Dunkle Energie. Dunkle Materie und dunkle Energie Was ist dunkle Energie im Universum?
Es gibt drei Möglichkeiten, das Wesen der dunklen Energie zu erklären:
Bis heute (2017) widersprechen alle bekannten zuverlässigen Beobachtungsdaten nicht der ersten Hypothese, sodass sie in der Kosmologie als Standard akzeptiert wird. Die endgültige Wahl zwischen den beiden Optionen erfordert sehr lange und hochpräzise Messungen der Expansionsrate des Universums, um zu verstehen, wie sich diese Rate im Laufe der Zeit ändert. Die Expansionsrate des Universums wird durch die kosmologische Zustandsgleichung beschrieben. Die Lösung der Zustandsgleichung für Dunkle Energie ist eines der drängendsten Probleme der modernen beobachtenden Kosmologie.
Laut im März 2013 veröffentlichten Beobachtungsdaten des Planck-Weltraumobservatoriums besteht die gesamte Massenenergie des beobachtbaren Universums zu 95,1 % aus dunkler Energie (68,3 %) und dunkler Materie (26,8 %).
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Basierend auf Beobachtungen von Supernovae vom Typ Ia, die Ende der 1990er Jahre durchgeführt wurden, wurde der Schluss gezogen, dass sich die Expansion des Universums mit der Zeit beschleunigt. Diese Beobachtungen wurden dann durch andere Quellen gestützt: Messungen der kosmischen Mikrowellen-Hintergrundstrahlung, des Gravitationslinseneffekts und der Urknall-Nukleosynthese. Alle erhaltenen Daten passen gut in das Lambda-CDM-Modell.
Die kosmologische Konstante hat einen negativen Druck, der ihrer Energiedichte entspricht. Die Gründe, warum die kosmologische Konstante einen negativen Druck hat, ergeben sich aus der klassischen Thermodynamik. Die in einer „Vakuumbox“ enthaltene Energiemenge V (\displaystyle V), gleich ρ V. (\displaystyle \rho V), Wo ρ (\displaystyle \rho )- Energiedichte der kosmologischen Konstante. Erhöhen des Volumens der „Box“ ( d V (\displaystyle dV) positiv) führt zu einer Steigerung seiner inneren Energie, was bedeutet, dass es negative Arbeit verrichtet. Da die Arbeit durch eine Volumenänderung verrichtet wird d V (\displaystyle dV), gleich p d V (\displaystyle pdV), Wo p (\displaystyle p)- Druck also p (\displaystyle p)- negativ und tatsächlich p = − ρ (\displaystyle p=-\rho )(Koeffizient c 2 (\displaystyle c^(2)), Masse und Energie verbindend, ist gleich 1).
Das wichtigste ungelöste Problem der modernen Physik besteht darin, dass die meisten Quantenfeldtheorien, die auf der Energie des Quantenvakuums basieren, einen enormen Wert der kosmologischen Konstante vorhersagen – viele Größenordnungen größer als das, was nach kosmologischen Konzepten zulässig ist. Die übliche Formel der Quantenfeldtheorie für die Summation von Vakuum-Nullpunktschwingungen des Feldes (mit einem Grenzwert bei der Wellenzahl der Schwingungsmoden entsprechend der Planck-Länge) ergibt eine enorme Vakuumenergiedichte. Dieser Wert muss daher durch eine Aktion ausgeglichen werden, die in der Größe fast gleich (aber nicht genau gleich) ist, aber das entgegengesetzte Vorzeichen hat. Einige Theorien der Supersymmetrie (SATHISH) verlangen, dass die kosmologische Konstante genau Null ist, was ebenfalls nicht zur Lösung des Problems beiträgt. Dies ist die Essenz des „Problems der kosmologischen Konstante“, des schwierigsten „Feinabstimmungsproblems“ in der modernen Physik: Es wurde kein einziger Weg gefunden, den extrem kleinen Wert der in der Kosmologie definierten kosmologischen Konstante aus der Teilchenphysik abzuleiten. Einige Physiker, darunter Steven Weinberg, glauben das sogenannte. Das „anthropische Prinzip“ ist die beste Erklärung für die beobachtete empfindliche Energiebilanz des Quantenvakuums.
Trotz dieser Probleme ist die kosmologische Konstante in vielerlei Hinsicht die sparsamste Lösung für das Problem eines sich beschleunigenden Universums. Ein einziger Zahlenwert erklärt viele Beobachtungen. Daher beinhaltet das derzeit allgemein anerkannte kosmologische Modell (Lambda-CDM Modell) die kosmologische Konstante als wesentliches Element.
Quintessenz
Ein alternativer Ansatz wurde 1987 vom deutschen theoretischen Physiker Christoph Wetterich vorgeschlagen. Wetterich ging davon aus, dass Dunkle Energie eine Art teilchenartige Anregung eines bestimmten dynamischen Skalarfeldes namens „Quintessenz“ ist. Der Unterschied zur kosmologischen Konstante besteht darin, dass die Dichte der Quintessenz räumlich und zeitlich variieren kann. Damit sich die Quintessenz nach dem Vorbild gewöhnlicher Materie (Sterne etc.) nicht „zusammensetzen“ und großräumige Strukturen bilden kann, muss sie sehr leicht sein, also eine große Compton-Wellenlänge haben.
Bisher wurden keine Beweise für die Existenz einer Quintessenz gefunden, eine solche Existenz kann jedoch nicht ausgeschlossen werden. Die Quintessenzhypothese sagt eine etwas langsamere Beschleunigung des Universums voraus als die Hypothese der kosmologischen Konstante. Einige Wissenschaftler glauben, dass der beste Beweis für die Quintessenz aus Verstößen gegen Einsteins Äquivalenzprinzip und Variationen grundlegender Konstanten in Raum oder Zeit resultieren würde. Die Existenz von Skalarfeldern wird durch das Standardmodell und die Stringtheorie vorhergesagt, stellt jedoch ein ähnliches Problem wie der Fall der kosmologischen Konstante dar: Die Renormierungstheorie sagt voraus, dass Skalarfelder eine signifikante Masse annehmen sollten.
Das Problem des kosmischen Zufalls wirft die Frage auf, warum die Beschleunigung des Universums zu einem bestimmten Zeitpunkt begann. Wenn die Beschleunigung im Universum vor diesem Moment einsetzen würde, hätten Sterne und Galaxien einfach keine Zeit, sich zu bilden, und Leben hätte keine Chance, zumindest in der uns bekannten Form zu entstehen. Anhänger des „anthropischen Prinzips“ halten diesen Umstand für das beste Argument für ihre Konstruktionen. Viele Quintessenzmodelle beinhalten jedoch ein sogenanntes „Tracking-Verhalten“, das dieses Problem löst. In diesen Modellen weist das Quintessenzfeld eine Dichte auf, die sich bis zum Entstehungszeitpunkt des Urknalls an die Strahlungsdichte anpasst (ohne diese zu erreichen), wenn sich ein Gleichgewicht von Materie und Strahlung einstellt. Ab diesem Zeitpunkt beginnt sich die Quintessenz wie die gesuchte „dunkle Energie“ zu verhalten und dominiert schließlich das Universum. Diese Entwicklung führt auf natürliche Weise zu einem niedrigen Niveau der dunklen Energie.
Manifestation unbekannter Eigenschaften der Schwerkraft
Es gibt eine Hypothese, dass es überhaupt keine dunkle Energie gibt, und die beschleunigte Expansion des Universums wird durch die unbekannten Eigenschaften der Gravitationskräfte erklärt, die sich in Entfernungen in der Größenordnung des sichtbaren Teils des Universums zu manifestieren beginnen .
Konsequenzen für das Schicksal des Universums
Es wird geschätzt, dass die beschleunigte Expansion des Universums vor etwa 5 Milliarden Jahren begann. Es wird angenommen, dass die Expansion zuvor aufgrund der Gravitationswirkung der dunklen Materie und der baryonischen Materie verlangsamt wurde. Die Dichte der baryonischen Materie im expandierenden Universum nimmt schneller ab als die Dichte der Dunklen Energie. Schließlich beginnt die dunkle Energie zu dominieren. Wenn sich beispielsweise das Volumen des Universums verdoppelt, halbiert sich die Dichte der baryonischen Materie und die Dichte der dunklen Energie bleibt nahezu unverändert (oder genau unverändert – in der Version mit kosmologischer Konstante).
Wenn die beschleunigte Expansion des Universums auf unbestimmte Zeit anhält, werden Galaxien außerhalb unseres Supergalaxienhaufens früher oder später über den Ereignishorizont hinausgehen und für uns unsichtbar werden, da ihre relative Geschwindigkeit die Lichtgeschwindigkeit übersteigt. Dies ist kein Verstoß gegen die spezielle Relativitätstheorie. Tatsächlich ist es unmöglich, „relative Geschwindigkeit“ in der gekrümmten Raumzeit überhaupt zu definieren. Die Relativgeschwindigkeit ist sinnvoll und kann nur in der flachen Raumzeit oder auf einem ausreichend kleinen (gegen Null gehenden) Abschnitt der gekrümmten Raumzeit bestimmt werden. Jegliche Form der Kommunikation über den Ereignishorizont hinaus wird unmöglich und jeglicher Kontakt zwischen Objekten geht verloren.
Dieser Artikel wurde von Vladimir Gorunovich für diese Site und die Wikiknowledge-Site geschrieben, zum Zweck des Informationsschutzes auf dieser Site platziert und anschließend korrigiert.
Dunkle Energie(dt. dunkle Energie) – eine hypothetische Energieform, deren Existenz von einigen kosmologischen Modellen angenommen wird (beschleunigte Expansion des Universums).
Innerhalb dieser Modelle gibt es zwei Möglichkeiten, das Wesen der Dunklen Energie zu erklären:- Dunkle Energie ist eine kosmologische Konstante – eine konstante Energiedichte, die den Raum des Universums gleichmäßig ausfüllt (mit anderen Worten, es werden Energie und Vakuumdruck ungleich Null postuliert);
- Dunkle Energie ist eine Art Quintessenz – ein dynamisches Feld, dessen Energiedichte sich räumlich und zeitlich ändern kann.
Es wird angenommen, dass dunkle Energie auch einen erheblichen Teil der sogenannten verborgenen Masse des Universums ausmachen sollte.
