Σκοτεινή ενέργεια. Σκοτεινή ύλη και σκοτεινή ενέργεια Τι είναι η σκοτεινή ενέργεια στο σύμπαν
Υπάρχουν τρεις επιλογές για να εξηγήσουμε την ουσία της σκοτεινής ενέργειας:
Μέχρι σήμερα (2017), όλα τα γνωστά αξιόπιστα δεδομένα παρατήρησης δεν έρχονται σε αντίθεση με την πρώτη υπόθεση, επομένως είναι αποδεκτή στην κοσμολογία ως τυπική. Η τελική επιλογή μεταξύ των δύο επιλογών απαιτεί πολύ μεγάλες και υψηλής ακρίβειας μετρήσεις του ρυθμού διαστολής του Σύμπαντος προκειμένου να κατανοήσουμε πώς αλλάζει αυτός ο ρυθμός με την πάροδο του χρόνου. Ο ρυθμός διαστολής του Σύμπαντος περιγράφεται από την κοσμολογική εξίσωση της κατάστασης. Η επίλυση της εξίσωσης κατάστασης για τη σκοτεινή ενέργεια είναι ένα από τα πιο πιεστικά προβλήματα στη σύγχρονη παρατηρητική κοσμολογία.
Σύμφωνα με δεδομένα παρατήρησης από το διαστημικό παρατηρητήριο Planck που δημοσιεύθηκαν τον Μάρτιο του 2013, η συνολική ενέργεια μάζας του παρατηρήσιμου Σύμπαντος αποτελείται από 95,1% σκοτεινή ενέργεια (68,3%) και σκοτεινή ύλη (26,8%).
Εγκυκλοπαιδικό YouTube
-
1 / 5
Με βάση τις παρατηρήσεις των σουπερνόβα τύπου Ia που πραγματοποιήθηκαν στα τέλη της δεκαετίας του 1990, συνήχθη το συμπέρασμα ότι η διαστολή του Σύμπαντος επιταχύνεται με το χρόνο. Αυτές οι παρατηρήσεις στη συνέχεια υποστηρίχθηκαν από άλλες πηγές: μετρήσεις κοσμικής ακτινοβολίας μικροκυμάτων υποβάθρου, βαρυτικό φακό και πυρηνοσύνθεση του Big Bang. Όλα τα δεδομένα που λαμβάνονται ταιριάζουν καλά στο μοντέλο lambda-CDM.
Η κοσμολογική σταθερά έχει αρνητική πίεση ίση με την ενεργειακή της πυκνότητα. Οι λόγοι για τους οποίους η κοσμολογική σταθερά έχει αρνητική πίεση προκύπτουν από την κλασική θερμοδυναμική. Η ποσότητα ενέργειας που περιέχεται σε ένα «κουτί κενού» όγκου V (\displaystyle V), ίσον ρ V (\displaystyle \rho V), Οπου ρ (\displaystyle \rho )- ενεργειακή πυκνότητα της κοσμολογικής σταθεράς. Αύξηση της έντασης του "κουτιού" ( d V (\displaystyle dV)θετικά) οδηγεί σε αύξηση της εσωτερικής του ενέργειας, που σημαίνει ότι εκτελεί αρνητικό έργο. Δεδομένου ότι η εργασία γίνεται από μια αλλαγή στον όγκο d V (\displaystyle dV), ίσον p d V (\displaystyle pdV), Οπου p (\displaystyle p)- πίεση, λοιπόν p (\displaystyle p)- αρνητικά και μάλιστα, p = − ρ (\displaystyle p=-\rho )(συντελεστής c 2 (\displaystyle c^(2)), που συνδέει μάζα και ενέργεια, ισούται με 1).
Το πιο σημαντικό άλυτο πρόβλημα της σύγχρονης φυσικής είναι ότι οι περισσότερες κβαντικές θεωρίες πεδίου, βασισμένες στην ενέργεια του κβαντικού κενού, προβλέπουν μια τεράστια τιμή της κοσμολογικής σταθεράς - πολλές τάξεις μεγέθους μεγαλύτερες από αυτό που είναι αποδεκτό σύμφωνα με τις κοσμολογικές έννοιες. Ο συνήθης τύπος της κβαντικής θεωρίας πεδίου για το άθροισμα των ταλαντώσεων του πεδίου στο κενό (με αποκοπή στον αριθμό κύματος των τρόπων δόνησης που αντιστοιχεί στο μήκος Planck) δίνει μια τεράστια πυκνότητα ενέργειας κενού. Αυτή η τιμή, επομένως, πρέπει να αντισταθμιστεί από κάποια ενέργεια που είναι σχεδόν ίση (αλλά όχι ακριβώς ίση) σε μέγεθος, αλλά έχει το αντίθετο πρόσημο. Ορισμένες θεωρίες υπερσυμμετρίας (SATHISH) απαιτούν η κοσμολογική σταθερά να είναι ακριβώς μηδέν, κάτι που επίσης δεν βοηθά στην επίλυση του προβλήματος. Αυτή είναι η ουσία του «προβλήματος της κοσμολογικής σταθεράς», του πιο δύσκολου προβλήματος «λεπτής ρύθμισης» στη σύγχρονη φυσική: δεν έχει βρεθεί ούτε ένας τρόπος να αντλήσει από τη σωματιδιακή φυσική την εξαιρετικά μικρή τιμή της κοσμολογικής σταθεράς που ορίζεται στην κοσμολογία. Μερικοί φυσικοί, συμπεριλαμβανομένου του Steven Weinberg, πιστεύουν το λεγόμενο. Η «ανθρωπική αρχή» είναι η καλύτερη εξήγηση για το παρατηρούμενο ευαίσθητο ενεργειακό ισοζύγιο του κβαντικού κενού.
Παρά αυτά τα προβλήματα, η κοσμολογική σταθερά είναι από πολλές απόψεις η πιο φειδωλή λύση στο πρόβλημα ενός επιταχυνόμενου σύμπαντος. Μια απλή αριθμητική τιμή εξηγεί πολλές παρατηρήσεις. Επομένως, το τρέχον γενικά αποδεκτό κοσμολογικό μοντέλο (μοντέλο λάμδα-CDM ) περιλαμβάνει την κοσμολογική σταθερά ως ουσιαστικό στοιχείο.
Πεμπτουσία
Μια εναλλακτική προσέγγιση προτάθηκε το 1987 από τον Γερμανό θεωρητικό φυσικό Christoph Wetterrich. Ο Wetterrich προχώρησε στην υπόθεση ότι η σκοτεινή ενέργεια είναι ένα είδος σωματιδιακής διέγερσης ενός συγκεκριμένου δυναμικού βαθμωτού πεδίου που ονομάζεται «πεμπτουσία». Η διαφορά από την κοσμολογική σταθερά είναι ότι η πυκνότητα της πεμπτουσίας μπορεί να ποικίλλει στο χώρο και στο χρόνο. Για να μην μπορεί η πεμπτουσία να «συναρμολογηθεί» και να σχηματίσει δομές μεγάλης κλίμακας ακολουθώντας το παράδειγμα της συνηθισμένης ύλης (αστέρια κ.λπ.), πρέπει να είναι πολύ ελαφριά, δηλαδή να έχει μεγάλο μήκος κύματος Compton.
Δεν έχει ακόμη ανακαλυφθεί κανένα στοιχείο για την ύπαρξη πεμπτουσίας, αλλά δεν μπορεί να αποκλειστεί μια τέτοια ύπαρξη. Η υπόθεση της πεμπτουσίας προβλέπει μια ελαφρώς πιο αργή επιτάχυνση του Σύμπαντος σε σύγκριση με την υπόθεση της κοσμολογικής σταθεράς. Μερικοί επιστήμονες πιστεύουν ότι η καλύτερη απόδειξη για την πεμπτουσία θα προέρχονταν από παραβιάσεις της αρχής της ισοδυναμίας του Αϊνστάιν και παραλλαγές θεμελιωδών σταθερών στο χώρο ή στο χρόνο. Η ύπαρξη βαθμωτών πεδίων προβλέπεται από το τυπικό μοντέλο και τη θεωρία χορδών, αλλά θέτει ένα πρόβλημα παρόμοιο με την περίπτωση της κοσμολογικής σταθεράς: η θεωρία επανακανονικοποίησης προβλέπει ότι τα βαθμωτά πεδία πρέπει να αποκτήσουν σημαντική μάζα.
Το πρόβλημα της κοσμικής σύμπτωσης εγείρει το ερώτημα γιατί η επιτάχυνση του Σύμπαντος ξεκίνησε σε μια συγκεκριμένη χρονική στιγμή. Εάν η επιτάχυνση στο Σύμπαν ξεκινούσε πριν από αυτή τη στιγμή, τα αστέρια και οι γαλαξίες απλά δεν θα είχαν χρόνο να σχηματιστούν και η ζωή δεν θα είχε καμία πιθανότητα να προκύψει, τουλάχιστον με τη μορφή που γνωρίζουμε. Οι υποστηρικτές της «ανθρωπικής αρχής» θεωρούν αυτό το γεγονός ως το καλύτερο επιχείρημα υπέρ των κατασκευών τους. Ωστόσο, πολλά μοντέλα πεμπτουσίας περιλαμβάνουν τη λεγόμενη «συμπεριφορά παρακολούθησης», η οποία λύνει αυτό το πρόβλημα. Σε αυτά τα μοντέλα, το πεδίο της πεμπτουσίας έχει μια πυκνότητα που προσαρμόζεται στην πυκνότητα της ακτινοβολίας (χωρίς να την φτάνει) μέχρι τη στιγμή της ανάπτυξης του Big Bang, όταν αναπτύσσεται μια ισορροπία ύλης και ακτινοβολίας. Μετά από αυτό το σημείο, η πεμπτουσία αρχίζει να συμπεριφέρεται σαν την περιζήτητη «σκοτεινή ενέργεια» και τελικά κυριαρχεί στο Σύμπαν. Αυτή η εξέλιξη θέτει φυσικά χαμηλά τα επίπεδα της σκοτεινής ενέργειας.
Εκδήλωση άγνωστων ιδιοτήτων της βαρύτητας
Υπάρχει μια υπόθεση ότι δεν υπάρχει καθόλου σκοτεινή ενέργεια και η επιταχυνόμενη διαστολή του Σύμπαντος εξηγείται από τις άγνωστες ιδιότητες των βαρυτικών δυνάμεων, οι οποίες αρχίζουν να εκδηλώνονται σε αποστάσεις της τάξης του μεγέθους του ορατού μέρους του Σύμπαντος .
Συνέπειες για την τύχη του σύμπαντος
Υπολογίζεται ότι η επιταχυνόμενη διαστολή του Σύμπαντος ξεκίνησε περίπου πριν από 5 δισεκατομμύρια χρόνια. Υποτίθεται ότι πριν από αυτό, η διαστολή επιβραδύνθηκε λόγω της βαρυτικής δράσης της σκοτεινής ύλης και της βαρυονικής ύλης. Η πυκνότητα της βαρυονικής ύλης στο διαστελλόμενο Σύμπαν μειώνεται ταχύτερα από την πυκνότητα της σκοτεινής ενέργειας. Τελικά, η σκοτεινή ενέργεια αρχίζει να κυριαρχεί. Για παράδειγμα, όταν ο όγκος του Σύμπαντος διπλασιάζεται, η πυκνότητα της βαρυονικής ύλης μειώνεται στο μισό και η πυκνότητα της σκοτεινής ενέργειας παραμένει σχεδόν αμετάβλητη (ή ακριβώς αμετάβλητη - στην έκδοση με μια κοσμολογική σταθερά).
Εάν η επιταχυνόμενη διαστολή του Σύμπαντος συνεχιστεί επ' αόριστον, τότε ως αποτέλεσμα, οι γαλαξίες έξω από το Υπερσμήνος των Γαλαξιών μας αργά ή γρήγορα θα ξεπεράσουν τον ορίζοντα γεγονότων και θα γίνουν αόρατοι σε εμάς, αφού η σχετική ταχύτητά τους θα υπερβεί την ταχύτητα του φωτός. Αυτό δεν αποτελεί παραβίαση της ειδικής θεωρίας της σχετικότητας. Στην πραγματικότητα, είναι αδύνατο να ορίσουμε καν τη «σχετική ταχύτητα» στον καμπύλο χωροχρόνο. Η σχετική ταχύτητα έχει νόημα και μπορεί να προσδιοριστεί μόνο σε επίπεδο χωροχρόνο ή σε ένα αρκετά μικρό (τείνει στο μηδέν) τμήμα του καμπυλωμένου χωροχρόνου. Οποιαδήποτε μορφή επικοινωνίας πέρα από τον ορίζοντα γεγονότων καθίσταται αδύνατη και κάθε επαφή μεταξύ των αντικειμένων χάνεται.
Αυτό το άρθρο γράφτηκε από τον Vladimir Gorunovich για αυτόν τον ιστότοπο και τον ιστότοπο Wikiknowledge, τοποθετήθηκε σε αυτόν τον ιστότοπο με σκοπό την προστασία των πληροφοριών και στη συνέχεια διορθώθηκε.
Σκοτεινή ενέργεια(αγγλ. σκοτεινή ενέργεια) - μια υποθετική μορφή ενέργειας, την ύπαρξη της οποίας υποθέτουν ορισμένα κοσμολογικά μοντέλα (Επιταχυνόμενη διαστολή του Σύμπαντος).
Σε αυτά τα μοντέλα, υπάρχουν δύο επιλογές για την εξήγηση της ουσίας της σκοτεινής ενέργειας:- Η σκοτεινή ενέργεια είναι μια κοσμολογική σταθερά - μια σταθερή ενεργειακή πυκνότητα που γεμίζει ομοιόμορφα το χώρο του Σύμπαντος (με άλλα λόγια, υποτίθεται ότι δεν είναι μηδενική ενέργεια και πίεση κενού).
- Η σκοτεινή ενέργεια είναι ένα είδος πεμπτουσίας - ένα δυναμικό πεδίο, η ενεργειακή πυκνότητα του οποίου μπορεί να αλλάξει στο χώρο και στο χρόνο.
Υποτίθεται ότι η σκοτεινή ενέργεια θα πρέπει επίσης να αποτελεί σημαντικό μέρος της λεγόμενης κρυμμένης μάζας του Σύμπαντος.
