№12 декабрь 2024

Портал функционирует при финансовой поддержке Министерства цифрового развития, связи и массовых коммуникаций.

Выбрать дату в календареВыбрать дату в календаре

Страницы: Пред. 1 ... 1127 1128 1129 1130 1131 1132 1133 1134 1135 1136 1137 ... 1210 След.
Вселенная., Эволюция, топология и измерения.
Скорее всего, здесь будет непонятно, но видно, что и откуда получается, без фантастики и магии.

Рассмотрим уравнение Эйнштейна:

[IMG]http://upload.wikimedia.org/wikipedia/ru/math/9/6/3/963c208735b82e11c0fe7d3379c90e38.png[/IMG]

где:
Rab — тензор Риччи, получающийся из тензора кривизны пространства-времени Rabcd посредством свёртки его по паре индексов,
R — скалярная кривизна,
gab — метрический тензор,
Λ — космологическая постоянная,  Λ * Rab дополняет уравнение для компенсации нестационарности Вселенной (инфляция);
Tab - представляет собой тензор энергии-импульса материи,
(π — число пи, c — скорость света в вакууме, G — гравитационная постоянная Ньютона).

Средний импульс по Вселенной можно считать равным нулю. Для энергетической компоненты тензора энергии-импульса и метрики FRW (см выше) из уравнения Эйнштейна выводится уравнение Фридмана:

H^2 = 8πGρ / 3 − k /R^2 + Λ / 3

(Проблемы с обозначениями. пусть O - омега.)

разделим уравнение Фридмана на H^2 получим уравнение

ρ/ ρ0 - k / (R^2 *H^2) + Λ  / (3*H^2)  = 1

где ρ0 - критическая плотность Вселенной ρ0 = 3H^2/(8πGρ)

Это уравнение является  уравнением баланса между:
- плотностью Вселенной Oρ = ρ/ ρ0,
- инфляцией : Oл = Λ  / (3*H^2) (как понимаю, причиной инфляции является "темная энергия");
- и кривизной Вселенной:  k / (R^2 *H^2).

В эпоху преобладания инфляции первыми двумя членами можно пренебречь, а из третьего получается дифференциальное уравнение

dR/dt =  R sqrt (Λ  / 3)  
- sqrt - квадратный корень;

интегрируя это уравнение, получаем [B]экспоненциальный закон расширения Вселенной на эпохе инфляции[/B]:
R = Ri exp(Ht)

Когда инфляция закончилась, пренебрегаем Λ-членом, из уравнения баланса
ρ/ ρ0 - k / (R^2 *H^2)  = 1
можно получить:
(O^-1 - 1) ρ * R^2 =  constant.
и написать равенство
(O^-1 - 1) ρ * R^2 = (Oo^-1 - 1) ρo * Ro^2;
где правая часть соответствует сегодняшнему времени.

Красное смещение z соотносится  с масштабным фактором как  R = Ro/(1 + z), а плотность как ρ = ρo(1 + z)^3.
Учитывая, что в сегодняшнее время 0.95 < O < 1.05, можно получить неравенство:

1/ (1 + 0.05/(1+z)) < O < 1/ (1 - 0.05/(1+z))

При больших красных смещениях получаем ограничение на O очень близкое к 1:
0.95 <  o(z = 0) < 1.05
0.99995 < (z = 103) < 1.000005
0.9999999999995 < (z = 10^11) < 1.0000000000005

Это значит, что контанта в (O^-1 - 1) ρ * R^2 =  constant. равна нулю, т. е. константа кривизны k = 0,
и [B]Вселенная - плоская[/B].

(Но думаю, что доказательство не строгое, зависит ли на самом деле коэффициент кривизны k от времени?
Если да, то (O^-1 - 1) ρ * R^2  не константа и рассуждения не верны)
Изменено: Olginoz - 04.03.2012 04:35:43
Вселенная., Эволюция, топология и измерения.
[QUOTE]Костя пишет:
Кстати, Ольгиноз, все хочу задать Вам вопрос и забываю
- можно ли рассматривать (такую - среду? субстанцию? как...) время без отрыва от (такой - среды? субстанции? как...) гравитация?[/QUOTE]
Как материальная среда или субстанция время и пространство не рассматривается.
Время можно рассматривать без гравитации.

