполенный раздел по теме: http://en.wikipedia.org/wiki/Physical_cosmology  
 
To Gierus
Некоторая аналогия БВ с неизбежными упрощениями.
Представим себе шарик, наполненный газом. Если отвлечься от движения молекул и стокновений между ними и рассматривать только геометрию, то можно сказать, что расстояния между всеми молекудами одинаковы. А если "края далеко", то каждая молекула "видит" только некоторую свою окрестность и вполне может считать себя центром вселенной.
Теперь внешнее давление стало уменьшаться, а наш шарик расширяться. Достаточно медленно, чтобы не принимать во внимание всякие посторонние для нашего рассмотрения процессы, т.е. в каждый момент времени внутри шарика наблюдается некоторое квазиравновесие. Поскольку число молекул не меняется, а занимаемый объем растет, то расстояния между молекулами будут увеличиваться. В силу того, что все просходит медленно и "краев не видать", каждая молекула будет наблюдать что ее окружение от нее удаляется. Причем, чем дальше "соседка", тем быстрее. При этом все молекулы равноправны и каждая - центр вселенной.
 
 
To Chaynic
 
Цитата
Это расширение пространства вместе со всем, что в нем находится.
Ну и что? Все равно картина должна остаться в первом приближении центрально-симметричной, а вовсе не изотропной. Ведь если мы обратим все импульсы составляющих вселенную частей в обратную сторону (вместе с Вашим пространством), то они (составляющие) должны через какое-то время прийти назад в Центр. При изотропном разлете, расширении (?) такого быть не может.
 
Похоже Вы меня не можете понять. Давайте завяжем.
 
To Gierus
 
Цитата
если мы обратим все импульсы составляющих вселенную частей в обратную сторону (вместе с Вашим пространством), то они (составляющие) должны через какое-то время прийти назад в Центр
Видимо Вы не прочитали мой последний пост. Если смотреть на всю картинку снаружи, то возможно так и есть. Но мы все находимся внутри.  
 
Цитата
Давайте завяжем.
В общем-то, я пишу здесь не только для Вас (без обид). И вопросы, аналогичные Вашим, могут быть и у молчаливых читателей.
 
To Gierus
На самом деле, самую корректную аналогию Chaynic уже приводил ранее: это поверхность расширяющейся сферы. Главное в этом примере добавление +1 измерения, и невозможность для плоскостных жителей сферы его, это +1е измерение осознать, так как оно направлено ортогонально к их миру.  
 
В случае с БВ ситуация аналогична. Мы не можем увидеть и наглядно понять это 4-е квазипространственное измерение. Так же как и представить 4-мерный куб.
 
 
После интересных, но все же частных вопросах об устройстве Вселенной можно поговорить и о более общих проблемах, а именно – к чему, собственно ученые должны стремиться?  
Такие вопросы вызывают, как правило, больший интерес, поскольку собственное мнение по ним есть почти у всех.
Очевидный ответ «к объяснению законов природы»  слишком абстрактен и уже многих не удовлетворяет. Обсуждаются вопросы типа «можно ли объяснить все законы природы?» , «почему выполняются именно эти законы, а не другие?», и, наконец, «почему законы вообще выполняются?». Предположим, мы пришли к цели и создали окончательную «теорию всего». В современной научной литературе такая возможность обсуждается и даже введена устоявшаяся аббревиатура – ТОЕ – на английском “Theory Of Everything”. Что она собой должна представлять и на чем она должна быть основана? Похоже, есть три основных варианта:
 
А. Законы созданы неким высшим разумом для каких-то своих целей. Ведь создают же ученые питательную среду в пробирках и чашках Петри для размножения микробов. И цели их совсем не те, о которых думали бы микробы, будучи разумными.
 
Б. Законы природы строго выводятся из начального единого постулата и просто не могут быть другими. Вся история науки видится как приближение к этому постулату.
 
В. Существует много вселенных с различными законами, и мы живем в одной из них. Этот подход приобретает все больше сторонников, но является ли он конструктивным?
 
Вариант А возможен.  Но в таком случае, разработка идеи высшего разума скорее должна принадлежать богословам. Ученый, должен исходить из противоположной предпосылки об отсутствии сверхразума. Предположим, обратное – ученые верили бы, что законы природы были созданы высшими существами. Тогда науки просто не существовало бы. Действительно, с точки зрения такого ученого, например, то, что яблоки падают на Землю – это просто «свойство такое», введенное сверхразумом, и у нас не было бы сейчас теории тяготения. Орбиты планет? – тоже «свойство такое». И никогда люди не увидели бы связи между, этими явлениями не могли бы предсказывать траектории небесных тел. Не было бы вообще никаких теорий, да и науки в целом – сверхразум объясняет все! Итак, вариант А исключить нельзя, но оставим его богословам и философам. Удел ученого – исследовать природу без ссылок на сверхразум. Для него остается выбор между вариантами Б и В.
 