1 Σκοτεινή ενέργεια και κοσμολογικά μοντέλα
2 Η σκοτεινή ενέργεια και η "διαστολή του σύμπαντος"
3 Σκοτεινή ενέργεια και θεμελιώδεις αλληλεπιδράσεις
4 Η σκοτεινή ενέργεια και ο νόμος της διατήρησης της ενέργειας
5 Θεωρία σκοτεινής ενέργειας και πεδίου
6 Σκοτεινή ενέργεια - περίληψη1. Σκοτεινή ενέργεια και κοσμολογικά μοντέλα
Το συμπέρασμα σχετικά με την παρουσία επιτάχυνσης στη διαστολή του Σύμπαντος που υποτίθεται (από την υπόθεση του Big Bang) έγινε με βάση τις παρατηρήσεις των σουπερνόβα που πραγματοποιήθηκαν στα τέλη της δεκαετίας του 1990. Στη συνέχεια πρόσθεσαν στην αιτιολόγηση: τη λεγόμενη κοσμική ακτινοβολία υποβάθρου μικροκυμάτων, βαρυτικό φακό, πυρηνοσύνθεση της υποθετικής Μεγάλης Έκρηξης. Τα δεδομένα που ελήφθησαν είναι σύμφωνα με το μοντέλο λάμδα-CDM.
Στην αστρονομία, οι αποστάσεις που δεν μπορούν να μετρηθούν άμεσα (αποστάσεις από άλλους γαλαξίες) καθορίζονται χρησιμοποιώντας το νόμο του Hubble και την ερυθρή μετατόπιση. Αλλά ο νόμος του Hubble απαιτεί την εισαγωγή μιας παραμέτρου Hubble ίσης με τον λόγο μιας ορισμένης γνωστής απόστασης προς την τιμή μετατόπισης στο κόκκινο. Στην αστρονομία, η απόσταση από έναν σουπερνόβα Τύπου Ια μπορεί να προσδιοριστεί από τη φωτεινότητά του χρησιμοποιώντας τη μέθοδο του «τυποποιημένου κεριού», χρησιμοποιώντας το γεγονός ότι όλες οι υπερκαινοφανείς τύπου Ια που εκρήγνυνται στην ίδια απόσταση θα πρέπει να έχουν σχεδόν την ίδια παρατηρούμενη φωτεινότητα. Συγκρίνοντας την παρατηρούμενη φωτεινότητα των σουπερνόβα σε διαφορετικούς γαλαξίες, μπορούν να προσδιοριστούν οι αποστάσεις από αυτούς τους γαλαξίες.
Στα τέλη της δεκαετίας του 1990, για μακρινούς γαλαξίες με υπερκαινοφανή τύπου Ia, διαπιστώθηκε ότι οι σουπερνόβα έχουν φωτεινότητα χαμηλότερη από αυτή που θα έπρεπε με βάση την απόσταση που καθορίζεται από το νόμο του Hubble. Αποδείχθηκε ότι η απόσταση από αυτούς τους γαλαξίες, που υπολογίστηκε με τη μέθοδο των «τυποποιημένων κεριών» (για τους σουπερνόβα Ia), αποδείχθηκε μεγαλύτερη από την απόσταση που υπολογίστηκε χρησιμοποιώντας το νόμο του Hubble με βάση την προηγουμένως καθορισμένη τιμή της παραμέτρου Hubble. Από το οποίο συνήχθη το συμπέρασμα ότι το Σύμπαν διαστέλλεται με επιταχυνόμενο ρυθμό. Με βάση αυτές τις παρατηρήσεις, υποτέθηκε η ύπαρξη μιας άγνωστης μορφής ενέργειας αρνητικής πίεσης που ονομάζεται «σκοτεινή ενέργεια».
Αλλά ένα ακόμα συμπέρασμα μπορεί να εξαχθεί: Ο νόμος του Hubble δεν λειτουργεί ή δεν είναι ακριβής, και μην εισάγετε μια υποθετική επιτάχυνση της πλασματικής διαστολής του Σύμπαντος. Όσον αφορά την ημερομηνία έναρξης της επιταχυνόμενης διαστολής του Σύμπαντος (περίπου πριν από 5 δισεκατομμύρια χρόνια), έχει την ίδια σχέση με την πραγματικότητα με την ηλικία του Σύμπαντος που υποτίθεται από την υπόθεση του Big Bang (13,75 δισεκατομμύρια χρόνια).
Οι κοσμολόγοι δεν ήθελαν να ασχοληθούν με τα λάθη τους και μετέφεραν τα πάντα στη φυσική. Φυσικά, η φυσική θα ασχοληθεί με αυτό το παραμύθι, αλλά η φυσική έχει αρκετά άλλα μαθηματικά παραμύθια που περιμένουν τη διερεύνηση.
2. Η σκοτεινή ενέργεια και η «διαστολή του Σύμπαντος»
Η διαστολή του Σύμπαντος δεν έχει αποδειχθεί πειραματικά. Κανείς δεν έχει μετρήσει τις αποστάσεις από μακρινούς γαλαξίες και δεν έχει δείξει ότι αυξάνονται με την πάροδο του χρόνου. Η μετατόπιση του κόκκινου στα φάσματα των μακρινών γαλαξιών μπορεί να εξηγηθεί χωρίς να καταφύγουμε στο φαινόμενο Doppler και στην υπόθεση του Big Bang.
Και αφού το ίδιο το γεγονός της διαστολής του Σύμπαντος δεν έχει αποδειχθεί, τότε δεν μπορούμε να μιλάμε για επιτάχυνση της ανύπαρκτης διαστολής του Σύμπαντος. Κατά συνέπεια, τα κοσμολογικά μοντέλα της «Επιταχυνόμενης Διαστολής του Σύμπαντος» είναι απλώς αναπόδεικτες υποθέσεις και η ύπαρξη σκοτεινής ενέργειας που προκύπτει από αυτά είναι απλώς μια υπόθεση μαθηματικών μοντέλων, η ακρίβεια των οποίων δεν έχει αποδειχθεί στη φυσική και εγείρει εύλογες αμφιβολίες.Επιπλέον, η υπόθεση της Μεγάλης Έκρηξης απορρίπτεται τώρα από τη φυσική:
- Η υπόθεση της Μεγάλης Έκρηξης αγνοεί ορισμένους από τους νόμους της φύσης και επομένως δεν μπορεί να θεωρηθεί θεωρία,
- Η υπόθεση του Big Bang εισάγει μορφές ενέργειας, ύλης και στοιχειωδών σωματιδίων που δεν υπάρχουν στη φύση,
- η υπόθεση του Big Bang δεν λαμβάνει υπόψη τις πραγματικές ιδιότητες των στοιχειωδών σωματιδίων,
- Η υπόθεση του Big Bang χειραγωγεί τις φυσικές δυνάμεις
3. Σκοτεινή ενέργεια και θεμελιώδεις αλληλεπιδράσεις
Η παρουσία των ακόλουθων δύο τύπων θεμελιωδών αλληλεπιδράσεων στη φύση έχει εξακριβωθεί πειραματικά:
- ηλεκτρομαγνητικές αλληλεπιδράσεις,
- βαρυτικές αλληλεπιδράσεις.
- ηλεκτρομαγνητική ενέργεια,
- βαρυτική ενέργεια.
Έτσι, η σκοτεινή ενέργεια, ως ένας συγκεκριμένος απομονωμένος τύπος ενέργειας, έρχεται σε αντίθεση με τις θεμελιώδεις αλληλεπιδράσεις που υπάρχουν στη φύση.
4. Σκοτεινή ενέργεια και νόμος διατήρησης της ενέργειας
Η ενέργεια δεν μπορεί να προκύψει από το τίποτα - δηλ. από ένα κενό, που δημιουργήθηκε από το τίποτα και εξαφανίστηκε στο τίποτα. Ο νόμος της διατήρησης της ενέργειας είναι ένας θεμελιώδης νόμος της φύσης. Όλες οι μορφές ενέργειας που είναι γνωστές στην επιστήμη υπακούουν σε αυτόν τον νόμο. Εάν η σκοτεινή ενέργεια όντως υπάρχει στη φύση, πρέπει επίσης να υπακούει στο νόμο της διατήρησης της ενέργειας. Η εισαγωγή του δικού της νόμου της φύσης για τη σκοτεινή ενέργεια υπερβαίνει τα όρια της φυσικής - η φυσική μελετά μόνο τη φύση και τους νόμους της και ο κόσμος των παραμυθιών δεν είναι φυσική.
Κατά συνέπεια, διαδικασίες μετατροπής της «σκοτεινής» ενέργειας σε άλλα είδη ενέργειας, καθώς και αντίστροφοι μετασχηματισμοί, πρέπει να λαμβάνουν χώρα στη φύση. Το μόνο που έχει καταφέρει να συναντήσει μέχρι τώρα η φυσική είναι αντιδράσεις παρόμοιες με τέτοιες διαδικασίες με τη συμμετοχή νετρίνων στον μικρόκοσμο. Δεδομένου ότι τα νετρίνα αλληλεπιδρούν εξαιρετικά ασθενώς με άλλα στοιχειώδη σωματίδια και σε περισσότερο από το 99% των περιπτώσεων περνούν απαρατήρητα μέσω αισθητήρων, δημιουργείται η ψευδαίσθηση της εξαφάνισης της ενέργειας (κατά τη διάρκεια της εκπομπής των νετρίνων, για παράδειγμα, κατά τη διάσπαση ενός νετρονίου) και ομοίως η ψευδαίσθηση της ενέργειας που εμφανίζεται από το τίποτα (κατά την αντίδραση της απορρόφησης νετρίνων). Η Φυσική έχει μάθει να αναγνωρίζει αυτά τα γεγονότα και έχει αποδείξει ότι ο νόμος της διατήρησης της ενέργειας λειτουργεί και εδώ. Η φυσική δεν έχει αποδείξει άλλες «απώλειες» ή «κέρδη» ενέργειας.
Έτσι, εάν η σκοτεινή ενέργεια υπάρχει πραγματικά στη φύση, θα πρέπει να υπακούει στο νόμο της διατήρησης της ενέργειας και θα πρέπει να παρατηρούνται ασυνεχείς απώλειες και εμφανίσεις γνωστών μορφών ενέργειας στη φύση. Από την απουσία του τελευταίου στη φύση, προκύπτει ότι η σκοτεινή ενέργεια ως ξεχωριστή μορφή ενέργειας δεν υπάρχει στη φύση. Στη φύση, μπορούν να παρατηρηθούν διεργασίες με ασθενώς αλληλεπιδρώντα στοιχειώδη σωματίδια (για παράδειγμα, τα νετρίνα και οι διεγερμένες τους καταστάσεις), δημιουργώντας την ψευδαίσθηση τέτοιων γεγονότων. Αλλά θα είναι μια γνωστή μορφή ενέργειας.
Λοιπόν, αν οποιοδήποτε μοντέλο αγνοεί τους νόμους της φύσης, τότε αυτό σημαίνει ότι μπροστά μας είναι ένα μαθηματικό παραμύθι.
5. Θεωρία σκοτεινής ενέργειας και πεδίου
Σύμφωνα με τη θεωρία πεδίου των στοιχειωδών σωματιδίων, οποιαδήποτε μορφή ενέργειας στη φύση πρέπει να αποτελείται ή να δημιουργείται από στοιχειώδη σωματίδια που υπάρχουν στη φύση. Αυτή η μορφή ενέργειας μπορεί να μεταφερθεί από στοιχειώδη σωματίδια σε πραγματική κατάσταση σύμφωνα με τους νόμους της φύσης, συμπεριλαμβανομένου του νόμου της διατήρησης της ενέργειας. Λοιπόν, δεδομένου ότι όλα τα στοιχειώδη σωματίδια αποτελούνται από ένα ηλεκτρομαγνητικό πεδίο, αυτή η μορφή ενέργειας θα είναι μια ηλεκτρομαγνητική μορφή ενέργειας (ή το παράγωγό της - μια μορφή που προκύπτει από ηλεκτρομαγνητική ενέργεια ή δημιουργείται από ηλεκτρομαγνητική ενέργεια).
Έτσι, η σκοτεινή ενέργεια είτε δεν υπάρχει στη φύση είτε μπορεί να αναχθεί σε ηλεκτρομαγνητική (ή βαρυτική) μορφή ενέργειας - αυτή μπορεί να είναι ενέργεια νετρίνων, που εκπέμπεται σε γιγαντιαίες ποσότητες από αστέρια (δείτε το άρθρο Red shift and the Mystery of solar neutrinos) .6. Σκοτεινή ενέργεια - το αποτέλεσμα
Η σκοτεινή ενέργεια ως ξεχωριστή μορφή ενέργειας:
- έρχεται σε αντίθεση με τις θεμελιώδεις αλληλεπιδράσεις που υπάρχουν στη φύση,
- δεν παρατηρείται κατά τη διάρκεια μετασχηματισμών ενέργειας διαφορετικών μορφών,
- δεν έχει πίσω του κανένα πεδίο που πραγματικά υπάρχει στη φύση.
Επομένως, η σκοτεινή ενέργεια ως ξεχωριστή μορφή ενέργειας δεν μπορεί να υπάρχει στη φύση. Στη φύση, υπάρχουν «αόρατες» μορφές ηλεκτρομαγνητικής ενέργειας - αυτή είναι η ενέργεια που μεταφέρεται από τα νετρίνα, που εκπέμπεται σε γιγαντιαίες ποσότητες από τα αστέρια. Αλλά για να γεμίσει το Σύμπαν με νετρίνα, 13,75 δισεκατομμύρια χρόνια σαφώς δεν είναι αρκετά και γενικά, είναι καλύτερο να πούμε αντίο στο παραμύθι για τη μεγάλη έκρηξη - που έρχεται σε αντίθεση με τους νόμους της φύσης.
Βλαντιμίρ Γκορούνοβιτς
Όλα όσα βλέπουμε γύρω μας (αστέρια και γαλαξίες) δεν είναι περισσότερο από το 4-5% της συνολικής μάζας στο Σύμπαν!