[QUOTE]Костя пишет:
а Вы себя стрелой (стрелкой времени) под зад подбодрите[/QUOTE]
Нельзя, в понедельник вставать в 6 утра.
Вселенная., Эволюция, топология и измерения.
[QUOTE]Костя пишет:
Ну, если вам "сегодня" показывает стрелка, тогда нет вопросов[/QUOTE]
Я уже сегодня всё, сил не хватит, час ночи. :|
Вселенная., Эволюция, топология и измерения.
[QUOTE]Костя пишет:
Малый относительно чего?[/QUOTE]
На рисунке выше по оси Y указан размер Вселенной относительно сегодняшнего.
NOW - стрелка показывает сегодня.
Вселенная., Эволюция, топология и измерения.
[QUOTE]Костя пишет:
Если проще - до меня в упор не доходит, как можно пытаться описать систему лишь на основе описания ОДНОЙ ИЗ составляющих ЧАСТЕЙ этой системы? А куда вы деваете все остальные части её наполняющие?[/QUOTE]
Что вы имеете ввиду?
Вселенная., Эволюция, топология и измерения.
[B]Что такое инфляция[/B].
Инфляция - очень быстрое, экспоненциальное расширение Вселенной.
Инфляция не делает наблюдаемую часть Вселенной больше. Мы наблюдаем Вселенную такую, какую можем наблюдать.  
Инфляция в начале БВ означает очень малый начальный размер Вселенной.
Инфляция вызывает сужение горизонта событий (см. средний рисунок выше).
Галактики, расположенные близко к горизонту событий, могут уходить за него навсегда, так же, как если бы они попадали внутрь черной дыры.
Инфляция создает эффект движения через туннель.
Чем больше инфляция, тем [I]у[/I]же становится горизонт событий, а при очень больших скоростях инфляции почти вся материя может покинуть его.
Причинно-связанная область сокращается в размерах.
Замедление инфляции восстанавливает широкий горизонт событий.

[IMG]http://s017.radikal.ru/i405/1203/07/c0badee54331.jpg[/IMG]

Инфляция в начале привела к увеличению размеров Вселенной в 10 в 30-й степени раз.
Но быть может размер Вселенной увеличился во много большее количество раз в 10 в 165 степени.  
На рисунке показаны две модели.
Инфляция стартовала с масштаба великого объединения (GUT)  (10^16 GeV или 10^−35 секунд) и закончилась в 10^−30 секунд после взрыва.
Изменено: Olginoz - 03.03.2012 18:39:22
Вселенная., Эволюция, топология и измерения.
Описание в общей теории относительности однородной и изотропной Вселенной основано на метрике Фридмана-Робертсона-Уокера (FRW)

ds^2 = −c^2 dt^2 + R(t)^2 [dχ^2 + S^2k(χ) dψ^2],
в сферичеких координатах,
dψ^2 = dθ^2 + sin^2(θ) dφ^2, где θ и φ полярный и азимутальный угол.
функция Sk(χ) = sin χ, χ или sinhχ для закрытой (положительное  k), плоской  (k = 0) или открытой (отрицательное k) Вселенной.

Нас интересует радиальное расстояние dψ^2 = 0 в постоянное время dt^2 = 0. Метрика RWF превращается в
ds = Rdχ,
которая после интегрирования дает
D(t) = R(t)χ.
Берем производную по времени (в системе галактики  dχ /dt = 0):

v(t) = dR(t)/dt * χ,
v(t) =(dR(t) /R) * R * χ,

и получаем закон Хаббла:
v(t) = H(t) D

и сферу Хаббла
DH = c/H(t).

Сфера Хаббла - это расстояние, на котором скорость убегания равна скорости света.

Пекулярная скорость фотона равна  с = dχ /dt * R, что эквивалентно, что фотон движется через пространство со скоростью  dχ /dt  = с / R.
Интегрируя это, получаем:

Горизонт частиц :  χ(t) = c Int(dt/R(t)) (интеграл от 0 до  t)

Горизонт событий:  χ(t) = c Int(dt/R(t)) (интеграл от t до ∞)

Световой конуc в прошлое:   χ(t) = c Int(dt/R(t)) (интеграл от t до t0)

То, что мы  получили, изображено на рисунке:

[IMG]http://i079.radikal.ru/1203/6a/36c58e80419d.jpg[/IMG]

На рисунке избражены:
Particle horizon - горизонт частиц;
Event horizon - горизонт событий;
Habble sphere - сфера Хаббла;
Light cone -световой конус.