1 Dunkle Energie und kosmologische Modelle
2 Dunkle Energie und die „Expansion des Universums“
3 Dunkle Energie und grundlegende Wechselwirkungen
4 Dunkle Energie und das Gesetz der Energieerhaltung
5 Dunkle Energie und Feldtheorie
6 Dunkle Energie – Zusammenfassung1. Dunkle Energie und kosmologische Modelle
Die (in der Urknall-Hypothese) angenommene Schlussfolgerung über das Vorhandensein einer Beschleunigung bei der Expansion des Universums wurde auf der Grundlage von Beobachtungen von Supernovae gemacht, die Ende der 1990er Jahre durchgeführt wurden. Dann fügten sie der Begründung hinzu: die sogenannte kosmische Mikrowellen-Hintergrundstrahlung, Gravitationslinsen, Nukleosynthese des hypothetischen Urknalls. Die erhaltenen Daten stimmen mit dem Lambda-CDM-Modell überein.
In der Astronomie werden Entfernungen, die nicht direkt gemessen werden können (Entfernungen zu anderen Galaxien), mithilfe des Hubble-Gesetzes und der Rotverschiebung bestimmt. Das Hubble-Gesetz erfordert jedoch die Einführung eines Hubble-Parameters, der dem Verhältnis eines bestimmten bekannten Abstands zum Rotverschiebungswert entspricht. In der Astronomie kann die Entfernung zu einer Typ-Ia-Supernova aus ihrer Leuchtkraft mithilfe der „Standardkerzen“-Methode bestimmt werden, wobei man sich die Tatsache zunutze macht, dass alle explodierenden Typ-Ia-Supernovae in derselben Entfernung nahezu die gleiche beobachtete Helligkeit haben sollten. Durch den Vergleich der beobachteten Helligkeit von Supernovae in verschiedenen Galaxien können die Entfernungen zu diesen Galaxien bestimmt werden.
In den späten 1990er Jahren wurde für entfernte Galaxien mit Supernovae vom Typ Ia festgestellt, dass Supernovae eine geringere Helligkeit haben, als sie aufgrund der durch das Hubble-Gesetz bestimmten Entfernung haben sollten. Es stellte sich heraus, dass die Entfernung zu diesen Galaxien, berechnet mit der „Standardkerzen“-Methode (für Supernovae Ia), größer war als die Entfernung, die mit dem Hubble-Gesetz basierend auf dem zuvor ermittelten Wert des Hubble-Parameters berechnet wurde. Daraus wurde geschlossen, dass sich das Universum immer schneller ausdehnt. Basierend auf diesen Beobachtungen wurde die Existenz einer unbekannten Form von Unterdruckenergie namens „Dunkle Energie“ postuliert.
Es lässt sich aber noch eine weitere Schlussfolgerung ziehen: Das Hubble-Gesetz funktioniert nicht oder ist nicht genau, und führen Sie keine hypothetische Beschleunigung der fiktiven Expansion des Universums ein. Das Datum des Beginns der beschleunigten Expansion des Universums (vor etwa 5 Milliarden Jahren) hat denselben Bezug zur Realität wie das in der Urknallhypothese angenommene Alter des Universums (13,75 Milliarden Jahre).
Die Kosmologen wollten sich mit ihren Fehlern nicht auseinandersetzen und übertrugen alles auf die Physik. Natürlich wird sich die Physik mit diesem Märchen befassen, aber die Physik hat noch genügend andere mathematische Märchen, die auf ihre Erforschung warten.
2. Dunkle Energie und die „Expansion des Universums“
Die Expansion des Universums ist experimentell nicht bewiesen. Niemand hat die Entfernungen zu entfernten Galaxien gemessen und gezeigt, dass sie mit der Zeit zunehmen. Die Rotverschiebung in den Spektren entfernter Galaxien kann erklärt werden, ohne auf den Doppler-Effekt und die Urknallhypothese zurückzugreifen.
Und da die Tatsache der Expansion des Universums nicht bewiesen ist, ist dies nicht der Fall Wir können nicht über eine Beschleunigung der nicht existierenden Expansion des Universums sprechen. Folglich sind kosmologische Modelle der „beschleunigten Expansion des Universums“ nur unbewiesene Hypothesen und die Existenz der daraus entstehenden dunklen Energie ist lediglich eine Annahme mathematischer Modelle, deren Genauigkeit in der Physik nicht bewiesen wurde und berechtigte Zweifel aufkommen lässt.Darüber hinaus wird die Urknall-Hypothese inzwischen von der Physik abgelehnt:
- Die Urknall-Hypothese ignoriert einige Naturgesetze und kann daher nicht als Theorie betrachtet werden.
- Die Urknall-Hypothese führt Formen von Energie, Materie und Elementarteilchen ein, die in der Natur nicht existieren.
- die Urknallhypothese berücksichtigt nicht die realen Eigenschaften von Elementarteilchen,
- Die Urknall-Hypothese manipuliert physikalische Kräfte
3. Dunkle Energie und grundlegende Wechselwirkungen
Das Vorhandensein der folgenden zwei Arten grundlegender Wechselwirkungen in der Natur wurde experimentell nachgewiesen:
- elektromagnetische Wechselwirkungen,
- Gravitationswechselwirkungen.
- elektromagnetische Energie,
- Gravitationsenergie.
Somit widerspricht die Dunkle Energie als eine bestimmte isolierte Energieart den grundlegenden Wechselwirkungen in der Natur.
4. Dunkle Energie und das Gesetz der Energieerhaltung
Energie kann nicht aus dem Nichts entstehen – d.h. aus einem Vakuum, das von Nichts geschaffen wurde und im Nichts verschwand. Der Energieerhaltungssatz ist ein grundlegendes Naturgesetz. Alle der Wissenschaft bekannten Energieformen gehorchen diesem Gesetz. Wenn dunkle Energie in der Natur existiert, muss sie auch dem Energieerhaltungssatz gehorchen. Die Einführung eines eigenen Naturgesetzes für die Dunkle Energie geht über die Grenzen der Physik hinaus – die Physik untersucht nur die Natur und ihre Gesetze, und die Welt der Märchen ist keine Physik.
Folglich müssen in der Natur Prozesse der Umwandlung „dunkler“ Energie in andere Energiearten sowie umgekehrte Umwandlungen stattfinden. Alles, was der Physik bisher begegnet ist, sind Reaktionen, die solchen Prozessen unter Beteiligung von Neutrinos im Mikrokosmos ähneln. Da Neutrinos äußerst schwach mit anderen Elementarteilchen interagieren und in mehr als 99 % der Fälle unbemerkt durch Sensoren hindurchgehen, entsteht die Illusion des Energieverschwindens (bei der Emission von Neutrinos, zum Beispiel beim Zerfall eines Neutrons) und ebenso die Illusion Energie, die aus dem Nichts entsteht (während der Reaktion der Neutrino-Absorption). Die Physik hat gelernt, diese Ereignisse zu erkennen und festgestellt, dass auch hier der Energieerhaltungssatz gilt. Die Physik hat keine anderen „Energieverluste“ oder „Energiegewinne“ festgestellt.
Wenn also dunkle Energie tatsächlich in der Natur existiert, sollte sie dem Energieerhaltungssatz gehorchen und es sollten in der Natur diskontinuierliche Verluste und Erscheinungen bekannter Energieformen beobachtet werden. Aus der Abwesenheit letzterer in der Natur folgt, dass dunkle Energie als eigenständige Energieform in der Natur nicht existiert. In der Natur können Prozesse mit schwach wechselwirkenden Elementarteilchen (z. B. Neutrinos und ihren angeregten Zuständen) beobachtet werden, wodurch die Illusion solcher Ereignisse entsteht. Aber es wird eine bekannte Energieform sein.
Nun, wenn irgendein Modell die Naturgesetze ignoriert, dann bedeutet dies das Vor uns liegt ein mathematisches Märchen.
5. Dunkle Energie und Feldtheorie
Gemäß der Feldtheorie der Elementarteilchen muss jede Energieform in der Natur aus in der Natur vorkommenden Elementarteilchen bestehen oder durch diese erzeugt werden. Diese Energieform kann von Elementarteilchen in einen realen Zustand gemäß den Naturgesetzen, einschließlich des Energieerhaltungssatzes, übertragen werden. Da alle Elementarteilchen aus einem elektromagnetischen Feld bestehen, handelt es sich bei dieser Energieform um eine elektromagnetische Energieform (oder deren Ableitung – eine aus elektromagnetischer Energie resultierende oder durch elektromagnetische Energie erzeugte Form).
Daher existiert dunkle Energie entweder nicht in der Natur oder kann auf eine elektromagnetische (oder gravitative) Energieform reduziert werden – dies kann Neutrinoenergie sein, die in gigantischen Mengen von Sternen emittiert wird (siehe den Artikel Rotverschiebung und das Geheimnis der solaren Neutrinos). .6. Dunkle Energie – das Ergebnis
Dunkle Energie als eigenständige Energieform:
- widerspricht den grundlegenden Wechselwirkungen in der Natur,
- wird bei Energieumwandlungen unterschiedlicher Form nicht beobachtet,
- hinter sich keine Felder, die tatsächlich in der Natur existieren.
Daher kann dunkle Energie als eigenständige Energieform in der Natur nicht existieren. In der Natur gibt es „unsichtbare“ Formen elektromagnetischer Energie – das ist die Energie, die von Neutrinos getragen wird und von Sternen in gigantischen Mengen emittiert wird. Aber um das Universum mit Neutrinos zu füllen, reichen 13,75 Milliarden Jahre eindeutig nicht aus, und im Allgemeinen ist es besser, sich vom Märchen vom Urknall zu verabschieden – was den Naturgesetzen widerspricht.
Wladimir Gorunowitsch
Alles, was wir um uns herum sehen (Sterne und Galaxien), macht nicht mehr als 4-5 % der Gesamtmasse im Universum aus!
Nach modernen kosmologischen Theorien besteht unser Universum nur zu 5 % aus gewöhnlicher, sogenannter baryonischer Materie, die alle beobachtbaren Objekte bildet; 25 % dunkle Materie aufgrund der Schwerkraft entdeckt; und dunkle Energie, die bis zu 70 % der Gesamtmenge ausmachen.
Die Begriffe Dunkle Energie und Dunkle Materie sind nicht ganz gelungen und stellen eine wörtliche, aber nicht semantische Übersetzung aus dem Englischen dar.
Im physikalischen Sinne implizieren diese Begriffe nur, dass diese Substanzen nicht mit Photonen interagieren und man sie genauso gut als unsichtbare oder transparente Materie und Energie bezeichnen könnte.