Σύμφωνα με τις σύγχρονες κοσμολογικές θεωρίες, το Σύμπαν μας αποτελείται μόνο από το 5% της συνηθισμένης, λεγόμενης βαρυονικής ύλης, η οποία σχηματίζει όλα τα παρατηρήσιμα αντικείμενα. 25% σκοτεινή ύλη ανιχνεύτηκε λόγω της βαρύτητας. και της σκοτεινής ενέργειας, που αποτελούν έως και το 70% του συνόλου.
Οι όροι σκοτεινή ενέργεια και σκοτεινή ύλη δεν είναι απόλυτα επιτυχημένοι και αντιπροσωπεύουν μια κυριολεκτική, αλλά όχι σημασιολογική, μετάφραση από τα αγγλικά.
Με φυσική έννοια, αυτοί οι όροι υπονοούν μόνο ότι αυτές οι ουσίες δεν αλληλεπιδρούν με φωτόνια και θα μπορούσαν εξίσου εύκολα να ονομαστούν αόρατη ή διαφανής ύλη και ενέργεια.
Πολλοί σύγχρονοι επιστήμονες είναι πεπεισμένοι ότι η έρευνα που στοχεύει στη μελέτη της σκοτεινής ενέργειας και της ύλης πιθανότατα θα βοηθήσει στην απάντηση στο παγκόσμιο ερώτημα: τι περιμένει το Σύμπαν μας στο μέλλον;
Συστάδες στο μέγεθος ενός γαλαξία
Η σκοτεινή ύλη είναι μια ουσία που αποτελείται, πιθανότατα, από νέα σωματίδια, άγνωστα ακόμα στις γήινες συνθήκες, και που διαθέτει ιδιότητες εγγενείς στην ίδια τη συνηθισμένη ύλη. Για παράδειγμα, είναι επίσης ικανό, όπως οι συνηθισμένες ουσίες, να συγκεντρώνεται σε συστάδες και να συμμετέχει σε βαρυτικές αλληλεπιδράσεις. Αλλά το μέγεθος αυτών των λεγόμενων συστάδων μπορεί να ξεπεράσει έναν ολόκληρο γαλαξία ή ακόμα και ένα σμήνος γαλαξιών.
Προσεγγίσεις και μέθοδοι για τη μελέτη των σωματιδίων της σκοτεινής ύλης
Αυτή τη στιγμή, επιστήμονες σε όλο τον κόσμο προσπαθούν με κάθε δυνατό τρόπο να ανακαλύψουν ή να αποκτήσουν τεχνητά σωματίδια σκοτεινής ύλης υπό γήινες συνθήκες, χρησιμοποιώντας ειδικά σχεδιασμένο υπερτεχνολογικό εξοπλισμό και πολλές διαφορετικές ερευνητικές μεθόδους, αλλά μέχρι στιγμής όλες οι προσπάθειές τους δεν έχουν στεφθεί με επιτυχία.
Μια μέθοδος περιλαμβάνει τη διεξαγωγή πειραμάτων σε επιταχυντές υψηλής ενέργειας, κοινώς γνωστούς ως επιταχυντές. Οι επιστήμονες, πιστεύοντας ότι τα σωματίδια της σκοτεινής ύλης είναι 100-1000 φορές βαρύτερα από ένα πρωτόνιο, υποθέτουν ότι θα πρέπει να δημιουργηθούν κατά τη σύγκρουση συνηθισμένων σωματιδίων που επιταχύνονται σε υψηλές ενέργειες μέσω ενός επιταχυντή. Η ουσία μιας άλλης μεθόδου είναι να καταγράψουμε τα σωματίδια της σκοτεινής ύλης που βρίσκονται παντού γύρω μας. Η κύρια δυσκολία στην καταγραφή αυτών των σωματιδίων είναι ότι παρουσιάζουν πολύ ασθενή αλληλεπίδραση με συνηθισμένα σωματίδια, τα οποία είναι εγγενώς διαφανή σε αυτά. Και όμως, τα σωματίδια της σκοτεινής ύλης πολύ σπάνια συγκρούονται με τους ατομικούς πυρήνες και υπάρχει κάποια ελπίδα να καταγραφεί αυτό το φαινόμενο αργά ή γρήγορα.
Υπάρχουν άλλες προσεγγίσεις και μέθοδοι για τη μελέτη των σωματιδίων της σκοτεινής ύλης, και μόνο ο χρόνος θα δείξει ποιο θα είναι το πρώτο που θα πετύχει, αλλά σε κάθε περίπτωση, η ανακάλυψη αυτών των νέων σωματιδίων θα είναι ένα σημαντικό επιστημονικό επίτευγμα.
Ουσία με αντιβαρύτητα
Η σκοτεινή ενέργεια είναι μια ακόμη πιο ασυνήθιστη ουσία από τη σκοτεινή ύλη. Δεν έχει την ικανότητα να συγκεντρώνεται σε συστάδες, με αποτέλεσμα να κατανέμεται ομοιόμορφα σε ολόκληρο το Σύμπαν. Αλλά η πιο ασυνήθιστη ιδιότητά του αυτή τη στιγμή είναι η αντιβαρύτητα.
Η φύση της σκοτεινής ύλης και των μαύρων τρυπών
Χάρη στις σύγχρονες αστρονομικές μεθόδους, είναι δυνατός ο προσδιορισμός του ρυθμού διαστολής του Σύμπαντος στην παρούσα στιγμή και η προσομοίωση της διαδικασίας αλλαγής του νωρίτερα στο χρόνο. Ως αποτέλεσμα αυτού, ελήφθησαν πληροφορίες ότι αυτή τη στιγμή, καθώς και στο πρόσφατο παρελθόν, το Σύμπαν μας διαστέλλεται και ο ρυθμός αυτής της διαδικασίας αυξάνεται συνεχώς. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο προέκυψε η υπόθεση για την αντιβαρύτητα της σκοτεινής ενέργειας, καθώς η συνηθισμένη βαρυτική έλξη θα είχε μια επιβράδυνση στη διαδικασία της «ύφεσης των γαλαξιών», περιορίζοντας τον ρυθμό διαστολής του Σύμπαντος. Αυτό το φαινόμενο δεν έρχεται σε αντίθεση με τη γενική θεωρία της σχετικότητας, αλλά η σκοτεινή ενέργεια πρέπει να έχει αρνητική πίεση - μια ιδιότητα που καμία γνωστή επί του παρόντος ουσία δεν έχει.
Υποψήφιοι για το ρόλο της «Σκοτεινής Ενέργειας»
Η μάζα των γαλαξιών στο σμήνος Abel 2744 είναι μικρότερη από το 5 τοις εκατό της συνολικής του μάζας. Αυτό το αέριο είναι τόσο καυτό που λάμπει μόνο σε ακτίνες Χ (κόκκινο σε αυτήν την εικόνα). Η κατανομή της αόρατης σκοτεινής ύλης (η οποία αποτελεί περίπου το 75 τοις εκατό της μάζας του σμήνους) έχει μπλε χρώμα.
Ένας από τους υποτιθέμενους υποψήφιους για το ρόλο της σκοτεινής ενέργειας είναι το κενό, η ενεργειακή πυκνότητα του οποίου παραμένει αμετάβλητη κατά τη διάρκεια της διαστολής του Σύμπαντος και έτσι επιβεβαιώνει την αρνητική πίεση του κενού. Ένας άλλος υποτιθέμενος υποψήφιος είναι η «πεμπτουσία» - ένα μέχρι τώρα άγνωστο εξαιρετικά αδύναμο πεδίο που υποτίθεται ότι διέρχεται από ολόκληρο το Σύμπαν. Υπάρχουν επίσης και άλλοι πιθανοί υποψήφιοι, αλλά κανένας από αυτούς δεν έχει συμβάλει μέχρι στιγμής στο να ληφθεί μια ακριβής απάντηση στο ερώτημα: τι είναι η σκοτεινή ενέργεια; Αλλά είναι ήδη ξεκάθαρο ότι η σκοτεινή ενέργεια είναι κάτι εντελώς υπερφυσικό, παραμένοντας το κύριο μυστήριο της θεμελιώδης φυσικής του 21ου αιώνα.
Αναφέρεται στη «Θεωρία του Σύμπαντος»Σκοτεινή ύλη και σκοτεινή ενέργεια στο Σύμπαν
V. A. Rubakov,
Ινστιτούτο Πυρηνικής Έρευνας RAS, Μόσχα, Ρωσία1. Εισαγωγή
Η φυσική επιστήμη βρίσκεται τώρα στην αρχή ενός νέου, εξαιρετικά ενδιαφέροντος σταδίου της ανάπτυξής της. Είναι αξιοσημείωτο κυρίως επειδή η επιστήμη του μικρόκοσμου - η φυσική των στοιχειωδών σωματιδίων - και η επιστήμη του Σύμπαντος - η κοσμολογία - γίνονται μια ενιαία επιστήμη για τις θεμελιώδεις ιδιότητες του κόσμου γύρω μας. Χρησιμοποιώντας διαφορετικές μεθόδους, απαντούν στις ίδιες ερωτήσεις: με τι είδους ύλη είναι γεμάτο το Σύμπαν σήμερα; Ποια ήταν η εξέλιξή του στο παρελθόν; Ποιες διεργασίες συνέβησαν μεταξύ στοιχειωδών σωματιδίων στο πρώιμο Σύμπαν που τελικά οδήγησαν στην παρούσα κατάστασή του; Αν σχετικά πρόσφατα η συζήτηση αυτού του είδους των ερωτήσεων σταμάτησε σε επίπεδο υποθέσεων, σήμερα υπάρχουν πολυάριθμα πειραματικά και παρατηρητικά δεδομένα που καθιστούν δυνατή την απόκτηση ποσοτικών (!) απαντήσεων σε αυτά τα ερωτήματα. Αυτό είναι ένα άλλο χαρακτηριστικό του τρέχοντος σταδίου: η κοσμολογία έχει γίνει ακριβής επιστήμη τα τελευταία 10-15 χρόνια. Ήδη σήμερα, τα δεδομένα κοσμολογίας παρατηρήσεων είναι εξαιρετικά ακριβή. Ακόμη περισσότερες πληροφορίες για το σύγχρονο και πρώιμο Σύμπαν θα ληφθούν τα επόμενα χρόνια.
Τα πρόσφατα κοσμολογικά δεδομένα απαιτούν μια ριζική προσθήκη στις σύγχρονες ιδέες για τη δομή της ύλης και τις θεμελιώδεις αλληλεπιδράσεις των στοιχειωδών σωματιδίων. Σήμερα γνωρίζουμε τα πάντα ή σχεδόν τα πάντα για τα «δομικά στοιχεία» από τα οποία αποτελείται η συνηθισμένη ύλη - άτομα, ατομικοί πυρήνες, πρωτόνια και νετρόνια που αποτελούν τους πυρήνες - και πώς αυτά τα «δομικά στοιχεία» αλληλεπιδρούν μεταξύ τους σε αποστάσεις έως και 1 /1000 μέγεθος του ατομικού πυρήνα (Εικ. 1). Αυτή η γνώση αποκτήθηκε ως αποτέλεσμα πολλών ετών πειραματικής έρευνας, κυρίως σε επιταχυντές, και θεωρητικής κατανόησης αυτών των πειραμάτων. Τα κοσμολογικά δεδομένα υποδεικνύουν την ύπαρξη νέων τύπων σωματιδίων που δεν έχουν ακόμη ανακαλυφθεί υπό γήινες συνθήκες και αποτελούν «σκοτεινή ύλη» στο Σύμπαν. Πιθανότατα, μιλάμε για ένα ολόκληρο στρώμα νέων φαινομένων στη φυσική του μικροκόσμου και είναι πολύ πιθανό αυτό το στρώμα φαινομένων να ανακαλυφθεί σε γήινα εργαστήρια στο εγγύς μέλλον.
Ένα ακόμη πιο εκπληκτικό αποτέλεσμα της παρατηρητικής κοσμολογίας ήταν η ένδειξη της ύπαρξης μιας εντελώς νέας μορφής ύλης - της «σκοτεινής ενέργειας».
Ποιες είναι οι ιδιότητες της σκοτεινής ύλης και της σκοτεινής ενέργειας; Ποια κοσμολογικά δεδομένα δείχνουν την ύπαρξή τους; Τι σημαίνει από τη σκοπιά της φυσικής του μικροκόσμου; Ποιες είναι οι προοπτικές για τη μελέτη της σκοτεινής ύλης και της σκοτεινής ενέργειας σε επίγειες συνθήκες; Η διάλεξη που προσφέρεται στην προσοχή σας είναι αφιερωμένη σε αυτές τις ερωτήσεις.
2. Διαστελλόμενο Σύμπαν
Υπάρχουν μια σειρά από γεγονότα που μιλούν για τις ιδιότητες του Σύμπαντος σήμερα και στο σχετικά πρόσφατο παρελθόν.
Σύμπαν ως σύνολο ομοιογενής: Όλες οι περιοχές στο Σύμπαν φαίνονται ίδιες. Φυσικά, αυτό δεν ισχύει για μικρές περιοχές: υπάρχουν περιοχές όπου υπάρχουν πολλά αστέρια - αυτοί είναι γαλαξίες. Υπάρχουν περιοχές όπου υπάρχουν πολλοί γαλαξίες - αυτά είναι σμήνη γαλαξιών. Υπάρχουν επίσης περιοχές όπου υπάρχουν λίγοι γαλαξίες - πρόκειται για γιγάντια κενά. Αλλά περιοχές 300 εκατομμυρίων ετών φωτός ή μεγαλύτερες φαίνονται όλες ίδιες. Αυτό αποδεικνύεται ξεκάθαρα από αστρονομικές παρατηρήσεις, οι οποίες οδήγησαν σε έναν «χάρτη» του Σύμπαντος σε αποστάσεις περίπου 10 δισεκατομμυρίων ετών φωτός από εμάς. Πρέπει να ειπωθεί ότι αυτός ο «χάρτης» χρησιμεύει ως πηγή εξαιρετικά πολύτιμων πληροφοριών για το σύγχρονο Σύμπαν, καθώς μας επιτρέπει να προσδιορίσουμε σε ποσοτικό επίπεδο πώς ακριβώς κατανέμεται η ύλη στο Σύμπαν.