Now - линия сейчас;
Infinity - беконечность.

Time - время в млрд световых лет, которое мы наблюдаем;
Conformal Time - время в млрд световых лет, которое соответствует фактическим размерам расширяющейся Вселенной;

Верхний рисунок - Вселенная расширяется очень быстро;
Средний рисунок - Вселенная соответствует той, которую мы сейчас наблюдаем;
Нижний рисунок - то же, в других координатах (плоский вид).

В старой стандартной теории БВ не было горизонта событий.
Вселенная., Эволюция, топология и измерения.
Tеория Большого Взрыва по материалам статьи Charles H. Lileweaver. Inflation and the Cosmic Microwave Bakground.

Исторически, сначала была Стандартная теория Большого взрыва (БВ) .
Стандартная теория БВ претерпела изменения в последние 20 лет, в тм числе с учетом данных фона РИ, собранных WMAP, и превратилась в инфляционную теорию Большого Взрыва (лямбда-CMB).
Обе теории утверждают, что нечто вдруг взорвалось, но что взорвалось, почему взорвалось, и что было до того, как взорвалось - не известно.
Существуют только сценарии того, как это могло происходить.  

Начнем со Стандартной теории Большого взрыва.

Стандартная теория БВ не могла объяснить несколько важных вещей:
- "Комковатость" Вселенной. Звезды, галактики, скопления галактик разбросаны повсюду в виде "комков". Стандарная модель БВ не может объяснить, откуда взялась иерархия этих масштабных образований, и как она начиналась.
- Проблема горизонта. На противоположных сторонах неба в наиболее удаленных друх от друга областях наблюдается одинаковая температура фона реликтового излучения. Эти области причинно не связаны между собой, и между ними не могло установиться термодинамическое равновесие.
-  Как будет сказано дальше, Вселенная имеет плоскую геометрию. Это значит сумма углов любого треугольника равна 180 градусам.
- Удаленные галактики имеют красное смещение. Вселенная расширяется. Почему она расширяется? - проблема остается без объяснения.

Чтобы ответить на эти вопросы, в стандартной теории БВ были приняты начальные условия:
- Вселенная стартовала из одного маленького  "семечка".
- Вселенная имела однаковую температуру внутри "семечка".
- Геометрия "семечка" была плоской.
- Вселенная стартовала и расширяется.

Инфляционная теория Большого взрыва позволяет объяснить проблему горизонта (одинаковую температуру РИ)  и плоскую геометрию без привлечения начальных условий, а с помощью данных WMAP уточнены параметры модели и состав Вселенной:

[IMG]http://map.gsfc.nasa.gov/media/080998/080998_Universe_ContentS.jpg[/IMG]

Астрономическими наблюдениями за сверхновыми обнаружено ( в т.ч. WMAP), что Вселенная в настоящее время  испытывает небольшое ускорение расширения, тем самым возможно, переходит в начальное состояние новой инфляции.
Изменено: Olginoz - 03.03.2012 15:14:00
Вселенная., Эволюция, топология и измерения.
Этот текст [QUOTE]Sagittarius пишет:
А. Линде Многоликая Вселенная[/QUOTE]
Напоминает круто заваренную кашу, в которую одновременно накидали разные виды круп, картошку, макроны, морковку, рыбу, мясо, соль, сахар, чеснок, перец, варенье  и клубнику с оливками. Грозит заработать отравление головного мозга в виде помутнения сознания и головной боли.
Уравнение Эйнштейна - на уравнение Эйншейна даже отдаленно не похоже, а что изображено на рисунках  "Фрактальная вселенная" и "Кипение вселенной в струнной теории" одному автору, и то наверное, не известно.  
(Личное первое впечатление после быстрого просмотра).

Лучше не мешая все в одну кучу, рассмотреть по-порядку.
Вселенная., Эволюция, топология и измерения.
Придется мне скоро рассказывать про модель Вселенной.  :)
Завтра.
Изменено: Olginoz - 02.03.2012 17:03:16
Страницы: Пред. 1 ... 1127 1128 1129 1130 1131 1132 1133 1134 1135 1136 1137 ... 1210 След.
Портал журнала «Наука и жизнь» использует файлы cookie и рекомендательные технологии. Продолжая пользоваться порталом, вы соглашаетесь с хранением и использованием порталом и партнёрскими сайтами файлов cookie и рекомендательных технологий на вашем устройстве. Подробнее