Viele moderne Wissenschaftler sind davon überzeugt, dass Forschungen zur Erforschung dunkler Energie und Materie wahrscheinlich zur Beantwortung der globalen Frage beitragen werden: Was erwartet unser Universum in der Zukunft?
Klumpen von der Größe einer Galaxie
Dunkle Materie ist eine Substanz, die höchstwahrscheinlich aus neuen Teilchen besteht, die unter terrestrischen Bedingungen noch unbekannt sind und Eigenschaften besitzen, die der gewöhnlichen Materie selbst innewohnen. Beispielsweise ist es wie gewöhnliche Substanzen auch in der Lage, sich zu Klumpen zusammenzuschließen und an gravitativen Wechselwirkungen teilzunehmen. Doch die Größe dieser sogenannten Klumpen kann die Größe einer ganzen Galaxie oder sogar eines Galaxienhaufens überschreiten.
Ansätze und Methoden zur Untersuchung von Teilchen der Dunklen Materie
Derzeit versuchen Wissenschaftler auf der ganzen Welt auf jede erdenkliche Weise, Teilchen der Dunklen Materie unter terrestrischen Bedingungen zu entdecken oder künstlich zu gewinnen, indem sie speziell entwickelte hochtechnologische Geräte und viele verschiedene Forschungsmethoden verwenden, aber bisher sind alle ihre Bemühungen nicht gekrönt mit Erfolg.
Eine Methode besteht darin, Experimente an Hochenergiebeschleunigern, sogenannten Collidern, durchzuführen. Wissenschaftler gehen davon aus, dass Teilchen der Dunklen Materie 100–1000 Mal schwerer sind als ein Proton und gehen davon aus, dass sie bei der Kollision gewöhnlicher Teilchen entstehen müssen, die durch einen Collider auf hohe Energien beschleunigt werden. Der Kern einer anderen Methode besteht darin, Teilchen der dunklen Materie zu registrieren, die sich überall um uns herum befinden. Die Hauptschwierigkeit bei der Registrierung dieser Teilchen besteht darin, dass sie eine sehr schwache Wechselwirkung mit gewöhnlichen Teilchen zeigen, die für sie von Natur aus transparent sind. Dennoch kollidieren Teilchen der Dunklen Materie sehr selten mit Atomkernen, und es besteht die Hoffnung, dass dieses Phänomen früher oder später registriert wird.
Es gibt andere Ansätze und Methoden zur Untersuchung von Teilchen der Dunklen Materie, und die Zeit wird zeigen, welche davon als erste erfolgreich sein wird, aber auf jeden Fall wird die Entdeckung dieser neuen Teilchen eine große wissenschaftliche Errungenschaft sein.
Substanz mit Anti-Schwerkraft
Dunkle Energie ist eine noch ungewöhnlichere Substanz als dunkle Materie. Es hat nicht die Fähigkeit, sich zu Klumpen zusammenzuballen, weshalb es gleichmäßig im gesamten Universum verteilt ist. Seine derzeit ungewöhnlichste Eigenschaft ist jedoch die Antigravitation.
Die Natur der Dunklen Materie und Schwarzen Löchern
Dank moderner astronomischer Methoden ist es möglich, die aktuelle Expansionsrate des Universums zu bestimmen und den Prozess seiner Veränderung früher zu simulieren. Dadurch wurde die Information gewonnen, dass sich unser Universum sowohl derzeit als auch in der jüngeren Vergangenheit ausdehnt und die Geschwindigkeit dieses Prozesses ständig zunimmt. Aus diesem Grund entstand die Hypothese über die Antigravitation der Dunklen Energie, da die gewöhnliche Gravitationsanziehung den Prozess der „Galaxienrezession“ verlangsamen und die Expansionsrate des Universums bremsen würde. Dieses Phänomen widerspricht nicht der allgemeinen Relativitätstheorie, aber dunkle Energie muss einen Unterdruck haben – eine Eigenschaft, die keine derzeit bekannte Substanz besitzt.
Kandidaten für die Rolle der „Dunklen Energie“
Die Masse der Galaxien im Abel 2744-Cluster beträgt weniger als 5 Prozent seiner Gesamtmasse. Dieses Gas ist so heiß, dass es nur im Röntgenlicht (in diesem Bild rot) leuchtet. Die Verteilung der unsichtbaren Dunklen Materie (die etwa 75 Prozent der Masse des Clusters ausmacht) ist blau gefärbt.
Einer der vermeintlichen Kandidaten für die Rolle der Dunklen Energie ist das Vakuum, dessen Energiedichte während der Expansion des Universums unverändert bleibt und damit den Unterdruck des Vakuums bestätigt. Ein weiterer möglicher Kandidat ist die „Quintessenz“ – ein bisher unbekanntes ultraschwaches Feld, das angeblich das gesamte Universum durchdringt. Es gibt auch andere mögliche Kandidaten, aber keiner von ihnen hat bisher dazu beigetragen, eine genaue Antwort auf die Frage zu erhalten: Was ist dunkle Energie? Es ist jedoch bereits klar, dass dunkle Energie etwas völlig Übernatürliches ist und das Hauptgeheimnis der Grundlagenphysik des 21. Jahrhunderts bleibt.
Bezieht sich auf die „Theorie des Universums“Dunkle Materie und dunkle Energie im Universum
V. A. Rubakov,
Institut für Kernforschung RAS, Moskau, Russland1. Einleitung
Die Naturwissenschaft steht nun am Beginn einer neuen, äußerst interessanten Etappe ihrer Entwicklung. Dies ist vor allem deshalb bemerkenswert, weil die Wissenschaft des Mikrokosmos – die Physik der Elementarteilchen – und die Wissenschaft des Universums – die Kosmologie – zu einer einzigen Wissenschaft über die grundlegenden Eigenschaften der Welt um uns herum werden. Mit unterschiedlichen Methoden beantworten sie die gleichen Fragen: Mit welcher Materie ist das Universum heute gefüllt? Wie hat es sich in der Vergangenheit entwickelt? Welche Prozesse fanden zwischen Elementarteilchen im frühen Universum statt, die letztendlich zu seinem heutigen Zustand führten? Während die Diskussion dieser Art von Fragen vor relativ kurzer Zeit auf der Ebene von Hypothesen endete, gibt es heute zahlreiche experimentelle und beobachtende Daten, die es ermöglichen, quantitative (!) Antworten auf diese Fragen zu erhalten. Dies ist ein weiteres Merkmal der gegenwärtigen Phase: Die Kosmologie hat sich in den letzten 10–15 Jahren zu einer exakten Wissenschaft entwickelt. Bereits heute sind kosmologische Beobachtungsdaten sehr genau; In den kommenden Jahren werden noch mehr Informationen über das moderne und frühe Universum gewonnen.
Aktuelle kosmologische Daten erfordern eine radikale Ergänzung moderner Vorstellungen über die Struktur der Materie und die grundlegenden Wechselwirkungen von Elementarteilchen. Heute wissen wir alles oder fast alles über die „Bausteine“, aus denen gewöhnliche Materie besteht – Atome, Atomkerne, Protonen und Neutronen, aus denen die Kerne bestehen – und wie diese „Bausteine“ in Abständen von bis zu 1 miteinander interagieren /1000 Größe des Atomkerns (Abb. 1). Dieses Wissen wurde als Ergebnis langjähriger experimenteller Forschung, hauptsächlich an Beschleunigern, und des theoretischen Verständnisses dieser Experimente gewonnen. Kosmologische Daten deuten auf die Existenz neuer Arten von Teilchen hin, die unter terrestrischen Bedingungen noch nicht entdeckt wurden und die „dunkle Materie“ im Universum darstellen. Höchstwahrscheinlich sprechen wir von einer ganzen Schicht neuer Phänomene in der Physik der Mikrowelt, und es ist durchaus möglich, dass diese Schicht von Phänomenen in naher Zukunft in irdischen Labors entdeckt wird.
Ein noch überraschenderes Ergebnis der beobachtenden Kosmologie war der Hinweis auf die Existenz einer völlig neuen Form von Materie – der „dunklen Energie“.
Welche Eigenschaften haben dunkle Materie und dunkle Energie? Welche kosmologischen Daten weisen auf ihre Existenz hin? Was bedeutet es aus Sicht der Physik der Mikrowelt? Welche Aussichten gibt es für die Untersuchung dunkler Materie und dunkler Energie unter terrestrischen Bedingungen? Diesen Fragen ist der Ihnen angebotene Vortrag gewidmet.
2. Expandierendes Universum
Es gibt eine Reihe von Fakten, die über die Eigenschaften des Universums heute und in der relativ jungen Vergangenheit sprechen.
Universum als Ganzes homogen: Alle Bereiche im Universum sehen gleich aus. Dies gilt natürlich nicht für kleine Gebiete: Es gibt Gebiete, in denen es viele Sterne gibt – das sind Galaxien; es gibt Gebiete, in denen es viele Galaxien gibt – das sind Galaxienhaufen; Es gibt auch Gebiete, in denen es nur wenige Galaxien gibt – das sind riesige Hohlräume. Aber Regionen, die 300 Millionen Lichtjahre oder größer sind, sehen alle gleich aus. Dies belegen eindeutig astronomische Beobachtungen, die zu einer „Karte“ des Universums in Entfernungen von etwa 10 Milliarden Lichtjahren von uns führten. Es muss gesagt werden, dass diese „Karte“ als Quelle äußerst wertvoller Informationen über das moderne Universum dient, da sie es uns ermöglicht, auf quantitativer Ebene genau zu bestimmen, wie die Materie im Universum verteilt ist.
An Reis. 2 Abgebildet ist ein Fragment dieser Karte, das einen relativ kleinen Teil des Universums abdeckt. Es ist zu erkennen, dass es im Universum recht große Strukturen gibt, die Galaxien jedoch im Allgemeinen gleichmäßig darin „verstreut“ sind.