Επί ρύζι. 2εμφανίζεται ένα κομμάτι αυτού του χάρτη, που καλύπτει έναν σχετικά μικρό όγκο του Σύμπαντος. Μπορεί να φανεί ότι υπάρχουν αρκετά μεγάλες δομές στο Σύμπαν, αλλά γενικά οι γαλαξίες είναι «διασπαρμένοι» ομοιόμορφα σε αυτό.
Σύμπαν επεκτείνεται: Οι γαλαξίες απομακρύνονται ο ένας από τον άλλο. Το διάστημα εκτείνεται προς όλες τις κατευθύνσεις και όσο πιο μακριά είναι αυτός ή ο άλλος γαλαξίας από εμάς, τόσο πιο γρήγορα απομακρύνεται από εμάς. Σήμερα ο ρυθμός αυτής της επέκτασης είναι μικρός: όλες οι αποστάσεις θα διπλασιαστούν σε περίπου 15 δισεκατομμύρια χρόνια, αλλά προηγουμένως ο ρυθμός επέκτασης ήταν πολύ μεγαλύτερος. Η πυκνότητα της ύλης στο Σύμπαν μειώνεται με την πάροδο του χρόνου, και στο μέλλον το Σύμπαν θα γίνεται όλο και πιο σπάνιο. Αντίθετα, το Σύμπαν παλαιότερα ήταν πολύ πιο πυκνό από ό,τι είναι τώρα. Η διαστολή του Σύμπαντος αποδεικνύεται άμεσα από το «κοκκίνισμα» του φωτός που εκπέμπεται από μακρινούς γαλαξίες ή φωτεινά αστέρια: λόγω της γενικής έκτασης του διαστήματος, το μήκος κύματος του φωτός αυξάνεται καθώς πετά προς εμάς. Ήταν αυτό το φαινόμενο που ανακαλύφθηκε από τον E. Hubble το 1927 και χρησίμευσε ως παρατηρητική απόδειξη της διαστολής του Σύμπαντος, που είχε προβλεφθεί τρία χρόνια νωρίτερα από τον Alexander Friedman.
Είναι αξιοσημείωτο ότι τα σύγχρονα δεδομένα παρατήρησης καθιστούν δυνατή τη μέτρηση όχι μόνο του ρυθμού διαστολής του Σύμπαντος αυτή τη στιγμή, αλλά και τον εντοπισμό του ρυθμού διαστολής του στο παρελθόν. Θα μιλήσουμε για τα αποτελέσματα αυτών των μετρήσεων και τα μακροπρόθεσμα συμπεράσματα που προκύπτουν από αυτές. Εδώ θα πούμε τα εξής: το ίδιο το γεγονός της διαστολής του Σύμπαντος, μαζί με τη θεωρία της βαρύτητας - τη γενική θεωρία της σχετικότητας - δείχνει ότι στο παρελθόν το Σύμπαν ήταν εξαιρετικά πυκνό και επεκτεινόταν εξαιρετικά γρήγορα. Αν εντοπίσουμε την εξέλιξη του Σύμπαντος πίσω στο παρελθόν χρησιμοποιώντας τους γνωστούς νόμους της φυσικής, θα καταλήξουμε στο συμπέρασμα ότι αυτή η εξέλιξη ξεκίνησε με τη Μεγάλη Έκρηξη. σε αυτό το σημείο, η ύλη στο σύμπαν ήταν τόσο πυκνή και η βαρυτική αλληλεπίδραση τόσο ισχυρή που οι γνωστοί νόμοι της φυσικής δεν ίσχυαν. Από τότε έχουν περάσει 14 δισεκατομμύρια χρόνια, αυτή είναι η εποχή του σύγχρονου Σύμπαντος.
Το Σύμπαν είναι «θερμό»: περιέχει ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία που χαρακτηρίζεται από θερμοκρασία T = 2,725 βαθμούς Κέλβιν (απολείμματα φωτόνια, που σήμερα αντιπροσωπεύουν ραδιοκύματα). Φυσικά, αυτή η θερμοκρασία σήμερα είναι χαμηλή (χαμηλότερη από τη θερμοκρασία του υγρού ηλίου), αλλά αυτό δεν συνέβαινε πολύ στο παρελθόν. Καθώς το Σύμπαν διαστέλλεται, ψύχεται, έτσι ώστε στα πρώτα στάδια της εξέλιξής του, η θερμοκρασία, καθώς και η πυκνότητα της ύλης, ήταν πολύ υψηλότερα από ό,τι είναι σήμερα. Στο παρελθόν, το Σύμπαν ήταν ζεστό, πυκνό και ταχέως διαστελλόμενο.
Η φωτογραφία που εμφανίζεται στο ρύζι. 3 , οδήγησε σε αρκετά σημαντικά και απροσδόκητα συμπεράσματα. Πρώτον, κατέστησε δυνατό να διαπιστωθεί ότι ο τρισδιάστατος χώρος μας είναι Ευκλείδειος με καλό βαθμό ακρίβειας: το άθροισμα των γωνιών ενός τριγώνου σε αυτόν είναι ίσο με 180 μοίρες, ακόμη και για τρίγωνα με πλευρές των οποίων τα μήκη είναι συγκρίσιμα με μέγεθος του ορατού μέρους του Σύμπαντος, δηλαδή συγκρίσιμο με 14 δισεκατομμύρια έτη φωτός. Σε γενικές γραμμές, η γενική θεωρία της σχετικότητας επιτρέπει ότι ο χώρος μπορεί να μην είναι Ευκλείδειος, αλλά καμπύλος. δεδομένα παρατήρησης δείχνουν ότι αυτό δεν ισχύει (τουλάχιστον για την περιοχή μας στο Σύμπαν). Η μέθοδος για τη μέτρηση του «αθροίσματος των γωνιών τριγώνου» σε κλίμακες κοσμολογικής απόστασης είναι η εξής. Είναι δυνατός ο αξιόπιστος υπολογισμός του χαρακτηριστικού χωρικού μεγέθους των περιοχών όπου η θερμοκρασία διαφέρει από τον μέσο όρο: τη στιγμή της μετάβασης πλάσματος-αερίου, αυτό το μέγεθος καθορίζεται από την ηλικία του Σύμπαντος, δηλαδή είναι ανάλογο με 300 χιλιάδες φως χρόνια. Το παρατηρούμενο γωνιακό μέγεθος αυτών των περιοχών εξαρτάται από τη γεωμετρία του τρισδιάστατου χώρου, γεγονός που καθιστά δυνατό να διαπιστωθεί ότι αυτή η γεωμετρία είναι Ευκλείδεια.
Στην περίπτωση της Ευκλείδειας γεωμετρίας του τρισδιάστατου χώρου, η γενική θεωρία της σχετικότητας συνδέει ξεκάθαρα τον ρυθμό διαστολής του Σύμπαντος με το συνολικό πυκνότητα όλων των μορφών ενέργειας και, όπως και στη θεωρία της βαρύτητας του Νεύτωνα, η ταχύτητα της περιστροφής της Γης γύρω από τον Ήλιο καθορίζεται από τη μάζα του Ήλιου. Ο μετρούμενος ρυθμός διαστολής αντιστοιχεί στη συνολική ενεργειακή πυκνότητα στο σύγχρονο Σύμπαν
Όσον αφορά την πυκνότητα μάζας (καθώς η ενέργεια I σχετίζεται με τη μάζα από τη σχέση μι = mσ 2 ) αυτός ο αριθμός είναι
Εάν η ενέργεια στο Σύμπαν καθοριζόταν εξ ολοκλήρου από την υπόλοιπη ενέργεια της συνηθισμένης ύλης, τότε κατά μέσο όρο θα υπήρχαν 5 πρωτόνια ανά κυβικό μέτρο στο Σύμπαν. Θα δούμε, ωστόσο, ότι υπάρχει πολύ λιγότερο συνηθισμένη ύλη στο Σύμπαν.
Δεύτερον, από τη φωτογραφία ρύζι. 3 είναι δυνατόν να διαπιστωθεί τι ήταν μέγεθος(εύρος) ανομοιογένειεςθερμοκρασία και πυκνότητα στο πρώιμο Σύμπαν - ήταν 10 –4 –10 –5 από τις μέσες τιμές. Από αυτές τις ανομοιογένειες πυκνότητας προέκυψαν οι γαλαξίες και τα σμήνη γαλαξιών: περιοχές με υψηλότερες πυκνότητες προσέλκυσαν την περιβάλλουσα ύλη λόγω βαρυτικών δυνάμεων, έγιναν ακόμη πιο πυκνές και τελικά σχημάτισαν γαλαξίες.
Δεδομένου ότι οι αρχικές ανομοιογένειες πυκνότητας είναι γνωστές, η διαδικασία σχηματισμού γαλαξιών μπορεί να υπολογιστεί και το αποτέλεσμα να συγκριθεί με την παρατηρούμενη κατανομή των γαλαξιών στο Σύμπαν. Αυτός ο υπολογισμός είναι συνεπής με τις παρατηρήσεις μόνο αν υποθέσουμε ότι εκτός από τη συνηθισμένη ύλη, υπάρχει και άλλος τύπος ύλης στο Σύμπαν - σκοτεινή ύλη, του οποίου η συμβολή στη συνολική ενεργειακή πυκνότητα σήμερα είναι περίπου 25%.
Ένα άλλο στάδιο στην εξέλιξη του Σύμπαντος αντιστοιχεί σε ακόμη παλαιότερες εποχές, από 1 έως 200 δευτερόλεπτα (!) από τη στιγμή της Μεγάλης Έκρηξης, όταν η θερμοκρασία του Σύμπαντος έφτασε τους δισεκατομμύρια βαθμούς. Αυτή τη στιγμή, θερμοπυρηνικές αντιδράσεις συνέβησαν στο Σύμπαν, παρόμοιες με τις αντιδράσεις που συμβαίνουν στο κέντρο του Ήλιου ή σε μια θερμοπυρηνική βόμβα. Ως αποτέλεσμα αυτών των αντιδράσεων, ορισμένα πρωτόνια συνδέθηκαν με νετρόνια και σχημάτισαν ελαφρούς πυρήνες - τους πυρήνες του ηλίου, του δευτερίου και του λιθίου-7. Ο αριθμός των ελαφρών πυρήνων που σχηματίζονται μπορεί να υπολογιστεί, ενώ η μόνη άγνωστη παράμετρος είναι η πυκνότητα του αριθμού των πρωτονίων στο Σύμπαν (το τελευταίο, φυσικά, μειώνεται λόγω της διαστολής του Σύμπαντος, αλλά οι τιμές του σε διαφορετικούς χρόνους σχετίζονται απλώς μεταξύ τους).
Δίνεται μια σύγκριση αυτού του υπολογισμού με την παρατηρούμενη ποσότητα φωτεινών στοιχείων στο Σύμπαν ρύζι. 4 : οι γραμμές αντιπροσωπεύουν τα αποτελέσματα των θεωρητικών υπολογισμών που εξαρτώνται από μία μόνο παράμετρο - την πυκνότητα της συνηθισμένης ύλης (βαρυόνια), και τα ορθογώνια - δεδομένα παρατήρησης. Είναι αξιοσημείωτο ότι υπάρχει συμφωνία και για τους τρεις ελαφρούς πυρήνες (ήλιο-4, δευτέριο και λίθιο-7). Υπάρχει επίσης συμφωνία με τα δεδομένα για την κοσμική ακτινοβολία υποβάθρου μικροκυμάτων (που φαίνεται με μια κάθετη λωρίδα στο Σχήμα 4, που ονομάζεται CMB - Cosmic Microwave Background). Αυτή η συμφωνία δείχνει ότι η γενική θεωρία της σχετικότητας και οι γνωστοί νόμοι της πυρηνικής φυσικής περιγράφουν σωστά το Σύμπαν σε ηλικία 1–200 δευτερολέπτων, όταν η ύλη σε αυτό είχε θερμοκρασία ενός δισεκατομμυρίου βαθμών ή μεγαλύτερη. Είναι σημαντικό για εμάς ότι όλα αυτά τα δεδομένα οδηγούν στο συμπέρασμα ότι η πυκνότητα μάζας της συνηθισμένης ύλης στο σύγχρονο Σύμπαν είναι
δηλαδή η συνηθισμένη ύλη συνεισφέρει μόνο το 5% στη συνολική ενεργειακή πυκνότητα στο Σύμπαν.
4. Ενεργειακό ισοζύγιο στο σύγχρονο Σύμπαν
Έτσι, το μερίδιο της συνηθισμένης ύλης (πρωτόνια, ατομικοί πυρήνες, ηλεκτρόνια) στη συνολική ενέργεια στο σύγχρονο Σύμπαν είναι μόνο 5%. Εκτός από τη συνηθισμένη ύλη, το Σύμπαν περιέχει επίσης λείψανα νετρίνας - περίπου 300 νετρίνα όλων των τύπων ανά κυβικό εκατοστό. Η συμβολή τους στη συνολική ενέργεια (μάζα) στο Σύμπαν είναι μικρή, αφού οι μάζες των νετρίνων είναι μικρές, και σίγουρα δεν υπερβαίνει το 3%. Το υπόλοιπο 90-95% της συνολικής ενέργειας στο Σύμπαν είναι «αυτό που είναι άγνωστο». Επιπλέον, αυτό το «άγνωστο τι» αποτελείται από δύο φατρίες - τη σκοτεινή ύλη και τη σκοτεινή ενέργεια και, όπως απεικονίζεται στο ρύζι. 5 .
Ταυτόχρονα, η ύλη στα αστέρια εξακολουθεί να είναι 10 φορές μικρότερη. Η συνηθισμένη ύλη βρίσκεται κυρίως σε νέφη αερίου.
5. Σκοτεινή ύλη
Η σκοτεινή ύλη είναι παρόμοια με τη συνηθισμένη ύλη με την έννοια ότι είναι ικανή να συγκεντρώνεται σε συστάδες (το μέγεθος, ας πούμε, ενός γαλαξία ή σμήνος γαλαξιών) και συμμετέχει στις βαρυτικές αλληλεπιδράσεις με τον ίδιο τρόπο όπως η συνηθισμένη ύλη. Πιθανότατα, αποτελείται από νέα σωματίδια που δεν έχουν ακόμη ανακαλυφθεί σε επίγειες συνθήκες.
