Energie întunecată. Materia întunecată și energia întunecată Ce este energia întunecată în univers
Există trei opțiuni pentru a explica esența energiei întunecate:
Până în prezent (2017), toate datele observaționale de încredere cunoscute nu contrazic prima ipoteză, așa că este acceptată în cosmologie ca standard. Alegerea finală între cele două opțiuni necesită măsurători foarte lungi și de mare precizie ale ratei de expansiune a Universului pentru a înțelege cum se modifică această rată în timp. Rata de expansiune a Universului este descrisă de ecuația cosmologică de stare. Rezolvarea ecuației de stare a energiei întunecate este una dintre cele mai presante probleme din cosmologia observațională modernă.
Conform datelor observaționale de la observatorul spațial Planck publicate în martie 2013, masa-energie totală a Universului observabil constă din 95,1% energie întunecată (68,3%) și materie întunecată (26,8%).
YouTube enciclopedic
-
1 / 5
Pe baza observațiilor de supernove de tip Ia efectuate la sfârșitul anilor 1990, s-a ajuns la concluzia că expansiunea Universului se accelerează în timp. Aceste observații au fost apoi susținute de alte surse: măsurători ale radiației cosmice de fond cu microunde, lentile gravitaționale și nucleosinteza Big Bang. Toate datele obținute se încadrează bine în modelul lambda-CDM.
Constanta cosmologică are o presiune negativă egală cu densitatea sa de energie. Motivele pentru care constanta cosmologică are o presiune negativă provin din termodinamica clasică. Cantitatea de energie conținută într-o „cutie de vid” de volum V (\displaystyle V), egal ρ V (\displaystyle \rho V), Unde ρ (\displaystyle \rho )- densitatea energetică a constantei cosmologice. Creșterea volumului „cutiei” ( d V (\displaystyle dV) pozitiv) duce la o creștere a energiei sale interne și aceasta înseamnă că efectuează o muncă negativă. Din moment ce munca făcută printr-o modificare a volumului d V (\displaystyle dV), egal p d V (\displaystyle pdV), Unde p (\displaystyle p)- presiune, atunci p (\displaystyle p)- negativ și, de fapt, p = − ρ (\displaystyle p=-\rho )(coeficient c 2 (\displaystyle c^(2)), care conectează masa și energia, este egal cu 1).
Cea mai importantă problemă nerezolvată a fizicii moderne este aceea că majoritatea teoriilor câmpului cuantic, bazate pe energia vidului cuantic, prezic o valoare uriașă a constantei cosmologice - multe ordine de mărime mai mari decât ceea ce este admisibil conform conceptelor cosmologice. Formula obișnuită a teoriei câmpului cuantic pentru însumarea oscilațiilor în vid în punctul zero ale câmpului (cu o limită la numărul de undă al modurilor de vibrație corespunzătoare lungimii Planck) oferă o densitate uriașă a energiei în vid. Prin urmare, această valoare trebuie compensată printr-o acțiune care este aproape egală (dar nu exact egală) ca mărime, dar are semnul opus. Unele teorii ale supersimetriei (SATHISH) necesită ca constanta cosmologică să fie exact zero, ceea ce, de asemenea, nu ajută la rezolvarea problemei. Aceasta este esența „problemei constantei cosmologice”, cea mai dificilă problemă de „ajustare fină” din fizica modernă: nu s-a găsit nici un mod de a deriva din fizica particulelor valoarea extrem de mică a constantei cosmologice definită în cosmologie. Unii fizicieni, inclusiv Steven Weinberg, cred așa-numitul. „Principiul antropic” este cea mai bună explicație pentru echilibrul energetic delicat observat al vidului cuantic.
În ciuda acestor probleme, constanta cosmologică este în multe privințe cea mai parcimonioasă soluție la problema unui univers care se accelerează. O singură valoare numerică explică multe observații. Prin urmare, modelul cosmologic actual general acceptat (modelul lambda-CDM ) include constanta cosmologică ca element esențial.
Chintesenţă
O abordare alternativă a fost propusă în 1987 de către fizicianul teoretician german Christoph Wetterich. Wetterich a pornit de la presupunerea că energia întunecată este un fel de excitare asemănătoare unei particule a unui anumit câmp scalar dinamic numit „chintesență”. Diferența față de constanta cosmologică este că densitatea chintesenței poate varia în spațiu și timp. Pentru ca chintesența să nu se poată „asambla” și să formeze structuri la scară mare după exemplul materiei obișnuite (stelele etc.), trebuie să fie foarte ușoară, adică să aibă o lungime de undă mare Compton.
Nicio dovadă a existenței chintesenței nu a fost încă descoperită, dar o astfel de existență nu poate fi exclusă. Ipoteza chintesenței prezice o accelerare ceva mai lentă a Universului în comparație cu ipoteza constantei cosmologice. Unii oameni de știință cred că cele mai bune dovezi pentru chintesență ar proveni din încălcări ale principiului de echivalență al lui Einstein și variații ale constantelor fundamentale în spațiu sau timp. Existența câmpurilor scalare este prezisă de modelul standard și teoria corzilor, dar pune o problemă similară cazului constantei cosmologice: teoria renormalizării prezice că câmpurile scalare ar trebui să dobândească o masă semnificativă.