Universum expandieren: Galaxien entfernen sich voneinander. Der Weltraum erstreckt sich in alle Richtungen, und je weiter diese oder jene Galaxie von uns entfernt ist, desto schneller entfernt sie sich von uns. Heute ist die Expansionsrate gering: Alle Entfernungen werden sich in etwa 15 Milliarden Jahren verdoppeln, aber früher war die Expansionsrate viel größer. Die Dichte der Materie im Universum nimmt mit der Zeit ab und das Universum wird in Zukunft immer dünner. Im Gegenteil, das Universum war früher viel dichter als heute. Die Ausdehnung des Universums lässt sich direkt an der „Rötung“ des von entfernten Galaxien oder hellen Sternen emittierten Lichts erkennen: Aufgrund der allgemeinen Ausdehnung des Weltraums nimmt die Wellenlänge des Lichts zu, wenn es auf uns zufliegt. Dieses Phänomen wurde 1927 von E. Hubble entdeckt und diente als Beobachtungsbeweis für die drei Jahre zuvor von Alexander Friedman vorhergesagte Expansion des Universums.
Es ist bemerkenswert, dass moderne Beobachtungsdaten es ermöglichen, nicht nur die aktuelle Expansionsrate des Universums zu messen, sondern auch die Geschwindigkeit seiner Expansion in der Vergangenheit zu verfolgen. Wir werden über die Ergebnisse dieser Messungen und die weitreichenden Schlussfolgerungen sprechen, die sich daraus ergeben. An dieser Stelle sagen wir Folgendes: Die bloße Tatsache der Expansion des Universums weist zusammen mit der Gravitationstheorie – der allgemeinen Relativitätstheorie – darauf hin, dass das Universum in der Vergangenheit extrem dicht war und sich extrem schnell ausdehnte. Wenn wir die Entwicklung des Universums anhand der bekannten Gesetze der Physik bis in die Vergangenheit zurückverfolgen, kommen wir zu dem Schluss, dass diese Entwicklung mit dem Urknall begann; Zu diesem Zeitpunkt war die Materie im Universum so dicht und die Gravitationswechselwirkung so stark, dass die bekannten Gesetze der Physik nicht galten. Seitdem sind 14 Milliarden Jahre vergangen, das ist das Alter des modernen Universums.
Das Universum ist „warm“: Es enthält elektromagnetische Strahlung mit einer Temperatur von T = 2,725 Grad Kelvin (Reliktphotonen, die heute Radiowellen darstellen). Natürlich ist diese Temperatur heute niedrig (niedriger als die Temperatur von flüssigem Helium), aber das war in der Vergangenheit bei weitem nicht der Fall. Wenn sich das Universum ausdehnt, kühlt es ab, so dass in den frühen Stadien seiner Entwicklung sowohl die Temperatur als auch die Dichte der Materie viel höher waren als heute. In der Vergangenheit war das Universum heiß, dicht und expandierte schnell.
Das abgebildete Foto Reis. 3 führte zu mehreren wichtigen und unerwarteten Schlussfolgerungen. Erstens konnte damit mit einem guten Maß an Genauigkeit festgestellt werden, dass unser dreidimensionaler Raum euklidisch ist: Die Summe der Winkel eines Dreiecks darin beträgt 180 Grad, selbst für Dreiecke, deren Seitenlängen mit denen vergleichbar sind Größe des sichtbaren Teils des Universums, d. h. vergleichbar mit 14 Milliarden Lichtjahren. Im Allgemeinen lässt die allgemeine Relativitätstheorie zu, dass der Raum möglicherweise nicht euklidisch, sondern gekrümmt ist; Beobachtungsdaten deuten darauf hin, dass dies nicht der Fall ist (zumindest für unsere Region des Universums). Die Methode zur Messung der „Summe der Dreieckswinkel“ auf kosmologischen Distanzskalen ist wie folgt. Es ist möglich, die charakteristische räumliche Größe von Regionen, in denen die Temperatur vom Durchschnitt abweicht, zuverlässig zu berechnen: Zum Zeitpunkt des Plasma-Gas-Übergangs wird diese Größe durch das Alter des Universums bestimmt, d. h. sie ist proportional zu 300.000 Licht Jahre. Die beobachtete Winkelgröße dieser Regionen hängt von der Geometrie des dreidimensionalen Raums ab, wodurch festgestellt werden kann, dass diese Geometrie euklidisch ist.
Im Fall der euklidischen Geometrie des dreidimensionalen Raums verbindet die allgemeine Relativitätstheorie eindeutig die Expansionsrate des Universums mit der Gesamtheit Dichte aller Energieformen und Genau wie in Newtons Gravitationstheorie wird die Geschwindigkeit der Erdumdrehung um die Sonne durch die Masse der Sonne bestimmt. Die gemessene Expansionsrate entspricht der gesamten Energiedichte im modernen Universum
In Bezug auf die Massendichte (da Energie I durch die Beziehung zur Masse in Beziehung steht E = mс 2 ) diese Zahl ist
Wenn die Energie im Universum vollständig durch die Ruheenergie der gewöhnlichen Materie bestimmt würde, gäbe es im Universum durchschnittlich 5 Protonen pro Kubikmeter. Wir werden jedoch sehen, dass es im Universum viel weniger gewöhnliche Materie gibt.
Zweitens vom Foto Reis. 3 es lässt sich feststellen, was es war Größe(Amplitude) Inhomogenitäten Temperatur und Dichte im frühen Universum – sie betrugen 10 –4 –10 –5 von den Durchschnittswerten. Aus diesen Dichteinhomogenitäten entstanden Galaxien und Galaxienhaufen: Regionen mit höherer Dichte zogen aufgrund der Gravitationskräfte umgebende Materie an, wurden noch dichter und bildeten schließlich Galaxien.
Da die anfänglichen Dichteinhomogenitäten bekannt sind, kann der Prozess der Galaxienentstehung berechnet und das Ergebnis mit der beobachteten Verteilung der Galaxien im Universum verglichen werden. Diese Berechnung stimmt nur dann mit Beobachtungen überein, wenn wir davon ausgehen, dass es neben gewöhnlicher Materie noch eine andere Art von Materie im Universum gibt – Dunkle Materie, dessen Beitrag zur Gesamtenergiedichte heute etwa 25 % beträgt.
Eine weitere Stufe in der Entwicklung des Universums entspricht noch früheren Zeiten, von 1 bis 200 Sekunden (!) ab dem Moment des Urknalls, als die Temperatur des Universums Milliarden von Grad erreichte. Zu dieser Zeit fanden im Universum thermonukleare Reaktionen statt, ähnlich den Reaktionen im Zentrum der Sonne oder in einer thermonuklearen Bombe. Als Ergebnis dieser Reaktionen verbanden sich einige Protonen mit Neutronen und bildeten leichte Kerne – die Kerne von Helium, Deuterium und Lithium-7. Die Zahl der gebildeten leichten Kerne kann berechnet werden, während der einzige unbekannte Parameter die Dichte der Protonenzahl im Universum ist (letztere nimmt natürlich aufgrund der Expansion des Universums ab, aber ihre Werte zu unterschiedlichen Zeiten). hängen einfach miteinander zusammen).
Ein Vergleich dieser Berechnung mit der beobachteten Menge leichter Elemente im Universum ist in angegeben Reis. 4 : Linien stellen die Ergebnisse theoretischer Berechnungen in Abhängigkeit von einem einzelnen Parameter dar – der Dichte gewöhnlicher Materie (Baryonen), und Rechtecke – Beobachtungsdaten. Bemerkenswert ist, dass für alle drei leichten Kerne (Helium-4, Deuterium und Lithium-7) Übereinstimmung besteht; Es besteht auch Übereinstimmung mit den Daten zur kosmischen Mikrowellen-Hintergrundstrahlung (dargestellt durch einen vertikalen Streifen in Abb. 4, bezeichnet als CMB – Cosmic Microwave Background). Diese Übereinstimmung weist darauf hin, dass die allgemeine Relativitätstheorie und die bekannten Gesetze der Kernphysik das Universum im Alter von 1–200 Sekunden korrekt beschreiben, als die Materie darin eine Temperatur von einer Milliarde Grad oder mehr hatte. Für uns ist es wichtig, dass alle diese Daten zu dem Schluss führen, dass die Massendichte der gewöhnlichen Materie im modernen Universum gleich ist
das heißt, gewöhnliche Materie trägt nur 5 % zur gesamten Energiedichte im Universum bei.
4. Energiebilanz im modernen Universum
Der Anteil gewöhnlicher Materie (Protonen, Atomkerne, Elektronen) an der Gesamtenergie im modernen Universum beträgt also nur 5 %. Neben gewöhnlicher Materie enthält das Universum auch Reliktneutrinos – etwa 300 Neutrinos aller Art pro Kubikzentimeter. Ihr Beitrag zur Gesamtenergie (Masse) im Universum ist gering, da die Massen der Neutrinos klein sind und sicherlich nicht mehr als 3 % betragen. Die restlichen 90–95 % der Gesamtenergie im Universum sind „das Unbekannte“. Darüber hinaus besteht dieses „Unbekannte Was“ aus zwei Fraktionen – dunkler Materie und dunkler Energie und, wie in dargestellt Reis. 5 .
Gleichzeitig ist die Materie in Sternen immer noch zehnmal geringer; Gewöhnliche Materie kommt hauptsächlich in Gaswolken vor.
5. Dunkle Materie
Dunkle Materie ähnelt gewöhnlicher Materie in dem Sinne, dass sie sich zu Klumpen zusammenschließen kann (z. B. in der Größe einer Galaxie oder eines Galaxienhaufens) und auf die gleiche Weise wie gewöhnliche Materie an Gravitationswechselwirkungen beteiligt ist. Höchstwahrscheinlich handelt es sich um neue Teilchen, die unter terrestrischen Bedingungen noch nicht entdeckt wurden.
Neben kosmologischen Daten belegen Messungen des Gravitationsfeldes in Galaxienhaufen und in Galaxien die Existenz dunkler Materie. Es gibt mehrere Möglichkeiten, das Gravitationsfeld in Galaxienhaufen zu messen, eine davon ist der Gravitationslinseneffekt, der in dargestellt ist Reis. 6 .
Das Gravitationsfeld des Clusters beugt die Lichtstrahlen der hinter dem Cluster liegenden Galaxie, d. h. das Gravitationsfeld wirkt wie eine Linse. In diesem Fall erscheinen manchmal mehrere Bilder dieser fernen Galaxie; auf der linken Hälfte der Abb. 6 Sie sind blau. Die Lichtbeugung hängt von der Massenverteilung im Cluster ab, unabhängig davon, welche Teilchen diese Masse erzeugen. Die so wiederhergestellte Massenverteilung ist in der rechten Hälfte der Abb. dargestellt. 6 in Blau; Es ist klar, dass es sich stark von der Verteilung des Leuchtstoffs unterscheidet. Die auf diese Weise gemessenen Massen von Galaxienhaufen stimmen mit der Tatsache überein, dass dunkle Materie etwa 25 % zur Gesamtenergiedichte im Universum beiträgt. Erinnern wir uns daran, dass sich dieselbe Zahl aus dem Vergleich der Theorie der Bildung von Strukturen (Galaxien, Clustern) mit Beobachtungen ergibt.