Εκτός από τα κοσμολογικά δεδομένα, οι μετρήσεις του βαρυτικού πεδίου σε σμήνη γαλαξιών και σε γαλαξίες υποστηρίζουν την ύπαρξη σκοτεινής ύλης. Υπάρχουν διάφοροι τρόποι μέτρησης του βαρυτικού πεδίου σε σμήνη γαλαξιών, ένας από τους οποίους είναι ο βαρυτικός φακός, που απεικονίζεται στο ρύζι. 6 .
Το βαρυτικό πεδίο του σμήνος κάμπτει τις ακτίνες φωτός που εκπέμπονται από τον γαλαξία που βρίσκεται πίσω από το σμήνος, δηλαδή το βαρυτικό πεδίο λειτουργεί σαν φακός. Σε αυτήν την περίπτωση, μερικές φορές εμφανίζονται πολλές εικόνες αυτού του μακρινού γαλαξία. στο αριστερό μισό του Σχ. 6 είναι μπλε. Η κάμψη του φωτός εξαρτάται από την κατανομή της μάζας στο σύμπλεγμα, ανεξάρτητα από το ποια σωματίδια δημιουργούν αυτή τη μάζα. Η κατανομή μάζας που αποκαταστάθηκε με αυτόν τον τρόπο φαίνεται στο δεξί μισό του Σχ. 6 σε μπλε? είναι σαφές ότι διαφέρει πολύ από την κατανομή της φωτεινής ουσίας. Οι μάζες των σμηνών γαλαξιών που μετρήθηκαν με αυτόν τον τρόπο είναι σύμφωνες με το γεγονός ότι η σκοτεινή ύλη συμβάλλει περίπου στο 25% στη συνολική ενεργειακή πυκνότητα στο Σύμπαν. Ας θυμηθούμε ότι αυτός ο ίδιος αριθμός προκύπτει από τη σύγκριση της θεωρίας του σχηματισμού δομών (γαλαξίες, σμήνη) με παρατηρήσεις.
Η σκοτεινή ύλη υπάρχει και στους γαλαξίες. Αυτό προκύπτει και πάλι από μετρήσεις του βαρυτικού πεδίου, τώρα στους γαλαξίες και στα περίχωρά τους. Όσο ισχυρότερο είναι το βαρυτικό πεδίο, τόσο πιο γρήγορα περιστρέφονται τα αστέρια και τα σύννεφα αερίου γύρω από τον γαλαξία, επομένως η μέτρηση των ρυθμών περιστροφής ανάλογα με την απόσταση από το κέντρο του γαλαξία καθιστά δυνατή την ανακατασκευή της κατανομής της μάζας σε αυτόν. Αυτό απεικονίζεται στο ρύζι. 7 : καθώς απομακρυνόμαστε από το κέντρο του γαλαξία, η ταχύτητα της περιστροφής δεν μειώνεται, γεγονός που δείχνει ότι στον γαλαξία, συμπεριλαμβανομένου και μακριά από το φωτεινό τμήμα του, υπάρχει μη φωτεινή, σκοτεινή ύλη. Στον Γαλαξία μας κοντά στον Ήλιο, η μάζα της σκοτεινής ύλης είναι περίπου ίση με τη μάζα της συνηθισμένης ύλης.
Τι είναι τα σωματίδια της σκοτεινής ύλης; Είναι σαφές ότι αυτά τα σωματίδια δεν πρέπει να διασπώνται σε άλλα, ελαφρύτερα σωματίδια, διαφορετικά θα διασπώνται κατά τη διάρκεια της ύπαρξης του Σύμπαντος. Το γεγονός αυτό από μόνο του δείχνει ότι στη φύση υπάρχει νέος, δεν έχει ανοίξει ακόμα νόμος διατήρησης, που αποτρέπει τη διάσπαση αυτών των σωματιδίων. Η αναλογία εδώ είναι με τον νόμο της διατήρησης του ηλεκτρικού φορτίου: ένα ηλεκτρόνιο είναι το ελαφρύτερο σωματίδιο με ηλεκτρικό φορτίο και γι' αυτό δεν διασπάται σε ελαφρύτερα σωματίδια (για παράδειγμα, νετρίνα και φωτόνια). Επιπλέον, τα σωματίδια της σκοτεινής ύλης αλληλεπιδρούν εξαιρετικά ασθενώς με την ύλη μας, διαφορετικά θα είχαν ήδη ανακαλυφθεί σε γήινα πειράματα. Τότε αρχίζει η περιοχή των υποθέσεων. Η πιο εύλογη (αλλά μακριά από τη μοναδική!) υπόθεση φαίνεται να είναι ότι τα σωματίδια της σκοτεινής ύλης είναι 100-1000 φορές βαρύτερα από ένα πρωτόνιο και ότι η αλληλεπίδρασή τους με τη συνηθισμένη ύλη είναι συγκρίσιμη σε ένταση με την αλληλεπίδραση των νετρίνων. Είναι μέσα στο πλαίσιο αυτής της υπόθεσης ότι η σύγχρονη πυκνότητα της σκοτεινής ύλης βρίσκει μια απλή εξήγηση: τα σωματίδια της σκοτεινής ύλης γεννήθηκαν και εκμηδενίστηκαν εντατικά στο πολύ πρώιμο Σύμπαν σε εξαιρετικά υψηλές θερμοκρασίες (περίπου 10-15 βαθμούς) και μερικά από αυτά έχουν επιβιώσει μέχρι σήμερα. Δεδομένων των καθορισμένων παραμέτρων αυτών των σωματιδίων, ο τρέχων αριθμός τους στο Σύμπαν αποδεικνύεται ότι είναι ακριβώς αυτό που χρειάζεται.
Μπορούμε να περιμένουμε την ανακάλυψη σωματιδίων σκοτεινής ύλης στο εγγύς μέλλον υπό γήινες συνθήκες; Εφόσον σήμερα δεν γνωρίζουμε τη φύση αυτών των σωματιδίων, είναι αδύνατο να απαντήσουμε σε αυτό το ερώτημα εντελώς ξεκάθαρα. Ωστόσο, οι προοπτικές φαίνονται πολύ αισιόδοξες.
Υπάρχουν διάφοροι τρόποι αναζήτησης σωματιδίων σκοτεινής ύλης. Ένα από αυτά σχετίζεται με πειράματα σε μελλοντικούς επιταχυντές και επιταχυντές υψηλής ενέργειας. Εάν τα σωματίδια της σκοτεινής ύλης είναι πράγματι 100-1000 φορές βαρύτερα από ένα πρωτόνιο, τότε θα γεννηθούν σε συγκρούσεις συνηθισμένων σωματιδίων που επιταχύνονται σε επιταχυντές σε υψηλές ενέργειες (οι ενέργειες που επιτυγχάνονται σε υπάρχοντες επιταχυντές δεν αρκούν για αυτό). Οι άμεσες προοπτικές εδώ συνδέονται με τον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων (LHC), που κατασκευάζεται στο διεθνές κέντρο CERN κοντά στη Γενεύη, ο οποίος θα παράγει συγκρουόμενες δέσμες πρωτονίων με ενέργεια 7x7 Τεραηλεκτρονβολτ. Πρέπει να ειπωθεί ότι, σύμφωνα με τις σημερινές δημοφιλείς υποθέσεις, τα σωματίδια της σκοτεινής ύλης είναι μόνο ένας εκπρόσωπος μιας νέας οικογένειας στοιχειωδών σωματιδίων, έτσι ώστε μαζί με την ανακάλυψη των σωματιδίων της σκοτεινής ύλης, μπορεί κανείς να ελπίζει στην ανακάλυψη μιας ολόκληρης κατηγορίας νέων σωματίδια και νέες αλληλεπιδράσεις σε επιταχυντές. Η κοσμολογία υποδηλώνει ότι ο κόσμος των στοιχειωδών σωματιδίων απέχει πολύ από το να εξαντληθεί από τα «δομικά στοιχεία» που είναι γνωστά σήμερα!
Ένας άλλος τρόπος είναι να ανιχνεύσουμε σωματίδια σκοτεινής ύλης που πετούν γύρω μας. Δεν υπάρχει σε καμία περίπτωση μικρός αριθμός από αυτά: με μάζα ίση με 1000 φορές τη μάζα ενός πρωτονίου, θα πρέπει να υπάρχουν 1000 από αυτά τα σωματίδια εδώ και τώρα ανά κυβικό μέτρο. Το πρόβλημα είναι ότι αλληλεπιδρούν εξαιρετικά ασθενώς με τα συνηθισμένα σωματίδια· η ουσία τους είναι διαφανής. Ωστόσο, τα σωματίδια της σκοτεινής ύλης περιστασιακά συγκρούονται με ατομικούς πυρήνες και αυτές οι συγκρούσεις μπορούν να ανιχνευθούν ελπίζουμε. Ψάξτε προς αυτή την κατεύθυνση
Τέλος, ένας άλλος τρόπος συνδέεται με την καταγραφή των προϊόντων εξολόθρευσης των σωματιδίων της σκοτεινής ύλης μεταξύ τους. Αυτά τα σωματίδια θα πρέπει να συσσωρεύονται στο κέντρο της Γης και στο κέντρο του Ήλιου (η ύλη τους είναι σχεδόν διαφανής και μπορούν να πέσουν στη Γη ή στον Ήλιο). Εκεί εξαφανίζονται ο ένας τον άλλον και κατά τη διαδικασία σχηματίζονται άλλα σωματίδια, συμπεριλαμβανομένων των νετρίνων. Αυτά τα νετρίνα περνούν ελεύθερα από το πάχος της Γης ή του Ήλιου, και μπορούν να καταγραφούν από ειδικές εγκαταστάσεις - τηλεσκόπια νετρίνων. Ένα από αυτά τα τηλεσκόπια νετρίνων βρίσκεται στα βάθη της λίμνης Βαϊκάλης (NT-200, ρύζι. 8 ), ένα άλλο (AMANDA) - βαθιά στον πάγο στο Νότιο Πόλο.
Όπως φαίνεται στο ρύζι. 9 , ένα νετρίνο που προέρχεται, για παράδειγμα, από το κέντρο του Ήλιου, μπορεί με χαμηλή πιθανότητα να βιώσει αλληλεπίδραση στο νερό, με αποτέλεσμα να σχηματιστεί ένα φορτισμένο σωματίδιο (μιόνιο), το φως από το οποίο καταγράφεται. Δεδομένου ότι η αλληλεπίδραση των νετρίνων με την ύλη είναι πολύ ασθενής, η πιθανότητα ενός τέτοιου γεγονότος είναι μικρή και απαιτείται ένας πολύ μεγάλος ανιχνευτής όγκου. Τώρα έχει ξεκινήσει η κατασκευή ενός ανιχνευτή όγκου 1 κυβικού χιλιομέτρου στον Νότιο Πόλο.
Υπάρχουν και άλλες προσεγγίσεις για την αναζήτηση σωματιδίων της σκοτεινής ύλης, για παράδειγμα, η αναζήτηση των προϊόντων του αφανισμού τους στην κεντρική περιοχή του Γαλαξία μας. Ο χρόνος θα δείξει ποιο από όλα αυτά τα μονοπάτια θα οδηγήσει πρώτα στην επιτυχία, αλλά σε κάθε περίπτωση, η ανακάλυψη αυτών των νέων σωματιδίων και η μελέτη των ιδιοτήτων τους θα είναι το σημαντικότερο επιστημονικό επίτευγμα. Αυτά τα σωματίδια θα μας πουν για τις ιδιότητες του Σύμπαντος 10 -9 δευτερόλεπτα (ένα δισεκατομμυριοστό του δευτερολέπτου!) μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, όταν η θερμοκρασία του Σύμπαντος ήταν 10 15 μοίρες και τα σωματίδια της σκοτεινής ύλης αλληλεπιδρούσαν έντονα με το κοσμικό πλάσμα.
6. Σκοτεινή ενέργεια
Η σκοτεινή ενέργεια είναι μια πολύ πιο περίεργη ουσία από τη σκοτεινή ύλη. Αρχικά, δεν συγκεντρώνεται σε συστάδες, αλλά «απλώνεται» ομοιόμορφα σε όλο το Σύμπαν. Υπάρχει τόσο πολύ στους γαλαξίες και τα σμήνη γαλαξιών όσο και έξω από αυτά. Το πιο ασυνήθιστο πράγμα είναι ότι εγώ, κατά μία έννοια, δεν βιώνω τη σκοτεινή ενέργεια αντιβαρύτητα. Έχουμε ήδη πει ότι οι σύγχρονες αστρονομικές μέθοδοι μπορούν όχι μόνο να μετρήσουν τον τρέχοντα ρυθμό διαστολής του Σύμπαντος, αλλά και να καθορίσουν πώς έχει αλλάξει με την πάροδο του χρόνου. Έτσι, οι αστρονομικές παρατηρήσεις δείχνουν ότι σήμερα (και στο πρόσφατο παρελθόν) το Σύμπαν διαστέλλεται με επιταχυνόμενο ρυθμό: ο ρυθμός διαστολής αυξάνεται με το χρόνο. Υπό αυτή την έννοια, μπορούμε να μιλήσουμε για την αντιβαρύτητα: η συνηθισμένη βαρυτική έλξη θα επιβράδυνε την υποχώρηση των γαλαξιών, αλλά στο Σύμπαν μας, αποδεικνύεται ότι ισχύει το αντίθετο.
Αυτή η εικόνα, μιλώντας γενικά, δεν έρχεται σε αντίθεση με τη γενική θεωρία της σχετικότητας, αλλά για αυτό, η σκοτεινή ενέργεια πρέπει να έχει μια ειδική ιδιότητα - αρνητική πίεση. Αυτό το διακρίνει έντονα από τις συνηθισμένες μορφές ύλης. Δεν θα είναι υπερβολή να το πούμε αυτό η φύση της σκοτεινής ενέργειας είναι το κύριο μυστήριο της θεμελιώδης φυσικής του 21ου αιώνα.
Ένας από τους υποψήφιους για τον ρόλο της σκοτεινής ενέργειας είναι το κενό. Η ενεργειακή πυκνότητα του κενού δεν αλλάζει καθώς το Σύμπαν διαστέλλεται, και αυτό σημαίνει αρνητική πίεση κενού. Ένας άλλος υποψήφιος είναι ένα νέο εξαιρετικά αδύναμο πεδίο που διαπερνά ολόκληρο το Σύμπαν. Ο όρος «πεμπτουσία» χρησιμοποιείται για αυτό. Υπάρχουν και άλλοι υποψήφιοι, αλλά σε κάθε περίπτωση, ο εαυτός της σκοτεινής ενέργειας είναι κάτι εντελώς ασυνήθιστο.