Вариант Б. Найти теорию, объясняющую устройство мира – достойная задача. Но даже в такой «окончательной теории» должны быть исходные постулаты. Например, в М-теории, одной из современных теорий, претендующей на многое, предполагается, что пространство на самом деле имеет 10 измерений (в некоторых моделях - 11 и 26). Конечно же, следующие поколения ученых будут пытаться сделать следующий шаг, который бы объяснял, почему именно пространство имеет 10 измерений и из чего состоят объекты такого многомерного мира. «Все опять повторится сначала». Ну что же, быть всегда в пути – не самая плохая участь. Только выбрав ее, надо понимать, что эта дорога имеет начало, но не имеет конца. Путь, пройденный нами до сих пор, короче того пути, который предстоит пройти, и так будет всегда. И всегда будет оставаться вопрос – почему изначальные постулаты таковы, что в результате множества метаморфоз становится возможным существование разумной жизни?  И тогда на повестку дня выходит  
 
Вариант В.  
Как бы вы отнеслись к человеку, разрабатывающему теорию, с помощью которой он собирается объяснить конкретное число – массу нашей планеты Земля? Подчеркну: не рассчитать, а вывести из первоначальных постулатов. Наверное, вы бы попытались объяснить ему, что планет много, что масса каждой образуется в результате множества случайностей. Короче, что такой теории не существует, просто есть много вариантов, а человечество реализовалось на одном из них, оказавшемся благоприятным. Но где гарантия, что, например, с массой электрона ситуация не аналогична? Может быть вселенных много, в каждой из них – своя масса электрона, а мы случайно оказались в одной из них? Конечно, и в этом подходе возникает много вопросов – где эти вселенные расположены, почему у них свойства разные и т.д. Кроме того, если «все возможно», то зачем изучать конкретную вселенную? Не будем ли мы напоминать червячков, живущих на одном из яблок, и с увлечением обсуждающих цвет, топологию и размеры их яблока-вселенной? И невдомек им о яблоневом саде вокруг них.  Тем не менее, все больше доводов в пользу именно варианта В. И на вопросы о свойствах нашей Вселенной-яблоке также стоит отвечать.  
Проблема множественности вселенных тесно связана так называемым антропным принципом.
 
 
To Chaynic
Антропный принцип, особенно сильный антропный принцип принято считать очень сильным аргументом именно в пользу Варианта А. В этом варианте, несмотря на богоданность всех законов природы, вовсе несправедливо утверждение "оставим его богословам и философам". Так как 1) доказать этот вариант невозможно и 2) жить лучше всё-таки по открытым законам.
 
To lb
К обсуждению антропного принципа я предполагал перейти позже.
Я согласен с Вами и по первому и по второму пункту.
Я просто не вижу в варианте А предмета для обсуждения (если оставаться конечно в рамках естественнонаучной проблематики, на что я все-таки надеюсь).
 
 
To Chaynic
Действительно, для варианта А создана своя тема "Наука, о существовании БОГА". Поэтому и говорить, вроде, следует там. Но мне кажется, что методологически остается зазор между Богом и богословием. В этом зазоре (опять же чисто методологически) существует и Бог-творец и не участвет богословие, ибо такого бога оно не знает. Оставляя пока в стороне восточные религии, мы в нашей цивилизации и ее ближайшем окружении видим личностных богов. Всякие первотолчки и первопричины с дальнейшим отстранением от своего творения для них ересь. В этот зазор "попадали" уже многие ученые.
 
 
To lb, To Chaynic
Самую корректную аналогию, ИМХО, я приводил. Это упругие свободные колебания основной моды шара. Движение различных частей в фазе расширения шара напоминает расширение Вселенной - наиболее удаленные части, близкие к поверхности движутся с максимальной скоростью. Части, близкие к центру почти покоятся. Зависимость скорости от расстояния от сферы при этом , правда не линейная, а синусоидальная, но в небольших пределах, (если мы находимся достаточно далеко от центра) скорость движения частиц будет линейно менятся с расстоянием от точки наблюдения, причем во все стороны. При этом экспериментально определить положение центра можно не только снаружи но и находясь внутри. Я совсем не зря приводил пример с серфингистами - любой серфингист померив расстояния до некоторого числа других серфингистов запросто это сделает.
 
Не морочь голову, плз, с 4-х мерным кубом и дополнительным измерением. Мы имеем дело с обычным 3-х мерным пространством.
 
 
 
To Gierus  
Цитата
Не морочь голову, плз, с 4-х мерным кубом и дополнительным измерением. Мы имеем дело с обычным 3-х мерным пространством.
Вот тебе, бабушка, и Юрьев день! Этак мы, может, еще с позиций Ньютоновских воззрений ОТО рассматривать будем? Не корректны твои замечания, неправильны твои рассуждения. Призывал же Chaynic увидеть разницу между наблюдателем внешним и внутренним!
 
Итак, твоя проблема в том, что не удается представить раширение без центра. Давай, отвлечемся от всех накопленных знаний, терминов, предубеждений. Даже от опыта катания на серфинге. Давай расположимся на поверхности воздушного шарика, вместе с участниками данной темы, да и других тем, в образе плоских человечков. И вот этот крайне упругий шарик стал неудержимо раздуваться. Скажи, разве мы, плоские человечки, не стали друг от друга удаляться? Скажи, где на нашей сфере ты сможешь указать центр этого расширения?
 