Auch in Galaxien gibt es Dunkle Materie. Dies ergibt sich wiederum aus Messungen des Gravitationsfeldes, nun in Galaxien und ihrer Umgebung. Je stärker das Gravitationsfeld, desto schneller rotieren die Sterne und Gaswolken um die Galaxie. Die Messung der Rotationsraten in Abhängigkeit von der Entfernung zum Zentrum der Galaxie ermöglicht es uns, die Massenverteilung darin zu rekonstruieren. Dies ist in dargestellt Reis. 7 : Wenn man sich vom Zentrum der Galaxie entfernt, nimmt die Rotationsgeschwindigkeit nicht ab, was darauf hindeutet, dass es in der Galaxie, auch weit entfernt von ihrem leuchtenden Teil, nicht leuchtende, dunkle Materie gibt. In unserer Galaxie in der Nähe der Sonne ist die Masse der Dunklen Materie ungefähr gleich der Masse der gewöhnlichen Materie.
Was sind Teilchen der Dunklen Materie? Es ist klar, dass diese Teilchen nicht in andere, leichtere Teilchen zerfallen sollten, sonst würden sie während der Existenz des Universums zerfallen. Diese Tatsache selbst weist darauf hin, dass dies in der Natur der Fall ist neu, noch nicht geöffnet Naturschutzrecht, was den Zerfall dieser Partikel verhindert. Die Analogie besteht hier zum Gesetz der Erhaltung der elektrischen Ladung: Ein Elektron ist das leichteste Teilchen mit einer elektrischen Ladung und zerfällt deshalb nicht in leichtere Teilchen (z. B. Neutrinos und Photonen). Darüber hinaus interagieren Teilchen der Dunklen Materie äußerst schwach mit unserer Materie, sonst wären sie bereits in irdischen Experimenten entdeckt worden. Dann beginnt der Bereich der Hypothesen. Die plausibelste (aber bei weitem nicht die einzige!) Hypothese scheint zu sein, dass Teilchen der Dunklen Materie 100–1000 Mal schwerer als ein Proton sind und dass ihre Wechselwirkung mit gewöhnlicher Materie in ihrer Intensität mit der Wechselwirkung von Neutrinos vergleichbar ist. Im Rahmen dieser Hypothese findet die moderne Dichte der Dunklen Materie eine einfache Erklärung: Teilchen der Dunklen Materie wurden im sehr frühen Universum bei ultrahohen Temperaturen (etwa 10-15 Grad) intensiv geboren und vernichtet, und einige von ihnen haben bis heute überlebt. Angesichts der spezifizierten Parameter dieser Teilchen stellt sich heraus, dass ihre aktuelle Anzahl im Universum genau das ist, was benötigt wird.
Können wir in naher Zukunft mit der Entdeckung von Teilchen der Dunklen Materie unter terrestrischen Bedingungen rechnen? Da wir heute die Natur dieser Teilchen nicht kennen, ist es unmöglich, diese Frage völlig eindeutig zu beantworten. Der Ausblick scheint jedoch sehr optimistisch.
Es gibt verschiedene Möglichkeiten, nach Teilchen der Dunklen Materie zu suchen. Einer davon steht im Zusammenhang mit Experimenten an künftigen Hochenergiebeschleunigern und -kollidern. Wenn Teilchen der Dunklen Materie tatsächlich 100–1000 Mal schwerer als ein Proton sind, dann entstehen sie bei Kollisionen gewöhnlicher Teilchen, die an Kollidern auf hohe Energien beschleunigt werden (die an bestehenden Kollidern erreichten Energien reichen dafür nicht aus). Die unmittelbaren Aussichten hängen hier mit dem Large Hadron Collider (LHC) zusammen, der am internationalen Zentrum CERN in der Nähe von Genf gebaut wird und kollidierende Protonenstrahlen mit einer Energie von 7x7 Teraelektronenvolt erzeugen wird. Es muss gesagt werden, dass nach den heute gängigen Hypothesen die Teilchen der Dunklen Materie nur ein Vertreter einer neuen Familie von Elementarteilchen sind, so dass man neben der Entdeckung der Teilchen der Dunklen Materie auch auf die Entdeckung einer ganzen Klasse neuer Teilchen hoffen kann Teilchen und neue Wechselwirkungen an Beschleunigern. Die Kosmologie legt nahe, dass die Welt der Elementarteilchen mit den heute bekannten „Bausteinen“ noch lange nicht erschöpft ist!
Eine andere Möglichkeit besteht darin, um uns herumfliegende Teilchen dunkler Materie zu erkennen. Ihre Zahl ist keineswegs gering: Bei einer Masse, die der 1000-fachen Masse eines Protons entspricht, dürften es hier und jetzt 1000 dieser Teilchen pro Kubikmeter sein. Das Problem besteht darin, dass sie mit gewöhnlichen Partikeln äußerst schwach interagieren; die Substanz ist für sie transparent. Allerdings kollidieren Teilchen der Dunklen Materie gelegentlich mit Atomkernen, und diese Kollisionen können hoffentlich nachgewiesen werden. Suchen Sie in dieser Richtung
Schließlich ist eine andere Möglichkeit mit der Aufzeichnung der Vernichtungsprodukte der Teilchen der Dunklen Materie untereinander verbunden. Diese Teilchen sollten sich im Zentrum der Erde und im Zentrum der Sonne ansammeln (die Materie ist für sie nahezu transparent und sie können auf die Erde oder die Sonne fallen). Dort vernichten sie sich gegenseitig und es entstehen dabei weitere Teilchen, darunter auch Neutrinos. Diese Neutrinos passieren frei die Dicke der Erde oder der Sonne und können von speziellen Anlagen – Neutrinoteleskopen – aufgezeichnet werden. Eines dieser Neutrinoteleskope befindet sich in den Tiefen des Baikalsees (NT-200, Reis. 8 ), ein anderer (AMANDA) - tief im Eis am Südpol.
Wie gezeigt in Reis. 9 , ein Neutrino, das beispielsweise aus dem Zentrum der Sonne kommt, kann mit geringer Wahrscheinlichkeit in Wasser eine Wechselwirkung eingehen, die zur Bildung eines geladenen Teilchens (Myon) führt, dessen Licht aufgezeichnet wird. Da die Wechselwirkung von Neutrinos mit Materie sehr schwach ist, ist die Wahrscheinlichkeit eines solchen Ereignisses gering und ein Detektor mit sehr großem Volumen erforderlich. Jetzt hat am Südpol mit dem Bau eines Detektors mit einem Volumen von 1 Kubikkilometer begonnen.
Es gibt andere Ansätze zur Suche nach Teilchen der Dunklen Materie, beispielsweise die Suche nach den Produkten ihrer Vernichtung in der Zentralregion unserer Galaxie. Die Zeit wird zeigen, welcher dieser Wege zuerst zum Erfolg führt, aber in jedem Fall wird die Entdeckung dieser neuen Teilchen und die Erforschung ihrer Eigenschaften die wichtigste wissenschaftliche Errungenschaft sein. Diese Teilchen werden uns 10 -9 Sekunden (eine Milliardstel Sekunde!) nach dem Urknall etwas über die Eigenschaften des Universums erzählen, als die Temperatur des Universums 10 -15 Grad betrug und die Teilchen der Dunklen Materie intensiv mit dem kosmischen Plasma interagierten.
6. Dunkle Energie
Dunkle Energie ist eine viel seltsamere Substanz als dunkle Materie. Zunächst einmal sammelt es sich nicht in Klumpen, sondern ist gleichmäßig im gesamten Universum „verteilt“. Davon gibt es in Galaxien und Galaxienhaufen ebenso viel wie außerhalb. Das Ungewöhnlichste ist, dass ich gewissermaßen keine dunkle Energie erlebe Anti Schwerkraft. Wir haben bereits gesagt, dass moderne astronomische Methoden nicht nur die aktuelle Expansionsrate des Universums messen, sondern auch bestimmen können, wie es sich im Laufe der Zeit verändert hat. Astronomische Beobachtungen deuten also darauf hin, dass sich das Universum heute (und in der jüngeren Vergangenheit) immer schneller ausdehnt: Die Expansionsrate nimmt mit der Zeit zu. In diesem Sinne können wir von Antigravitation sprechen: Gewöhnliche Gravitationsanziehung würde den Rückzug von Galaxien verlangsamen, aber in unserem Universum stellt sich heraus, dass das Gegenteil der Fall ist.
Dieses Bild widerspricht im Allgemeinen nicht der allgemeinen Relativitätstheorie, aber dafür muss dunkle Energie eine besondere Eigenschaft haben – Unterdruck. Dies unterscheidet es deutlich von gewöhnlichen Materieformen. Es wäre keine Übertreibung, das zu sagen Die Natur der Dunklen Energie ist das Hauptgeheimnis der Grundlagenphysik des 21. Jahrhunderts.
Einer der Kandidaten für die Rolle der Dunklen Energie ist das Vakuum. Die Energiedichte des Vakuums ändert sich nicht, wenn sich das Universum ausdehnt, und das bedeutet einen negativen Vakuumdruck. Ein weiterer Kandidat ist ein neues superschwaches Feld, das das gesamte Universum durchdringt; dafür wird der Begriff „Quintessenz“ verwendet. Es gibt noch andere Kandidaten, aber auf jeden Fall ist das dunkle Energieselbst etwas völlig Ungewöhnliches.
Eine andere Möglichkeit, die beschleunigte Expansion des Universums zu erklären, besteht darin, anzunehmen, dass sich die Gesetze der Schwerkraft selbst über kosmologische Entfernungen und kosmologische Zeiten ändern. Diese Hypothese ist alles andere als harmlos: Versuche, die allgemeine Relativitätstheorie in dieser Richtung zu verallgemeinern, stoßen auf ernsthafte Schwierigkeiten.
Wenn eine solche Verallgemeinerung überhaupt möglich ist, wird sie offenbar mit der Idee der Existenz zusätzlicher Raumdimensionen zusätzlich zu den drei Dimensionen, die wir in der Alltagserfahrung wahrnehmen, verbunden sein.