Ένας άλλος τρόπος για να εξηγήσουμε την επιταχυνόμενη διαστολή του Σύμπαντος είναι να υποθέσουμε ότι οι ίδιοι οι νόμοι της βαρύτητας αλλάζουν σε κοσμολογικές αποστάσεις και κοσμολογικούς χρόνους. Αυτή η υπόθεση απέχει πολύ από το να είναι ακίνδυνη: οι προσπάθειες γενίκευσης της γενικής θεωρίας της σχετικότητας προς αυτή την κατεύθυνση συναντούν σοβαρές δυσκολίες.
Προφανώς, εάν μια τέτοια γενίκευση είναι καθόλου δυνατή, θα συσχετιστεί με την ιδέα της ύπαρξης πρόσθετων διαστάσεων του χώρου, εκτός από τις τρεις διαστάσεις που αντιλαμβανόμαστε στην καθημερινή εμπειρία.
Δυστυχώς, δεν υπάρχουν επί του παρόντος ορατοί τρόποι για άμεση πειραματική μελέτη της σκοτεινής ενέργειας κάτω από γήινες συνθήκες. Αυτό, φυσικά, δεν σημαίνει ότι νέες λαμπρές ιδέες προς αυτή την κατεύθυνση δεν μπορούν να εμφανιστούν στο μέλλον, αλλά σήμερα συνδέονται ελπίδες για αποσαφήνιση της φύσης της σκοτεινής ενέργειας και (ή, γενικότερα, οι λόγοι για την επιταχυνόμενη διαστολή του Σύμπαντος) αποκλειστικά με αστρονομικές παρατηρήσεις και με τη λήψη νέων ακριβέστερων κοσμολογικών δεδομένων. Πρέπει να μάθουμε λεπτομερώς πώς ακριβώς επεκτάθηκε το Σύμπαν σε ένα σχετικά αργό στάδιο της εξέλιξής του, και αυτό, ελπίζουμε, θα μας επιτρέψει να κάνουμε μια επιλογή μεταξύ διαφορετικών υποθέσεων.
Μιλάμε για παρατηρήσεις σουπερνόβα τύπου 1α.
Η μεταβολή της ενέργειας και με μεταβολή του όγκου καθορίζεται από την πίεση, Δ μι = -ΠΔ V. Καθώς το Σύμπαν διαστέλλεται, η ενέργεια του κενού αυξάνεται μαζί με τον όγκο (η ενεργειακή πυκνότητα είναι σταθερή), κάτι που είναι δυνατό μόνο εάν η πίεση κενού είναι αρνητική. Σημειώστε ότι τα αντίθετα σημάδια της πίεσης και της ενέργειας και του κενού προκύπτουν άμεσα από την αναλλοίωση του Lorentz.
7. Συμπέρασμα
Όπως συμβαίνει συχνά στην επιστήμη, οι θεαματικές εξελίξεις στη σωματιδιακή φυσική και την κοσμολογία έχουν εγείρει απροσδόκητα και θεμελιώδη ερωτήματα. Σήμερα δεν γνωρίζουμε τι αποτελεί το μεγαλύτερο μέρος της ύλης στο Σύμπαν. Μπορούμε μόνο να μαντέψουμε ποια φαινόμενα συμβαίνουν σε εξαιρετικά μικρές αποστάσεις και ποιες διεργασίες έλαβαν χώρα στο Σύμπαν στα πρώτα στάδια της εξέλιξής του. Είναι υπέροχο που πολλές από αυτές τις ερωτήσεις θα απαντηθούν στο άμεσο μέλλον - μέσα σε 10-15 χρόνια, και ίσως και νωρίτερα. Η εποχή μας είναι μια εποχή ριζικής αλλαγής στην άποψη της φύσης και οι κύριες ανακαλύψεις δεν έχουν έρθει ακόμη.
ΣΥΖΗΤΗΣΗ
18/04/2005 09:32 | rykov Μου άρεσε πολύ η διάλεξη του Valery Anatolyevich Rubakov. Είναι η πρώτη φορά που ακούω μια διάλεξη που δεν βασίζεται σε θεωρία, αλλά σε δεδομένα που παρατηρούνται. Είναι γνωστό ότι μπορεί να υπάρχουν αρκετές θεωρίες που εξηγούν φαινόμενα και μάλιστα έρχονται σε αντίθεση μεταξύ τους. Επιπλέον, τα δεδομένα που παρουσιάζονται ταιριάζουν στις υποθέσεις για τη φύση της βαρύτητας και της αντιβαρύτητας με τη μορφή του φορτίου και της δομής μαγνητικής μάζας του «κενού». Το πλεονάζον φορτίο του «κενού» είναι πηγή έλξης Coulomb μεταξύ σωμάτων ύλης και ταυτόχρονα πηγή απωθητικών δυνάμεων του ομώνυμου ηλεκτρικού φορτίου. Αυτή η απώθηση παρατηρείται με τη μορφή της διαστολής του Σύμπαντος - στην αρχή ήταν γρήγορη λόγω της υψηλής πυκνότητας φορτίου, τώρα είναι αργή λόγω της παρουσίας περίπου 2000 Coulombs/m^3. Στην υπόθεση ε, η «σκοτεινή» ύλη υπάρχει με τη μορφή ενός συνεχούς μαγνητικής μάζας ως πηγή μαζών πραγματικών σωματιδίων και ροών μαγνητικής επαγωγής.
18.04.2005 15:12 | grechishkin 18/04/2005 16:40 | Markab Η διάλεξη με εξέπληξε. Απλώς υπάρχει μεγάλο πρόβλημα με το υλικό παρατήρησης. Αφαίρεσαν τη σκοτεινή ύλη από τον αέρα για να εξηγήσουν την έλλειψη παρατηρούμενης μάζας στους γαλαξίες και στη συνέχεια εισήγαγαν τη σκοτεινή ενέργεια για να εξηγήσουν την παρατηρούμενη διαστολή του σύμπαντος. Οι ιδιότητες της σκοτεινής ύλης εξηγήθηκαν πολύ λογικά: δεν εισέρχεται σε ισχυρές αλληλεπιδράσεις (δηλαδή, δεν μπορεί να συνδυαστεί σε βαρύτερα στοιχεία), είναι ηλεκτρικά ουδέτερη, αλληλεπιδρά πολύ ασθενώς με τη συνηθισμένη ύλη (όπως τα νετρίνα είναι επομένως δύσκολο να εντοπιστεί ) και έχει πολύ μεγάλη μάζα ανάπαυσης. Ο ομιλητής μάλλον χρειαζόταν μια μεγάλη μάζα ηρεμίας για να εξηγήσει γιατί αυτό το σωματίδιο δεν είχε ανακαλυφθεί μέχρι τώρα. Απλώς δεν υπάρχουν ακόμα τέτοιοι επιταχυντές. Και αν υπήρχαν, σίγουρα θα το είχαν βρει. Χρειάζεστε κρυφή μάζα - αποκτήστε την. Η κατάσταση είναι όπως με τον αιθέρα παλιά.
Το υλικό παρατήρησης πράγματι δείχνει ότι το γαλαξιακό φωτοστέφανο περιέχει ύλη που δεν ανιχνεύεται από τα τηλεσκόπια. Η ερώτηση "Τι θα μπορούσε να είναι;" παραμένει ανοιχτό προς το παρόν, αλλά γιατί να εξηγηθεί το πρόβλημα της κρυφής μάζας μέσω μιας οικογένειας νέων σωματιδίων;
Σχετικά με τη σκοτεινή ενέργεια και. Η διαστολή του σύμπαντος είναι ένα παρατηρούμενο γεγονός που δεν έχει ακόμη εξηγηθεί, αλλά δεν είναι ούτε καινούργιο. Για να εξηγήσει τη διαστολή του σύμπαντος, ο συγγραφέας απαιτεί σκοτεινή ενέργεια. Μαθηματικά, ο Αϊνστάιν εισήγαγε την απώθηση της ύλης με τη μορφή του όρου λάμδα, αλλά τώρα φυσικά εξηγούμε τον όρο λάμδα με τη σκοτεινή ύλη. Το ένα ακατανόητο οδηγεί στο άλλο. Στη φιλοσοφία του Νεύτωνα, ο Θεός έπρεπε να εξηγήσει τη σταθερότητα των τροχιών των πλανητών, αφού διαφορετικά, λόγω της βαρύτητας, οι πλανήτες θα έπρεπε να πέσουν στον Ήλιο. Εδώ η σκοτεινή ενέργεια ονομάζεται Θεός.
Το ισοζύγιο ενέργειας στο σύγχρονο σύμπαν δεν φαίνεται λιγότερο ενδιαφέρον. Έτσι, λιγότερο από το 10% κατανέμεται σε όλη την ύλη, το 25% της ενέργειας κατανέμεται στα σωματίδια που εφευρέθηκαν από τον ομιλητή, και, λοιπόν, όλα τα άλλα είναι σκοτεινή ενέργεια. Όπως υπολόγισαν: το σύμπαν είναι Ευκλείδειο -> ο ρυθμός διαστολής είναι γνωστός -> εφαρμόζουμε τη γενική σχετικότητα = λαμβάνουμε τη συνολική ενέργεια του Σύμπαντος.
Από αυτά που παραλάβαμε αφαιρέσαμε ενέργεια...18/04/2005 16:43 | Markab ΣΥΝΕΧΙΣΗ
Από αυτό που λήφθηκε, αφαιρέθηκε η ενέργεια της παρατηρούμενης ουσίας και η υπόλοιπη ενέργεια διαιρέθηκε μεταξύ της απωστικής δύναμης (σκοτεινή ενέργεια) και της μάζας που λείπει (σκοτεινή ύλη).
Ας ξεκινήσουμε με την Ευκλείδεια φύση του σύμπαντος. Η Ευκλείδεια φύση του Σύμπαντος πρέπει να αποδειχθεί με διάφορους ανεξάρτητους τρόπους. Η προτεινόμενη μέθοδος δεν είναι πειστική στο ότι η στιγμή της μετάπτωσης πλάσματος-αερίου του Σύμπαντος μπορεί να εκτιμηθεί στην καλύτερη περίπτωση με συντελεστή 2 προς τη μία ή την άλλη κατεύθυνση. Επομένως, θα υπάρξει Ευκλείδειο Σύμπαν αν το μέγεθος του κυττάρου ληφθεί ως 150 ή 600 χιλιάδες έτη φωτός; Πιθανότατα όχι. Αυτό σημαίνει ότι η γενική σχετικότητα δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την εκτίμηση της συνολικής ενέργειας στο Σύμπαν.19/04/2005 19:58 | rykov Σε οποιοδήποτε αποτέλεσμα των αντιεπιχειρημάτων του Mark, παρατηρούμε μια εκπληκτική σύμπτωση μεταξύ της «σκοτεινής» ύλης και του συνεχούς μαγνητικής μάζας, μεταξύ της «σκοτεινής» ενέργειας και της δομής φορτίου του «φυσικού κενού». Επομένως, θεωρώ μια νέα λέξη στην κοσμολογία ως σχεδόν άμεση επιβεβαίωση της διάδοσης του φωτός και της βαρύτητας στο διάστημα. Αυτή είναι μια πολύ καλή σύμπτωση.
19.04.2005 23:10 | Alex1998 Είναι εντάξει να τροφοδοτούμε τα αυτιά των ανθρώπων για «καταπληκτικές συμπτώσεις». Έχετε ήδη ξεχάσει πώς σας χτύπαγαν τη μύτη στο ru.science; Όχι μόνο δεν θα υπάρξει σύμπτωση με τη «σκοτεινή» ύλη, αλλά και με το μάθημα της σχολικής φυσικής.
Αν και η βολή σου είναι, φυσικά, σπάνια στην ασυνέπειά της... Και έχεις ήδη καταφέρει να μαλώσεις τον Μαλντασένα και να χαϊδέψεις τον Γκίνσμπουργκ στον ώμο...
06/10/2005 15:15 | rykov Αυτός είναι ο Λουκιάνοφ;
Διαβάστε αυτό: "Speed of Gravity"
http://www.inauka.ru/blogs/artic le54362/print.html
Για την αυτοεκπαίδευσή σας. Γενικά η κατάσταση στη φυσική είναι πολύ περίεργη. Σ'αυτή την περίπτωση:
1. Η διάδοση του φωτός (EMW) είναι αδύνατη σε ένα κενό χωρίς ηλεκτρικά φορτία. Η Φυσική λέει το αντίθετο, έρχεται σε αντίθεση με την υλικότητα του Σύμπαντος. Αυτό είναι ίσως το κύριο ελάττωμα της φυσικής θεωρίας.
2. Το αξίωμα της σταθερότητας της ταχύτητας του φωτός για το Σύμπαν οδηγεί στην ακόλουθη παραμόρφωση της υλικότητας του κόσμου μας: την ανάγκη εισαγωγής χρονικής διαστολής για να εξηγηθούν τα παρατηρούμενα φαινόμενα. Χωρίς αυτήν την εισαγωγή αλλαγών με την πάροδο του χρόνου, οποιαδήποτε ερμηνεία των πειραματικών δεδομένων είναι αδύνατη.