 
To lb
 
Цитата
Итак, твоя проблема в том, что не удается представить раширение без центра.
Совсем не так. Я не могу  себе представить одновременно расширение из центра (а Большой Взрыв, несомненно, именно им является) и изотропность пространства, в том числе эквивалентность всех наблюдателей.  
 
Переход от двумерной ситуации к трехмерной вовсе не является плавным, как ты себе представляешь (предлагая перейти от модели сферы к трехмерному миру). Приведу лишь один пример. В одномерной или двумерной квантовой яме в зависимости от ее геометрической ширины и высоты стенок дискретные уровни могут быть, а могут и не быть. В трехмерной же яме уровни всегда есть. Со сферой, о которой ты говоришь, наблюдая за другими человечками я могу установить центр ее расширения. Ну и что, если он не принадлежит сфере? Находясь на сфере я не могу остаться в рамках двумерной модели - мне придется для создания метрики пользоваться фотонами, которые летают по кругу. А это как-то неприятно...
 
Заодно уж добавлю, что концепция Большого Взрыва вообще сильно затрудняет введение постулатов хоть ньютоновской, хоть эйнштейновской механики - любые системы отсчета, которые мы себе можем вообразить, будут неинерциальными, раз галактики, в одной из которых мы живем, движутся с непостоянной скоростью. Хоть этот рост скорости и не очень значительный, но в некоторых ситуациях может привести к неприятным последствиям. Но это так, к слову.
 
To lb
 
Цитата
Призывал же Chaynic увидеть разницу между наблюдателем внешним и внутренним!
Ну и в чем же она в данном случае? Можешь привести близкий, пример, что может один и не может второй?
 
Даже с серфингистами для того, чтобы рассчитать центр, откуда волны исходят, вовсе не обязательно подниматься на самолете, чтобы обозреть всю картину.
 
To lb
 
Цитата
Итак, твоя проблема в том, что не удается представить раширение без центра.
Еще раз об этом. А ты можешь себе представить, скажем продольные одномерные свободные колебания (или просто расширение) длинного (пусть бесконечного) стержня без центра? Это самый простой пример. Или, следующий пример, опять-таки, одномерное расширение пространства без центральной плоскости (быть может,  находящейся на бесконечности)?
 
To Gierus
Пример приведен в посте с раздувающимся шариком (без вского привлечения других измерений).  
Для внешнего наблюдателя очевидно, что молекулы будут двигаться от центра, да и центр виден.
Для внутреннего наблюдателя (молекулы, участвующей в движении) - никакого центра нет. Точнее, каждая молекула является таким центром.
По-моему, так просто.
 
 
To Chaynic
Извините, я что-то Ваш пример совсем не понял. Вы имеете в виду молекулы, участвующие в хаотическом движении, которые не могут судить о расширении сферы?
 
To Gierus
 
Цитата
А ты можешь себе представить просто расширение длинного (пусть бесконечного) стержня без центра?
Элементарно.
Рассмотрим длинный стержень, на котором через равные промежутки сидят маленькие Герусы. Поскольку ситуация одномерная, все что они могут - это измерять расстояния между собой.  
Стержень расширяется. Каждый маленький Герус видит, что все остальные маленькие Герусы удаляются от него. Следовательно, каждый вправе заявить, что он является центром. Пусть не вселенной, но хоть стержня.
 
 
To Chaynic
Не совсем так. Каждый маленький Герус может сказать куда больше - наблюдая за некоторым числом других таких Герусов он сможет точно сказать, который из них никуда не движется, а стоит на месте (поскольку расстояние между ними меняется не одинаково). То есть определить абсолютную систему отсчета.
 
To Gierus
 
Цитата
он сможет точно сказать, который из них никуда не движется, а стоит на месте
Как это можно определить?
 
To lb
 
Цитата
В этот зазор "попадали" уже многие ученые.
Не уверен, что правильно Вас понял. Может быть поясните, чтобы я сгоряча не отвечал на совсем другой вопрос, вместо Вашего.
 
To Chaynic
 
Цитата
Как это можно определить?
Да очень просто. Если стержень колеблется в основной моде, то распределение деформаций (или расстояние между маленькими Герусами) в зависимости от расстояния от неподвижного центра в нем происходит по синусу. Скажем в фазе растяжения Герусы максимально разрежены в центре стержня, а расстояние между ними на краях неизменно. Поэтому любой(!) маленький Герус, померяв просто расстояние между собой и несколькими другими Герусами, запросто определит в какой фазе синусоиды он находится. А значит определит и неподвижный центр.
 
To Gierus
 
Цитата
Если стержень колеблется в основной моде,
Вы какую-то другую, свою задачу решаете.
Стержень не колеблется, а просто расширяется.
Страницы: Пред. 1 2 3 4 5 ... 38 След.