Leider gibt es derzeit keine sichtbaren Möglichkeiten, dunkle Energie unter terrestrischen Bedingungen direkt experimentell zu untersuchen. Dies bedeutet natürlich nicht, dass in Zukunft keine neuen brillanten Ideen in dieser Richtung auftauchen können, aber heute sind damit Hoffnungen verbunden, die Natur der dunklen Energie und (oder allgemeiner gesagt die Gründe für die beschleunigte Expansion des Universums) zu klären ausschließlich mit astronomischen Beobachtungen und der Gewinnung neuer, genauerer kosmologischer Daten. Wir müssen im Detail erfahren, wie sich das Universum in einem relativ späten Stadium seiner Entwicklung ausdehnte, und dies wird uns hoffentlich ermöglichen, zwischen verschiedenen Hypothesen zu wählen.
Es handelt sich um Beobachtungen von Supernovae vom Typ 1a.
Die Energie- und Volumenänderung wird durch den Druck Δ bestimmt E = -PΔ V. Wenn sich das Universum ausdehnt, nimmt die Energie des Vakuums mit dem Volumen zu (die Energiedichte ist konstant), was nur möglich ist, wenn der Vakuumdruck negativ ist. Beachten Sie, dass sich die entgegengesetzten Vorzeichen von Druck, Energie und Vakuum direkt aus der Lorentz-Invarianz ergeben.
7. Fazit
Wie so oft in der Wissenschaft haben spektakuläre Fortschritte in der Teilchenphysik und Kosmologie unerwartete und grundlegende Fragen aufgeworfen. Heute wissen wir nicht, was den Großteil der Materie im Universum ausmacht. Wir können nur vermuten, welche Phänomene in extrem kurzen Entfernungen auftreten und welche Prozesse im Universum in den frühesten Stadien seiner Entwicklung abliefen. Es ist großartig, dass viele dieser Fragen in absehbarer Zeit beantwortet werden – innerhalb von 10 bis 15 Jahren, vielleicht sogar früher. Unsere Zeit ist eine Zeit eines radikalen Wandels in der Sicht auf die Natur, und die wichtigsten Entdeckungen stehen noch bevor.
DISKUSSION
18.04.2005 09:32 | Rykow Der Vortrag von Valery Anatolyevich Rubakov hat mir sehr gut gefallen. Dies ist das erste Mal, dass ich einen Vortrag höre, der nicht auf Theorie, sondern auf beobachteten Daten basiert. Es ist bekannt, dass es mehrere Theorien geben kann, die Phänomene erklären und sich sogar widersprechen. Darüber hinaus passen die präsentierten Daten in die Hypothesen über die Natur der Schwerkraft und Antigravitation in Form der Ladungs- und Magnetmassenstruktur des „Vakuums“. Die überschüssige Ladung des „Vakuums“ ist eine Quelle der Coulomb-Anziehung zwischen Materiekörpern und gleichzeitig eine Quelle abstoßender Kräfte der gleichnamigen elektrischen Ladung. Diese Abstoßung wird in Form der Expansion des Universums beobachtet – am Anfang war sie aufgrund der hohen Ladungsdichte schnell, jetzt ist sie aufgrund der Anwesenheit von etwa 2000 Coulomb/m^3 langsam. In Hypothese e existiert „dunkle“ Materie in Form eines magnetischen Massenkontinuums als Quelle realer Teilchenmassen und magnetischer Induktionsflüsse.
18.04.2005 15:12 | Gretschischkin 18.04.2005 16:40 | Markab Der Vortrag hat mich überrascht. Es gibt einfach ein großes Problem mit dem Beobachtungsmaterial. Sie holten dunkle Materie aus der Luft, um den Mangel an beobachteter Masse in Galaxien zu erklären, und führten dann dunkle Energie ein, um die beobachtete Expansion des Universums zu erklären. Die Eigenschaften der Dunklen Materie wurden sehr logisch erklärt: Sie geht keine starken Wechselwirkungen ein (das heißt, sie kann sich nicht zu schwereren Elementen verbinden), sie ist elektrisch neutral, sie wechselwirkt nur sehr schwach mit gewöhnlicher Materie (wie Neutrinos ist sie daher schwer zu erkennen). ) und hat eine sehr große Ruhemasse. Der Redner brauchte wahrscheinlich eine große Ruhemasse, um zu erklären, warum dieses Teilchen bisher nicht entdeckt wurde. Es gibt einfach noch keine solchen Beschleuniger. Und wenn es sie gäbe, hätten sie es sicherlich gefunden. Sie brauchen versteckte Masse – holen Sie sie sich. Die Situation ist wie bei Äther früher.
Beobachtungsmaterial weist tatsächlich darauf hin, dass der galaktische Halo Materie enthält, die von Teleskopen nicht entdeckt wird. Die Frage „Was könnte es sein?“ bleibt vorerst offen, aber warum erklärt man das Problem der verborgenen Masse durch eine Familie neuer Teilchen?
In Bezug auf dunkle Energie und. Die Expansion des Universums ist eine beobachtete Tatsache, die noch nicht erklärt wurde, aber auch nicht neu ist. Um die Expansion des Universums zu erklären, benötigt der Autor dunkle Energie. Mathematisch führte Einstein die Abstoßung der Materie in Form des Lambda-Terms ein, aber jetzt erklären wir den Lambda-Term physikalisch durch Dunkle Materie. Ein Unverständliches führt zum anderen. In Newtons Philosophie musste Gott die Stabilität der Planetenbahnen erklären, da die Planeten sonst aufgrund der Schwerkraft in die Sonne fallen müssten. Hier wird dunkle Energie Gott genannt.
Die Energiebilanz im modernen Universum scheint nicht weniger interessant. Weniger als 10 % entfallen also auf die gesamte Materie, 25 % der Energie entfallen auf die vom Sprecher erfundenen Teilchen, und alles andere ist dunkle Energie. Sie haben berechnet: Das Universum ist euklidisch -> die Expansionsrate ist bekannt -> wir wenden die allgemeine Relativitätstheorie an = wir erhalten die Gesamtenergie des Universums.
Aus dem, was wir erhielten, haben wir Energie entnommen ...18.04.2005 16:43 | Markab FORTSETZUNG
Aus dem gewonnenen Ergebnis wurde der beobachteten Substanz die Energie entzogen und die verbleibende Energie zwischen der Abstoßungskraft (dunkle Energie) und der fehlenden Masse (dunkle Materie) aufgeteilt.
Beginnen wir mit der euklidischen Natur des Universums. Die euklidische Natur des Universums muss auf mehrere unabhängige Arten nachgewiesen werden. Die vorgeschlagene Methode ist insofern nicht überzeugend, als der Zeitpunkt des Plasma-Gas-Übergangs des Universums bestenfalls mit einem Faktor 2 in die eine oder andere Richtung geschätzt werden kann. Wird es daher ein Euklidisches Universum geben, wenn man die Zellgröße mit 150.000 oder 600.000 Lichtjahren annimmt? Höchstwahrscheinlich nein. Das bedeutet, dass die allgemeine Relativitätstheorie nicht zur Schätzung der Gesamtenergie im Universum herangezogen werden kann.19.04.2005 19:58 | Rykow In jedem Ergebnis von Marks Gegenargumenten beobachten wir eine erstaunliche Übereinstimmung zwischen „dunkler“ Materie und dem Kontinuum der magnetischen Masse, zwischen „dunkler“ Energie und der Ladungsstruktur des „physikalischen Vakuums“. Daher betrachte ich ein neues Wort in der Kosmologie als eine fast direkte Bestätigung der Ausbreitung von Licht und Schwerkraft im Raum. Das ist ein sehr guter Zufall.
19.04.2005 23:10 | Alex1998 Es ist in Ordnung, die Leute über „erstaunliche Zufälle“ aufzuklären. Hast du schon vergessen, wie man dir bei ru.science die Nase gestochen hat? Nicht nur mit der „dunklen“ Materie wird es keine Zufälle geben, sondern auch mit dem Schulphysikunterricht.
Obwohl Ihr Schuss in seiner Unzeremoniellheit natürlich selten ist ... Und Sie haben es bereits geschafft, Maldacena zu schelten und Ginsburg auf die Schulter zu klopfen ...
10.06.2005 15:15 | Rykow Ist das Lukjanow?
Lesen Sie dies: „Geschwindigkeit der Schwerkraft“
http://www.inauka.ru/blogs/artic le54362/print.html
Für Ihre Selbstbildung. Generell ist die Situation in der Physik sehr seltsam. Diesbezüglich:
1. Die Ausbreitung von Licht (EMW) ist in einem Vakuum ohne elektrische Ladungen unmöglich. Die Physik sagt das Gegenteil und widerspricht der Materialität des Universums. Dies ist vielleicht der Hauptfehler der physikalischen Theorie.
2. Das Postulat der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit für das Universum führt zu folgender Verzerrung der Materialität unserer Welt: der Notwendigkeit, eine Zeitdilatation einzuführen, um die beobachteten Phänomene zu erklären. Ohne diese Einführung von Veränderungen im Laufe der Zeit ist jede Interpretation experimenteller Daten unmöglich.
3. Die Krümmung des Raumes als Modell der Schwerkraft und Trägheit führt auch zur Leugnung der materiellen Grundlage der Schwerkraft. In diesem Fall wird der universelle Wert der Zahl Pi in der Physik verletzt, der nur im ungekrümmten Raum realisiert wird.Dies sind wahrscheinlich die größten Missverständnisse in der Physik. Alles andere kann als Kosten für wachsendes Verständnis für die Struktur der Welt angesehen werden. Die ganze Komplexität der Situation des Idealismus in der Physik beruht auf der Tatsache, dass die Ergebnisse von Beobachtungen und Experimenten physikalische Theorien „bestätigen“. Das Problem liegt in der Interpretation von Beobachtungen und Experimenten, die im Falle des Irrtums und der Wahrheit der Theorie unterschiedlich sein müssen. Die Aufsätze stellen einen Versuch einer korrekten Interpretation in der Physik dar und stellen Interpretationen nichtmaterialistischer Positionen gegenüber. Daher muss die zweite (ausreichende) Bedingung jeder physikalischen Theorie ihre materialistische Gültigkeit sein. Alle Hinweise auf die Möglichkeit der Übertragung physikalischer Interaktionen oder der Übertragung sogenannter physikalischer Felder in der Leere entbehren beispielsweise jeder materiellen Grundlage. Die entsprechenden Abschnitte der theoretischen Physik müssen unter Berücksichtigung der Materialität der Welt korrigiert werden.