3. Η καμπυλότητα του χώρου ως μοντέλου βαρύτητας και αδράνειας οδηγεί επίσης στην άρνηση της υλικής βάσης της βαρύτητας. Σε αυτή την περίπτωση, παραβιάζεται η καθολική τιμή του αριθμού pi στη φυσική, η οποία πραγματοποιείται μόνο σε μη καμπύλο χώρο.Αυτές είναι ίσως οι κύριες παρανοήσεις στη φυσική. Όλα τα άλλα μπορούν να εκληφθούν ως το κόστος της αυξανόμενης κατανόησης στη δομή του κόσμου. Η όλη πολυπλοκότητα της κατάστασης του ιδεαλισμού στη φυσική οφείλεται στο γεγονός ότι τα αποτελέσματα των παρατηρήσεων και των πειραμάτων «επιβεβαιώνουν» τις φυσικές θεωρίες. Το πρόβλημα έγκειται στον τρόπο ερμηνείας των παρατηρήσεων και των πειραμάτων, που πρέπει να είναι διαφορετικός στην περίπτωση της πλάνης και της αλήθειας της θεωρίας. Τα δοκίμια κάνουν μια προσπάθεια σωστής ερμηνείας στη φυσική, αντιπαραθέτοντας ερμηνείες από μη υλιστικές θέσεις. Επομένως, η δεύτερη (επαρκής) προϋπόθεση κάθε φυσικής θεωρίας πρέπει να είναι η υλιστική της εγκυρότητα. Για παράδειγμα, όλες οι αναφορές στη δυνατότητα μετάδοσης φυσικών αλληλεπιδράσεων ή μετάδοσης των λεγόμενων φυσικών πεδίων στο κενό στερούνται υλικής βάσης. Οι αντίστοιχες ενότητες της θεωρητικής φυσικής πρέπει να διορθωθούν λαμβάνοντας υπόψη την υλικότητα του κόσμου.
20/04/2005 12:07 | Markab Εκτός από όσα έχουν ήδη ειπωθεί, στις συζητήσεις του συγγραφέα για τη σκοτεινή ύλη, η έκθεση περιέχει ένα ακόμη «σκοτεινό μέρος».
1) Από τα αποτελέσματα της παρατήρησης, βλ. 7 της έκθεσης, προκύπτει ότι η μετρούμενη ταχύτητα περιστροφής των άστρων με απόσταση από τον γαλαξιακό πυρήνα αποδεικνύεται υψηλότερη από την υπολογιζόμενη. Στο Σχ. 7 ονομάζονται «παρατηρήσεις» και «χωρίς σκοτεινή ύλη» (Δυστυχώς, το μέγιστο της καμπύλης «παρατήρησης» δεν εμφανίζεται, η ~λογαριθμική ανάπτυξή της είναι ορατή). Ο συγγραφέας εξηγεί την παρατηρούμενη «αυξημένη» ταχύτητα από την παρουσία της σκοτεινής ύλης στον γαλαξία μας. Στο Σχ. Το Σχήμα 6 (δεξιά) παρέχει ένα παράδειγμα ανακατασκευής του βαρυτικού πεδίου από την παρατήρηση του μικροφακού στο Σχ. 6 (αριστερά). Το βαρυτικό πεδίο που προκύπτει είναι το συνολικό πεδίο, στο οποίο συμβάλλουν τόσο η παρατηρούμενη ύλη όσο και η σκοτεινή ύλη. Από το Σχ. 6 (δεξιά) προκύπτει ότι η σκοτεινή ύλη κατανέμεται σε όλο τον γαλαξία με τον ίδιο τρόπο όπως η συνηθισμένη ύλη - συγκεντρώνεται μαζί με την ορατή ύλη: στον γαλαξιακό πυρήνα, τα αστρικά σμήνη, τα αστέρια και τα σκοτεινά σύννεφα.
2) Από το Σχ. 5 προκύπτει ότι η σκοτεινή ύλη είναι περίπου 5 φορές μεγαλύτερη από τη συνηθισμένη ύλη. Δηλαδή, είναι αυτή που συμβάλλει καθοριστικά στη βαρυτική αλληλεπίδραση. Αυτή η ύλη πρέπει να βρίσκεται στον Ήλιο και στη Γη και στον Δία κ.λπ.
3) Στο Ηλιακό Σύστημα η ταχύτητα των πλανητών με απόσταση από τον Ήλιο δεν αυξάνεται, αλλά μειώνεται. Επιπλέον, δεν υπάρχει τοπικό μέγιστο στις ταχύτητες πλανητών με απόσταση από τον Ήλιο. Γιατί είναι διαφορετικό στο Galaxy; Αντίφαση??
ΤΙ ΘΑ ΜΠΟΡΕΙ ΝΑ ΣΗΜΑΙΝΕΙ ΑΥΤΟ;
Α) Η σκοτεινή ύλη στην ερμηνεία του συγγραφέα ΔΕΝ ΥΠΑΡΧΕΙ. Προκειμένου να εξηγηθεί η «αυξημένη» ταχύτητα περιστροφής των άστρων στον γαλαξία, πρέπει κανείς να αναζητήσει τη συνηθισμένη ύλη, η οποία μπορεί να κρύβεται σε μοριακά νέφη, μαύρες τρύπες, ψυχμένα αστέρια νετρονίων και λευκούς νάνους.
Β) Η σκοτεινή ύλη στην ερμηνεία του συγγραφέα ΥΠΑΡΧΕΙ. Δεν το παρατηρούμε γιατί το έχουμε συνηθίσει. Παρεμπιπτόντως, ένας καλός τρόπος για να χάσετε βάρος, καλύτερος από κάθε Herbalife: αποσπάστε τη σκοτεινή ύλη και γίνετε 5 φορές πιο ελαφρύς!21/04/2005 13:42 | Markab Ας συνοψίσουμε τη συζήτηση για τη σκοτεινή ύλη. Η ερμηνεία της σκοτεινής ύλης με τον τρόπο που προτείνει ο ομιλητής οδηγεί αναπόφευκτα σε μια αναθεώρηση ολόκληρης της αστρικής εξέλιξης.
Έτσι, σύμφωνα με τις δηλώσεις του συγγραφέα, η σκοτεινή ύλη είναι: ένα σωματίδιο με μάζα 100-1000 μάζες ηρεμίας ενός πρωτονίου, το οποίο δεν έχει ηλεκτρικό φορτίο, συμμετέχει στη βαρυτική αλληλεπίδραση και δεν συμμετέχει σε ισχυρή αλληλεπίδραση. Αντιδρά ασθενώς με τη συνηθισμένη ύλη, όπως ένα νετρίνο. Υπακούει σε κάποιο είδος νόμου διατήρησης που αποτρέπει τη διάσπαση ενός τέτοιου σωματιδίου.
Η μάζα της σκοτεινής ύλης είναι περίπου 5 φορές η μάζα της συνηθισμένης ύλης. (Σύμφωνα με το ρεπορτάζ). Η σκοτεινή ύλη συγκεντρώνεται στα ίδια κέντρα με τη συνηθισμένη ύλη - τους πυρήνες των γαλαξιών, τα αστρικά σμήνη, τα αστέρια, τα νεφελώματα κ.λπ. (Σύμφωνα με το ρεπορτάζ).
ΑΣΤΡΟΦΥΣΙΚΕΣ ΣΥΝΕΠΕΙΕΣ (εισαγωγή της σκοτεινής ύλης)
1) Στα αστέρια πληρούνται οι συνθήκες ακτινοβολίας ισορροπίας με τη βαρύτητα. Η ακτινοβολία απελευθερώνεται ως αποτέλεσμα των πυρηνικών αντιδράσεων της ύλης του αστεριού. Η σκοτεινή ύλη που βρίσκεται σε ένα αστέρι το συμπιέζει βαρυτικά, αλλά δεν συμμετέχει σε πυρηνικές αντιδράσεις. Επομένως, η υποθετική εισαγωγή της σκοτεινής ύλης σε ένα αστέρι, με την προϋπόθεση ότι η μάζα του διατηρείται, οδηγεί στο γεγονός ότι η ποσότητα της ύλης που μπορεί να συμμετέχει σε πυρηνικές αντιδράσεις μειώνεται αρκετές φορές. Αυτό σημαίνει ότι η διάρκεια ζωής ενός αστεριού μειώνεται αρκετές φορές(!). Κάτι που δεν ισχύει, τουλάχιστον στο παράδειγμα του Ήλιου μας, που ευτυχώς υπάρχει για ~5 δισεκατομμύρια χρόνια και θα υπάρχει για το ίδιο χρονικό διάστημα.
2) Στη διαδικασία της εξέλιξης, η αναλογία της σκοτεινής ύλης στο αστέρι αυξάνεται, αφού σωματίδια με μάζα (100-1000 Mr) δεν θα φύγουν από το αστέρι ούτε από τον αστρικό άνεμο ούτε από την εκτίναξη του περιβλήματος. Επιπλέον, λόγω της μάζας της, η σκοτεινή ύλη θα συγκεντρωθεί στον πυρήνα του άστρου. Αυτό σημαίνει ότι στο τέλος της αστρικής εξέλιξης, όταν το αστέρι μετατρέπεται σε λευκό νάνο ή αστέρι νετρονίων, η συντριπτική πλειοψηφία της μάζας του πρέπει να αποτελείται από σκοτεινή ύλη! (Επιπλέον, δεν είναι γνωστό σε ποια στατιστικά υπακούει (ΤΜ) και ποιες ιδιότητες έχει.) Και αυτό με τη σειρά του θα πρέπει να αλλάξει το όριο...21/04/2005 13:44 | Markab Και αυτό με τη σειρά του θα αλλάξει το όριο Chandrasekhar σε λευκούς νάνους και το όριο Openheimer-Volkoff σε αστέρια νετρονίων. Ωστόσο, δεν παρατηρείται πειραματικά καμία μετατόπιση της μάζας του ορίου λευκού νάνου-νετρονίου του Τσαντρασεκάρ.
Και τα δύο αυτά επιχειρήματα για άλλη μια φορά μας πείθουν ότι απλά δεν υπάρχει σκοτεινή ύλη στην ερμηνεία του κ. Rubakov.21/04/2005 22:18 | Algen 27/04/2005 10:10 | Markab Η διαδικασία της συμπύκνωσης της ύλης δεν εξαρτάται από την απόλυτη ταχύτητα της ύλης (την ταχύτητα περιστροφής γύρω από τον γαλαξιακό πυρήνα), αλλά από τη σχετική, δηλ. την ταχύτητα με την οποία κινούνται τα σωματίδια της σκοτεινής ύλης σε σχέση με τη συνηθισμένη ύλη. Όσο για την απόλυτη τιμή της ταχύτητας των 100-200 km/s, αυτή η τιμή δεν είναι μεγάλη. Για παράδειγμα, η ταχύτητα της ύλης που κινείται γύρω από τον πυρήνα στην περιοχή του Ήλιου είναι περίπου 250 km/s, κάτι που δεν παρεμβαίνει σε καμία περίπτωση στη διαδικασία σχηματισμού άστρων.
20/04/2005 00:33 | φωνή Αγαπητέ κύριε Rubakov! Διάβασα τη διάλεξή σας με ενδιαφέρον, για την οποία είμαι πολύ ευγνώμων. Δεν θα μπω σε λεπτομέρειες, γιατί είμαι ερασιτέχνης.
κύριε Ρουμπάκοφ. Αναρωτιέμαι για μια ερώτηση στην οποία δεν μπορώ να βρω ξεκάθαρη απάντηση. Το θέμα είναι αυτό. Ας πούμε ότι υπάρχει μια συγκεκριμένη μάζα γύρω από την οποία περιστρέφονται άλλες μάζες σε απόσταση εκατομμυρίων ετών φωτός. Ας υποθέσουμε μια υποθετική περίπτωση: μια μάζα γύρω από την οποία περιστρέφονται άλλες μάζες καταβροχθίστηκε από μια μαύρη τρύπα στη διάρκεια χιλίων ετών. Ας πούμε χοντρικά ότι ο λόγος της έλξης των περιστρεφόμενων σωμάτων έχει εξαφανιστεί/είναι σαφές ότι δεν ισχύει καθόλου αυτό. Δεν είναι αυτό το θέμα./ Αλλά τα σώματα που κινούνται με επιτάχυνση θα συνεχίσουν να κινούνται με τις ίδιες επιταχύνσεις για χιλιάδες χρόνια. Μέχρι να τους έρθει η διαταραχή του βαρυτικού πεδίου. Αποδεικνύεται ότι αυτά τα χιλιάδες χρόνια οι μάζες αλληλεπιδρούσαν με το πεδίο; Και ήταν το πεδίο που τους επιτάχυνε; Αλλά αν αυτό είναι έτσι, τότε σύμφωνα με τη θεωρία της αλληλεπίδρασης μικρής εμβέλειας προκύπτει αναπόφευκτα ότι τα επιταχυνόμενα σώματα αλληλεπιδρούν πρώτα με το βαρυτικό πεδίο και «απωθούνται» από αυτό. Επομένως, το πεδίο έχει ορμή και επομένως μάζα. Που ισούται αυτόματα με τη μάζα του σώματος που επιταχύνεται από το πεδίο. Αλλά αν ναι, τότε αυτό σημαίνει ότι στο Σύμπαν, εκτός από τη μάζα της παρατηρούμενης ύλης, υπάρχει η ίδια ακριβώς κρυμμένη μάζα του βαρυτικού πεδίου. Επιπλέον, οι δυνάμεις που εφαρμόζονται σε αυτό το πεδίο δεν εφαρμόζονται σε ένα σημείο, αλλά απλώνονται στο άπειρο. Διαισθητικά γίνεται αισθητό ότι αυτή η μάζα μπορεί να είναι η αιτία για τη διαστολή του χώρου του Σύμπαντος, αφού σαφώς απωθεί το ένα το άλλο.
Δεν θα φανταστώ. Θα ήθελα απλώς να μάθω τη γνώμη σας για αυτά τα επιχειρήματα, ακόμα κι αν είναι αμερόληπτα. Είμαι ερασιτέχνης, γι' αυτό η καταστροφική κριτική για τη φήμη μου δεν θα βλάψει τη φήμη μου. Ελλείψει αυτού.
Με εκτιμιση.
φωνή20/04/2005 09:03 | rykov Αγαπητή Φωνή! Είμαι επίσης ερασιτέχνης και δεν δέχομαι την απάντησή μου σε εσάς ως αντικατάσταση του σεβαστού Valery Anatolyevich. Μου φαίνεται ότι αν απαντήσει, θα είναι σε όλες τις παρατηρήσεις ταυτόχρονα. Μπορείτε να βρείτε την απάντησή μου στις σελίδες:
ΔΙΑΔΟΣΗ ΤΟΥ ΦΩΤΟΣ ΚΑΙ ΤΗΣ ΒΑΡΥΤΗΤΑΣ ΣΤΟ ΔΙΑΣΤΗΜΑ
http://www.inauka.ru/blogs/artic le41392.html
Και
Το κλειδί για την κατανόηση του Σύμπαντος ΝΕΟ! 27/12/2004
http://www.worldspace.narod.ru/r u/index.html21/04/2005 09:03 | rykov 21/04/2005 11:52 | φωνή 21/04/2005 22:16 | Algen Ας ξεκινήσουμε με το γεγονός ότι εάν η κεντρική μάζα καταποθεί από μια μαύρη τρύπα, τότε τίποτα δεν θα συμβεί στο βαρυτικό πεδίο σε απόσταση. Είναι αυτό που ήταν και έτσι θα παραμείνει.