20.04.2005 12:07 | Markab Zusätzlich zu dem, was bereits gesagt wurde, enthält der Bericht in den Diskussionen des Autors über dunkle Materie einen weiteren „dunklen Ort“.
1) Aus den Beobachtungsergebnissen, siehe Abb. 7 des Berichts folgt daraus, dass die gemessene Rotationsgeschwindigkeit von Sternen mit Abstand vom galaktischen Kern höher ausfällt als die berechnete. In Abb. In Abb. 7 werden sie als „Beobachtungen“ und „ohne dunkle Materie“ bezeichnet (Leider ist das Maximum der „Beobachtungs“-Kurve nicht dargestellt; ihr logarithmisches Wachstum ist sichtbar). Der Autor erklärt die beobachtete „erhöhte“ Geschwindigkeit mit der Anwesenheit dunkler Materie in unserer Galaxie. In Abb. Abbildung 6 (rechts) zeigt ein Beispiel für die Rekonstruktion des Gravitationsfeldes aus der Beobachtung des Mikrolinseneffekts in Abb. 6 übrig). Das resultierende Gravitationsfeld ist das Gesamtfeld, zu dem sowohl die beobachtete Materie als auch die Dunkle Materie beitragen. Aus Abb. 6 (rechts) folgt daraus, dass dunkle Materie in der gesamten Galaxie auf die gleiche Weise verteilt ist wie gewöhnliche Materie – sie ist zusammen mit sichtbarer Materie konzentriert: im galaktischen Kern, in Sternhaufen, Sternen und dunklen Wolken.
2) Aus Abb. 5 Daraus folgt, dass dunkle Materie etwa fünfmal größer ist als gewöhnliche Materie. Das heißt, sie leistet einen entscheidenden Beitrag zur Gravitationswechselwirkung. Diese Materie muss in der Sonne, auf der Erde, im Jupiter usw. vorhanden sein.
3) Im Sonnensystem nimmt die Geschwindigkeit der Planeten mit zunehmender Entfernung von der Sonne nicht zu, sondern ab. Darüber hinaus gibt es kein lokales Maximum der Geschwindigkeiten von Planeten mit Abstand zur Sonne. Warum ist es in der Galaxie anders? Widerspruch??
Was könnte das bedeuten?
A) Dunkle Materie existiert in der Interpretation des Autors NICHT. Um die „erhöhte“ Rotationsgeschwindigkeit der Sterne in der Galaxie zu erklären, muss man nach gewöhnlicher Materie suchen, die in Molekülwolken, Schwarzen Löchern, gekühlten Neutronensternen und Weißen Zwergen verborgen sein kann.
B) Dunkle Materie existiert in der Interpretation des Autors. Wir merken es nicht, weil wir es gewohnt sind. Übrigens eine gute Möglichkeit zum Abnehmen, besser als jedes Herbalife: die dunkle Materie herausdrücken und 5-mal leichter werden!21.04.2005 13:42 | Markab Fassen wir die Diskussion über Dunkle Materie zusammen. Die vom Redner vorgeschlagene Interpretation der Dunklen Materie führt unweigerlich zu einer Revision der gesamten Sternentwicklung.
Nach Angaben des Autors ist Dunkle Materie also: ein Teilchen mit einer Masse von 100-1000 Ruhemassen eines Protons, das keine elektrische Ladung hat, an der Gravitationswechselwirkung teilnimmt und nicht an einer starken Wechselwirkung teilnimmt. Es reagiert schwach mit gewöhnlicher Materie, ähnlich wie ein Neutrino. Es gehorcht einer Art Erhaltungssatz, der den Zerfall eines solchen Teilchens verhindert.
Die Masse der Dunklen Materie beträgt etwa das Fünffache der Masse der gewöhnlichen Materie. (Laut der Meldung). Dunkle Materie ist in denselben Zentren konzentriert wie gewöhnliche Materie – in den Kernen von Galaxien, Sternhaufen, Sternen, Nebeln usw. (Laut der Meldung).
ASTROPHYSISCHE FOLGEN (Einführung der Dunklen Materie)
1) Auf Sternen sind die Bedingungen des Strahlungsgleichgewichts mit der Schwerkraft erfüllt. Durch Kernreaktionen der Sternmaterie wird Strahlung freigesetzt. Dunkle Materie in einem Stern komprimiert ihn durch die Schwerkraft, nimmt jedoch nicht an Kernreaktionen teil. Daher führt die hypothetische Einführung dunkler Materie in einen Stern, sofern seine Masse erhalten bleibt, dazu, dass die Menge an Materie, die an Kernreaktionen teilnehmen kann, um ein Vielfaches abnimmt. Das bedeutet, dass die Lebensdauer eines Sterns um ein Vielfaches(!) verkürzt wird. Das stimmt nicht, zumindest nicht im Beispiel unserer Sonne, die glücklicherweise etwa 5 Milliarden Jahre lang existiert und genauso lange existieren wird.
2) Im Laufe der Evolution nimmt der Anteil der Dunklen Materie auf dem Stern zu, da Teilchen mit einer Masse (100-1000 Mr) den Stern weder durch den Sternwind noch durch den Auswurf der Hülle verlassen. Darüber hinaus wird sich die Dunkle Materie aufgrund ihrer Masse im Kern des Sterns konzentrieren. Das bedeutet, dass am Ende der Sternentwicklung, wenn sich der Stern in einen Weißen Zwerg oder Neutronenstern verwandelt, der überwiegende Teil seiner Masse aus dunkler Materie bestehen muss! (Außerdem ist nicht bekannt, welchen Statistiken es (TM) gehorcht und welche Eigenschaften es hat.) Und dies sollte wiederum die Grenze ändern ...21.04.2005 13:44 | Markab Und dies wiederum sollte die Chandrasekhar-Grenze für Weiße Zwerge und die Openheimer-Volkoff-Grenze für Neutronensterne ändern. Experimentell wurde jedoch keine Massenverschiebung der Chandrasekhar-Grenze für weiße Zwerg-Neutronensterne beobachtet.
Beide Argumente überzeugen uns einmal mehr davon, dass es in der Interpretation von Herrn Rubakov einfach keine dunkle Materie gibt.21.04.2005 22:18 | Algen 27.04.2005 10:10 | Markab Der Prozess der Materiekondensation hängt nicht von der absoluten Geschwindigkeit der Materie (der Rotationsgeschwindigkeit um den galaktischen Kern) ab, sondern von der relativen, d. h. die Geschwindigkeit, mit der sich Teilchen der Dunklen Materie relativ zur gewöhnlichen Materie bewegen. Was den Absolutwert der Geschwindigkeit von 100–200 km/s betrifft, so ist dieser Wert nicht groß. Beispielsweise beträgt die Geschwindigkeit der Materie, die sich in der Nähe der Sonne um den Kern bewegt, etwa 250 km/s, was den Prozess der Sternentstehung in keiner Weise beeinträchtigt.
20.04.2005 00:33 | Stimme Sehr geehrter Herr Rubakov! Ich habe Ihren Vortrag mit Interesse gelesen, wofür ich sehr dankbar bin. Ich werde nicht auf Details eingehen, da ich ein Amateur bin.
Herr Rubakow. Ich stelle mir eine Frage, auf die ich keine eindeutige Antwort bekomme. Der Punkt ist dieser. Nehmen wir an, es gibt eine bestimmte Masse, um die sich andere Massen in einer Entfernung von Millionen Lichtjahren drehen. Nehmen wir einen hypothetischen Fall an: Eine Masse, um die sich andere Massen drehen, wurde im Laufe von tausend Jahren von einem Schwarzen Loch verschluckt. Nehmen wir grob an, dass der Grund für die Anziehung rotierender Körper verschwunden ist/es ist klar, dass dies überhaupt nicht der Fall ist. Das ist nicht der Punkt./ Aber Körper, die sich mit Beschleunigung bewegen, werden sich über Tausende von Jahren hinweg mit der gleichen Beschleunigung bewegen. Bis die Störung des Gravitationsfeldes zu ihnen kommt. Es stellt sich heraus, dass die Massen in diesen Jahrtausenden mit dem Feld interagierten? Und es war das Feld, das sie beschleunigte? Aber wenn ja, dann folgt nach der Theorie der Nahwechselwirkung zwangsläufig, dass beschleunigende Körper zunächst mit dem Gravitationsfeld interagieren und von diesem „abgestoßen“ werden. Daher hat das Feld Impuls und damit Masse. Das ist automatisch gleich der Masse des durch das Feld beschleunigten Körpers. Aber wenn ja, dann bedeutet dies, dass es im Universum zusätzlich zur Masse der beobachteten Materie genau dieselbe verborgene Masse des Gravitationsfeldes gibt. Darüber hinaus wirken die auf dieses Feld wirkenden Kräfte nicht punktförmig, sondern breiten sich bis ins Unendliche aus. Man spürt intuitiv, dass diese Masse der Grund für die Ausdehnung des Raums des Universums sein kann, da sie sich offensichtlich gegenseitig abstößt.
Ich werde nicht fantasieren. Ich würde einfach gerne Ihre Meinung zu diesen Argumenten erfahren, auch wenn sie unparteiisch sind. Ich bin ein Amateur, daher wird vernichtende Kritik an meinem Ruf meinem Ruf nicht schaden. In Abwesenheit davon.
Mit freundlichen Grüßen.
Stimme20.04.2005 09:03 | Rykow Liebe Stimme! Ich bin auch ein Amateur und akzeptiere meine Antwort an Sie nicht als Ersatz für den angesehenen Valery Anatolyevich. Es scheint mir, dass er, wenn er antwortet, auf alle Bemerkungen auf einmal reagieren wird. Meine Antwort finden Sie auf den Seiten:
AUSBREITUNG VON LICHT UND SCHWERKRAFT IM RAUM
http://www.inauka.ru/blogs/artic le41392.html
Und
Der Schlüssel zum Verständnis des Universums NEU! 27.12.2004
http://www.worldspace.narod.ru/ru/index.html21.04.2005 09:03 | Rykow 21.04.2005 11:52 | Stimme 21.04.2005 22:16 | Algen Beginnen wir mit der Tatsache, dass, wenn die Zentralmasse von einem Schwarzen Loch verschluckt wird, dem Gravitationsfeld in der Ferne nichts passiert. Es ist, was es war und so bleiben wird.