Ωστόσο, το σκεπτικό σου είναι σωστό. Πραγματικά μακρινά αντικείμενα αλληλεπιδρούν με το βαρυτικό πεδίο και μέχρι να φτάσουν σήματα σχετικά με αλλαγές στο κέντρο των γεγονότων, θα κινούνται όπως πριν. Διαφορετικά, θα συνέβαινε παραβίαση της αιτιότητας.
Βγάζεις το σωστό συμπέρασμα ότι το βαρυτικό πεδίο έχει ενέργεια και ορμή. Αυτό είναι πραγματικά ένα φυσικό πεδίο. Ωστόσο, το συμπέρασμα ότι αυτή η ενέργεια (μάζα) είναι «αυτόματα» ίση με κάτι είναι αβάσιμο και εσφαλμένο.
Γενικά, το ζήτημα της ενέργειας και του βαρυτικού πεδίου είναι αρκετά μπερδεμένο. Οι ειδικοί έχουν διαφορετικές απόψεις για αυτό. Δηλαδή, κανείς δεν διαφωνεί για το ίδιο το γεγονός της παρουσίας ενέργειας, αλλά δεν είναι απολύτως σαφές πώς να υποδείξετε πού ακριβώς εντοπίζεται αυτή η ενέργεια. Η Penrose έγραψε για αυτό αρκετά καλά στο βιβλίο της «The King’s New Mind». Συνιστώ να διαβάσετε. Είμαι στο Universe7.files/f_line.gif">
Αγαπητέ Algen! Ας συνεχίσουμε με το γεγονός ότι μια μαύρη τρύπα που έχει απορροφήσει την κεντρική μάζα θα αλλάξει τα χαρακτηριστικά της νεοεμφανιζόμενης κεντρικής μάζας. Έτσι το βαρυτικό πεδίο, κατά τη γνώμη μου, θα υποστεί κάποιες αλλαγές με την πάροδο του χρόνου. Σχετικά με την αλληλεπίδραση μακρινών αντικειμένων με το βαρυτικό πεδίο. Δεν εννοούσα ότι η μάζα του είναι αυτόματα ίση με όλη την αστρική ύλη. Πίστευα ότι η μάζα της αστρικής ύλης συμπεριλαμβάνεται αυτόματα στη μάζα του βαρυτικού πεδίου. Συμφωνώ, αυτό έχει μια ελαφρώς διαφορετική έννοια. Σχετικά με τον εντοπισμό ενεργειακών και βαρυτικών πεδίων. Κατά τη γνώμη μου, το να μιλάμε για αυτό είναι κάτι παραπάνω από περίεργο. Η ενέργεια που εναποτίθεται από την αστρική ύλη στο βαρυτικό πεδίο εξαπλώνεται στο άπειρο. Εφόσον ωστόσο «προέρχεται» από διακριτά σώματα, πιθανότατα βιώνει αμοιβαία απώθηση, που είναι ένας από τους λόγους για τη διαστολή του Σύμπαντος. Φυσικά, αυτά είναι απλώς υποθέσεις. Αλλά αν υποθέσουμε ότι αυτό είναι έτσι, τότε η αλληλεπίδραση αυτών των μαζών/ενέργειας μπορεί να περιγραφεί από τη γεωμετρία Lobachevsky. Αναρωτιέμαι πώς μπορεί να γραφτεί σε αυτόν ο νόμος της αμοιβαίας παγκόσμιας απώθησης, παρόμοιος με τον νόμο της παγκόσμιας έλξης;
Φυσικά, αντιμετωπίζω αυτή τη δήλωση ως υπόθεση π.
Ευχαριστώ για τις πληροφορίες σχετικά με το βιβλίο του Penrose. Θα δω. Αν έχετε πληροφορίες για το πού και πώς θα το βρείτε, θα σας ήμουν πολύ ευγνώμων.06.05.2005 22:16 | Alex1998 15.05.2005 10:50 | Μιχαήλ Δεν υπάρχει σκοτεινή ύλη, πολύ λιγότερο σκοτεινή ενέργεια, στη Φύση - μάλλον είναι σκοτάδι στους εγκεφάλους, που προσπαθούν με αξιοζήλευτη επιμονή να «δέσουν» το σύμπαν στις υπάρχουσες παράλογες σχετικιστικές θεωρίες. Φυσικά, η Φύση είναι γεμάτη από πολλούς άλλους τύπους ακτινοβολίας που είναι ακόμα άγνωστοι στην επιστήμη, συμπεριλαμβανομένου του κύριου - του graviton. Η ύλη Grviton γεμίζει ολόκληρο το Σύμπαν και αποτελεί ένα σημαντικό κλάσμα της μάζας του, αλλά αυτή η ίδια η ύλη δεν έχει βαρύτητα (αλλά τη δημιουργεί!). Δεν υπάρχει αντιβαρύτητα στο Σύμπαν - η φύση δεν τη χρειάζεται. Η έννοια της αντιβαρύτητας είναι καρπός αστοχίας.
23.05.2005 06:30 | kpuser Εφιστώ την προσοχή του συγγραφέα και των αναγνωστών ότι η φύση της σκοτεινής ύλης, που παρουσιάζεται στο άρθρο ως «το κύριο μυστήριο της θεμελιώδους φυσικής του 21ου αιώνα», αποκαλύπτεται εύκολα στο πλαίσιο της νεοκλασικής έννοιας της φυσικής, που βασίζεται στην περιγραφή της ελεύθερης κίνησης των μη φορτισμένων σωμάτων με τη γενικευμένη εξίσωση Lorentz. Αυτή η εξίσωση παρουσιάζει δύο κλασικές δυνάμεις: τη νευτώνεια αδρανειακή δύναμη του σώματος και τη γενικευμένη δύναμη Lorentz, η οποία λαμβάνει υπόψη την ελαστική αλληλεπίδραση του σώματος με το δικό του φυσικό ή δυναμικό πεδίο.
Η επίλυση της εξίσωσης δείχνει τη μαγνητική φύση της βαρύτητας και οδηγεί σε δύο μορφές του νόμου της παγκόσμιας βαρύτητας. Ένα από αυτά - το παραδοσιακό Νευτώνειο - είναι εφαρμόσιμο για τοπικές κοσμικές δομές όπως το Ηλιακό Σύστημα, στο οποίο η βαρύτητα οφείλεται στην αμοιβαία έλξη πραγματικών ή ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΩΝ μαζών ύλης. Ένα άλλο δείχνει ότι σε μεγάλης κλίμακας κοσμικές δομές όπως οι γαλαξίες και τα σμήνη τους, εμφανίζονται αντιβαρυτικά φαινόμενα, που προκαλούνται από την αμοιβαία απώθηση ΦΑΝΤΑΣΤΙΚΩΝ μαζών, στα οποία κυριαρχεί η μάζα των δυναμικών πεδίων ή η ΣΚΟΤΕΙΝΗ ΥΛΗ. Μπορείτε να μάθετε περισσότερα σχετικά με αυτό στον ιστότοπό μας στη διεύθυνση: http://www.livejournal.com/commu I am in the Universe7.files/elementy">Στον Μαξίμ Σικάγο
Θα μπορούσατε, ας πούμε, να «συμμορφωθείτε»: να δικαιολογήσετε την «ετυμηγορία» σας με κατάλληλα επιχειρήματα; Τι συγκεκριμένα στη δουλειά μου σας φαίνεται «αντιφυσική»; Ή μήπως έτσι αξιολογείτε τη γενικευμένη εξίσωση Lorentz, πάνω στην οποία ήταν δυνατό να κατασκευαστεί ένα σχεδόν πλήρες οικοδόμημα της σύγχρονης φυσικής; Παρακαλώ εξηγήστε.
Κ. Αγαφόνοφ08.06.2005 16:40 | Τσε Πνευματικά δικαιώματα του ιστότοπου Fornit Πιθανότατα όλοι έχετε ακούσει αυτή τη φράση: σκοτεινή ενέργεια. Τι είναι όμως και γιατί είναι δύσκολο να μελετήσει κανείς; Θα ξεκινήσω την ιστορία μου με την ιστορία.
Ας πούμε ότι έχετε ένα κερί. Γνωρίζετε τα πάντα για αυτό, συμπεριλαμβανομένης της φωτεινότητας και της απόστασης από αυτό. Σαν αυτό:
Εάν μετακινήσω το κερί δύο φορές την απόσταση, η φωτεινότητά του θα πρέπει να μειωθεί κατά 4 φορές. Εάν το μετακινήσω τρεις φορές την απόσταση, η φωτεινότητά του θα πρέπει να μειωθεί κατά 9. Αν το μετακινήσω χίλιες φορές την απόσταση, η φωτεινότητα του θα πρέπει να μειωθεί ένα εκατομμύριο φορές σε σχέση με την αρχική του τιμή.
Αλλά μόνο στο διάστημα, φυσικά, δεν υπάρχουν κεριά. Αλλά υπάρχει μια ειδική κατηγορία γεγονότων, η οποία, από όσο γνωρίζουμε, έχει μια εγγενή φωτεινότητα (με ακρίβεια μερικών τοις εκατό) σε όλο το Σύμπαν. Αυτό το συμβάν είναι σουπερνόβα τύπου Ia. Όταν ο Ήλιος μας, και τα περισσότερα γνωστά αστέρια γενικά, καίνε όλα τα καύσιμα τους, τελικά μετατρέπονται σε λευκούς νάνους. Ο Ήλιος μας σε αυτή την περίπτωση θα αποτελείται κυρίως από άνθρακα και οξυγόνο, αλλά οι λευκοί νάνοι μερικές φορές περιέχουν ήλιο, νέον και πυρίτιο. Εδώ είναι ένα από αυτά:
Υπάρχει μόνο ένα αστέρι στο ηλιακό μας σύστημα. Πολλά συστήματα έχουν δύο ή περισσότερα αστέρια. Αν ένας από αυτούς είναι λευκός νάνος, μπορεί να αρχίσει να κλέβει πολλούς άλλους. Σε αυτή την περίπτωση, αρχίζει να μεγαλώνει. Υπάρχει ένα κρίσιμο όριο στη μάζα που μπορεί να κρατήσει ένας λευκός νάνος πριν αρχίσουν να καταρρέουν τα ίδια τα άτομα. Και όταν καταρρέουν, καταλήγει σε μια έκρηξη τόσο ισχυρή που είναι γνωστή ως σουπερνόβα τύπου Ia. Το παρακάτω κινούμενο σχέδιο δείχνει μια προσομοιωμένη έκρηξη. Παρατηρήστε πώς τα υπόλοιπα αστέρια εκτινάσσονται από το αστρικό σύστημα λόγω της ισχυρής έκρηξης:
Βλέποντας αυτούς τους σουπερνόβα σε διαφορετικούς γαλαξίες, μπορούμε να μετρήσουμε τη φωτεινότητά τους και γνωρίζοντας την εγγενή τους φωτεινότητα, μπορούμε να υπολογίσουμε την απόστασή τους. Μπορούμε επίσης να μετρήσουμε τη μετατόπισή τους στο κόκκινο. Αυτές οι πληροφορίες είναι αρκετές για να καταλάβουμε πώς διαστέλλεται το Σύμπαν. Μπορείτε να φανταστείτε τρεις πιθανότητες για το τι μπορεί να κάνει το Σύμπαν μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Στην αρχή έχετε μια τεράστια ποσότητα ύλης και ενέργειας που διαστέλλεται και πετάει μακριά το ένα από το άλλο, αλλά η βαρύτητα προσπαθεί να το φέρει μαζί. Να τι μπορεί να συμβεί:
Υπάρχει τόση ύλη και ενέργεια στο Σύμπαν, και ως αποτέλεσμα, η βαρυτική έλξη, που η βαρύτητα κερδίζει και μπορεί να αντιστρέψει την έκρηξη, προκαλώντας το Σύμπαν να καταρρεύσει στον εαυτό του (κλειστό Σύμπαν)
Δεν υπάρχει αρκετή ύλη και ενέργεια στο Σύμπαν για να ξεπεραστεί η διαστολή και το Σύμπαν συνεχίζει να διαστέλλεται για πάντα (ανοιχτό Σύμπαν)
Υπάρχει αρκετή ύλη και ενέργεια στο Σύμπαν για να αντισταθεί στη διαστολή χωρίς να προκαλέσει την κατάρρευσή του - μόνο για να πέσει στο μηδέν ο ρυθμός διαστολής (ένα επίπεδο Σύμπαν).
Τώρα, κοιτάζοντας τους σουπερνόβα, μπορούμε να δούμε τι μας λένε για το τι συμβαίνει. Και μάντεψε τι? Το Σύμπαν δεν κάνει τίποτα από τα τρία πράγματα που αναφέρονται! Για κάποιο χρονικό διάστημα φαινόταν να αντιστοιχεί στο μοντέλο ενός επίπεδου Σύμπαντος, αλλά κάποια στιγμή ο ρυθμός διαστολής σταμάτησε να πέφτει και τώρα όχι μόνο δεν θα πέσει στο μηδέν, αλλά θα γίνει και σταθερός στο 85% της τρέχουσας τιμής του. Γιατί; Κανείς δεν ξέρει. Αλλά πρέπει να υπάρχει κάποια φυσική σε αυτό, και του δώσαμε το όνομα «σκοτεινή ενέργεια» γιατί αν το Σύμπαν γέμιζε με έναν νέο τύπο ενέργειας που το σπρώχνει χώρια, αυτό θα οδηγούσε σε επιτάχυνση της διαστολής. Αλλά αυτή είναι μια περίεργη διαδικασία, και σίγουρα συνεχίζεται, και δεν ξέρουμε ακόμη πώς να την εξηγήσουμε σωστά. Αυτό είναι η σκοτεινή ενέργεια!