Ihre Argumentation ist jedoch richtig. Wirklich weit entfernte Objekte interagieren mit dem Gravitationsfeld und bis sie Signale über Veränderungen im Zentrum des Geschehens erreichen, bewegen sie sich wie zuvor. Andernfalls läge eine Verletzung der Kausalität vor.
Sie kommen zu dem richtigen Schluss, dass das Gravitationsfeld Energie und Impuls hat. Das ist wirklich ein physikalisches Feld. Die Schlussfolgerung, dass diese Energie (Masse) „automatisch“ etwas ist, ist jedoch unbegründet und falsch.
Generell ist die Frage nach Energie und Gravitationsfeld recht verwirrend. Experten sind darüber unterschiedlicher Meinung. Das heißt, niemand bestreitet die Tatsache des Vorhandenseins von Energie, aber es ist nicht ganz klar, wie man genau angeben kann, wo diese Energie lokalisiert ist. Penrose hat darüber in ihrem Buch „The King’s New Mind“ recht gut geschrieben. Ich empfehle die Lektüre.Ich bin im Universum7.files/f_line.gif">
Lieber Algen! Fahren wir mit der Tatsache fort, dass ein Schwarzes Loch, das die Zentralmasse absorbiert hat, die Eigenschaften der neu entstandenen Zentralmasse verändern wird. Meiner Meinung nach wird sich das Gravitationsfeld im Laufe der Zeit also verändern. Über die Wechselwirkung entfernter Objekte mit dem Gravitationsfeld. Ich meinte nicht, dass seine Masse automatisch der gesamten Sternmaterie entspricht. Ich glaubte, dass die Masse der Sternmaterie automatisch in der Masse des Gravitationsfeldes enthalten ist. Stimmen Sie zu, das hat eine etwas andere Bedeutung. Zur Lokalisierung von Energie- und Gravitationsfeldern. Meiner Meinung nach ist es mehr als seltsam, darüber zu sprechen. Die von der Sternmaterie im Gravitationsfeld deponierte Energie breitet sich bis ins Unendliche aus. Da es dennoch aus diskreten Körpern „stammt“, erfährt es höchstwahrscheinlich gegenseitige Abstoßung, was einer der Gründe für die Expansion des Universums ist. Natürlich sind das nur Hypothesen. Wenn wir jedoch davon ausgehen, dass dies der Fall ist, kann die Wechselwirkung dieser Massen/Energien durch die Lobatschewski-Geometrie beschrieben werden. Ich frage mich, wie das Gesetz der gegenseitigen universellen Abstoßung, ähnlich unserem Gesetz der universellen Gravitation, darin niedergeschrieben werden kann?
Natürlich betrachte ich diese Aussage als Hypothese.
Vielen Dank für die Informationen zu Penroses Buch. Ich werde schauen. Wenn Sie Informationen darüber haben, wo und wie Sie es finden können, wäre ich Ihnen sehr dankbar.06.05.2005 22:16 | Alex1998 15.05.2005 10:50 | Michail In der Natur existiert keine dunkle Materie, geschweige denn dunkle Energie – es ist vielmehr Dunkelheit in den Gehirnen, die mit beneidenswerter Beharrlichkeit versuchen, das Universum an die bestehenden absurden relativistischen Theorien zu „binden“. Natürlich gibt es in der Natur noch viele andere Strahlungsarten, die der Wissenschaft noch unbekannt sind, darunter die wichtigste Strahlung – das Graviton. Grviton-Materie füllt das gesamte Universum und macht einen erheblichen Teil seiner Masse aus, aber diese Materie selbst besitzt keine Schwerkraft (sondern erzeugt sie!). Im Universum gibt es keine Antigravitation – die Natur braucht sie nicht. Das Konzept der Antigravitation ist eine Frucht der Gedankenlosigkeit.
23.05.2005 06:30 | kpuser Ich mache den Autor und die Leser darauf aufmerksam, dass die Natur der Dunklen Materie, die in dem Artikel als „das Hauptgeheimnis der Grundlagenphysik des 21. Jahrhunderts“ dargestellt wird, im Rahmen des neoklassischen Konzepts der Physik, das auf dem basiert, leicht enthüllt werden kann Beschreibung der freien Bewegung ungeladener Körper durch die verallgemeinerte Lorentz-Gleichung. Diese Gleichung stellt zwei klassische Kräfte dar: die Newtonsche Trägheitskraft des Körpers und die verallgemeinerte Lorentz-Kraft, die die elastische Wechselwirkung des Körpers mit seinem eigenen physikalischen Feld oder Kraftfeld berücksichtigt.
Die Lösung der Gleichung zeigt die magnetische Natur der Schwerkraft und führt zu zwei Formen des Gesetzes der universellen Gravitation. Eine davon – die traditionelle Newtonsche – ist auf lokale kosmische Strukturen wie das Sonnensystem anwendbar, in denen die Schwerkraft auf der gegenseitigen Anziehung realer oder WIRKLICHER Materiemassen beruht. Eine andere zeigt, dass in großräumigen kosmischen Strukturen wie Galaxien und ihren Clustern Antigravitationsphänomene auftreten, die durch die gegenseitige Abstoßung IMAGINÄRer Massen verursacht werden, in denen die Masse der Kraftfelder oder der DUNKLEN MATERIE vorherrscht. Mehr dazu erfahren Sie auf unserer Website unter: http://www.livejournal.com/commu I am in the Universe7.files/elementy">An Maxim Chicago
Könnten Sie sozusagen „nachkommen“: Ihr „Urteil“ mit geeigneten Argumenten begründen? Was genau an meiner Arbeit erscheint Ihnen „antiphysikalisch“? Oder bewerten Sie so die verallgemeinerte Lorentz-Gleichung, auf deren Grundlage ein fast vollständiges Gebäude der modernen Physik aufgebaut werden konnte? Bitte erkläre.
K. Agafonow08.06.2005 16:40 | Che Urheberrecht der Fornit-Website Sie alle haben wahrscheinlich diesen Satz gehört: dunkle Energie. Aber was ist das und warum ist es schwierig zu lernen? Ich beginne meine Geschichte mit der Geschichte.
Nehmen wir an, Sie haben eine Kerze. Sie wissen alles darüber, auch seine Helligkeit und Entfernung dazu. So was:
Wenn ich die Kerze um die doppelte Strecke bewege, sollte ihre Helligkeit um das Vierfache abnehmen. Wenn ich ihn um die dreifache Distanz bewege, sollte seine Helligkeit um den Faktor 9 abnehmen. Wenn ich es um das Tausendfache bewege, sollte seine Helligkeit im Vergleich zum ursprünglichen Wert um das Millionenfache abnehmen.
Aber nur im Weltraum gibt es natürlich keine Kerzen. Aber es gibt eine besondere Klasse von Ereignissen, die, soweit wir wissen, im gesamten Universum eine inhärente Helligkeit (mit einer Genauigkeit von einigen Prozent) aufweisen. Bei diesem Ereignis handelt es sich um eine Supernova vom Typ Ia. Wenn unsere Sonne und die meisten bekannten Sterne im Allgemeinen ihren gesamten Brennstoff verbrennen, verwandeln sie sich schließlich in Weiße Zwerge. Unsere Sonne besteht in diesem Fall hauptsächlich aus Kohlenstoff und Sauerstoff, aber weiße Zwerge enthalten manchmal Helium, Neon und Silizium. Hier ist einer davon:
In unserem Sonnensystem gibt es nur einen Stern. Viele Systeme haben zwei oder mehr Sterne. Wenn einer von ihnen ein Weißer Zwerg ist, kann er viele andere stehlen. In diesem Fall beginnt es zu wachsen. Es gibt eine kritische Grenze für die Masse, die ein Weißer Zwerg halten kann, bevor die Atome selbst zu kollabieren beginnen. Und wenn sie zusammenbrechen, kommt es zu einer Explosion, die so heftig ist, dass man sie als Typ-Ia-Supernova bezeichnet. Die folgende Animation zeigt eine simulierte Explosion. Beachten Sie, wie die verbleibenden Sterne aufgrund der gewaltigen Explosion aus dem Sternensystem herausgeschleudert werden:
Indem wir diese Supernovae in verschiedenen Galaxien sehen, können wir ihre Helligkeit messen, und wenn wir ihre inhärente Helligkeit kennen, können wir ihre Entfernung berechnen. Wir können auch ihre Rotverschiebung messen. Diese Informationen reichen aus, um zu verstehen, wie sich das Universum ausdehnt. Sie können sich drei Möglichkeiten vorstellen, was das Universum nach dem Urknall tun könnte. Am Anfang gibt es eine große Menge Materie und Energie, die sich ausdehnt und voneinander wegfliegt, aber die Schwerkraft versucht, sie zusammenzubringen. Folgendes kann passieren:
Es gibt so viel Materie und Energie im Universum und damit auch die Anziehungskraft der Schwerkraft, dass die Schwerkraft siegt und die Explosion umkehren kann, was dazu führt, dass das Universum in sich selbst zusammenbricht (geschlossenes Universum).
Es gibt nicht genügend Materie und Energie im Universum, um die Expansion zu überwinden, und das Universum dehnt sich für immer weiter aus (offenes Universum).
Es gibt gerade genug Materie und Energie im Universum, um der Expansion zu widerstehen, ohne dass es zusammenbricht – nur dass die Expansionsrate auf Null sinkt (ein flaches Universum).
Wenn wir uns nun Supernovae ansehen, können wir sehen, was sie uns über das Geschehen sagen. Und rate was? Das Universum tut keines der drei aufgeführten Dinge! Eine Zeit lang schien es dem Modell eines flachen Universums zu entsprechen, aber irgendwann hörte die Expansionsrate auf zu sinken, und nun wird sie nicht nur nicht auf Null fallen, sondern auch konstant bei 85 % ihres aktuellen Wertes bleiben. Warum? Niemand weiß es. Aber es muss etwas Physik dahinterstecken, und wir haben ihr den Namen „dunkle Energie“ gegeben, denn wenn das Universum mit einer neuen Art von Energie gefüllt wäre, die es auseinanderdrückt, würde dies zu einer Beschleunigung der Expansion führen. Aber das ist ein seltsamer Prozess, und er geht definitiv weiter, und wir wissen noch nicht, wie wir ihn richtig erklären sollen. Das ist dunkle Energie!