Problema coincidenței cosmice ridică întrebarea de ce a început accelerarea Universului la un anumit moment în timp. Dacă accelerația în Univers ar începe înainte de acest moment, stelele și galaxiile pur și simplu nu ar avea timp să se formeze, iar viața nu ar avea șanse să apară, cel puțin în forma pe care o cunoaștem. Susținătorii „principiului antropic” consideră că acest fapt este cel mai bun argument în favoarea construcțiilor lor. Cu toate acestea, multe modele de chintesență includ așa-numitul „comportament de urmărire”, care rezolvă această problemă. În aceste modele, câmpul de chintesență are o densitate care se adaptează la densitatea radiației (fără a ajunge la ea) până în momentul dezvoltării Big Bang-ului, când se dezvoltă un echilibru de materie și radiație. După acest punct, chintesența începe să se comporte ca „energie întunecată” căutată și în cele din urmă domină Universul. Această dezvoltare stabilește în mod natural nivelurile de energie întunecată scăzute.
Manifestarea proprietăților necunoscute ale gravitației
Există o ipoteză că nu există deloc energie întunecată, iar expansiunea accelerată a Universului se explică prin proprietățile necunoscute ale forțelor gravitaționale, care încep să se manifeste la distanțe de ordinul mărimii părții vizibile a Universului. .
Consecințele pentru soarta universului
Se estimează că expansiunea accelerată a Universului a început cu aproximativ 5 miliarde de ani în urmă. Se presupune că înainte de aceasta, expansiunea a fost încetinită din cauza acțiunii gravitaționale a materiei întunecate și a materiei barionice. Densitatea materiei barionice în Universul în expansiune scade mai repede decât densitatea energiei întunecate. În cele din urmă, energia întunecată începe să domine. De exemplu, atunci când volumul Universului se dublează, densitatea materiei barionice se înjumătățește, iar densitatea energiei întunecate rămâne aproape neschimbată (sau exact neschimbată - în versiunea cu constantă cosmologică).
Dacă expansiunea accelerată a Universului continuă la nesfârșit, atunci, ca urmare, galaxiile din afara Superclusterului nostru de Galaxii vor trece mai devreme sau mai târziu dincolo de orizontul evenimentelor și vor deveni invizibile pentru noi, deoarece viteza lor relativă va depăși viteza luminii. Aceasta nu este o încălcare a teoriei speciale a relativității. De fapt, este imposibil să definim chiar „viteza relativă” în spațiu-timp curbat. Viteza relativă are sens și poate fi determinată numai în spațiu-timp plat, sau pe o secțiune suficient de mică (care tinde spre zero) a spațiu-timp curbat. Orice formă de comunicare dincolo de orizontul evenimentelor devine imposibilă și orice contact între obiecte se pierde.
Acest articol a fost scris de Vladimir Gorunovich pentru acest site și site-ul Wikiknowledge, plasat pe acest site în scopul protejării informațiilor și apoi corectat.
Energie întunecată(ing. energie întunecată) - o formă ipotetică de energie, a cărei existență este presupusă de unele modele cosmologice (Extinderea accelerată a Universului).
În cadrul acestor modele, există două opțiuni pentru a explica esența energiei întunecate:- energia întunecată este o constantă cosmologică - o densitate constantă de energie care umple uniform spațiul Universului (cu alte cuvinte, se postulează energia diferită de zero și presiunea de vid);
- energia întunecată este un fel de chintesență - un câmp dinamic, a cărui densitate energetică se poate modifica în spațiu și timp.
Se presupune că energia întunecată ar trebui să constituie, de asemenea, o parte semnificativă din așa-numita masă ascunsă a Universului.
1 Energie întunecată și modele cosmologice
2 Energia întunecată și „expansiunea universului”
3 Energie întunecată și interacțiuni fundamentale
4 Energia întunecată și legea conservării energiei
5 Energia întunecată și teoria câmpului
6 Energia întunecată - rezumat1. Energie întunecată și modele cosmologice
Concluzia despre prezența accelerației în expansiunea Universului presupusă (prin ipoteza Big Bang) a fost făcută pe baza observațiilor supernovelor efectuate la sfârșitul anilor 1990. Apoi au adăugat la justificare: așa-numita radiație cosmică de fond cu microunde, lentilă gravitațională, nucleosinteza ipoteticului Big Bang. Datele obținute sunt în concordanță cu modelul lambda-CDM.
În astronomie, distanțele care nu pot fi măsurate direct (distanțele față de alte galaxii) sunt determinate folosind legea lui Hubble și deplasarea spre roșu. Dar legea lui Hubble cere introducerea unui parametru Hubble egal cu raportul dintre o anumită distanță cunoscută și valoarea deplasării spre roșu. În astronomie, distanța până la o supernovă de tip Ia poate fi determinată din luminozitatea acesteia folosind metoda „lumânării standard”, folosind faptul că toate supernovele de tip Ia care explodează la aceeași distanță ar trebui să aibă aproape aceeași luminozitate observată. Comparând luminozitatea observată a supernovelor din diferite galaxii, distanțele până la aceste galaxii pot fi determinate.
La sfârșitul anilor 1990, pentru galaxiile îndepărtate cu supernove de tip Ia, s-a constatat că supernovele au o luminozitate mai mică decât cea pe care ar trebui să o aibă pe baza distanței determinate de legea lui Hubble. S-a dovedit că distanța până la aceste galaxii, calculată folosind metoda „lumânărilor standard” (pentru supernove Ia), s-a dovedit a fi mai mare decât distanța calculată folosind legea lui Hubble pe baza valorii stabilite anterior a parametrului Hubble. Din care s-a concluzionat că Universul se extinde într-un ritm accelerat. Pe baza acestor observații s-a postulat existența unei forme necunoscute de energie de presiune negativă numită „energie întunecată”.
Dar se mai poate trage o concluzie: Legea lui Hubble nu funcționează sau nu este exactă, și nu introduce o accelerare ipotetică a expansiunii fictive a Universului. În ceea ce privește data începerii expansiunii accelerate a Universului (acum aproximativ 5 miliarde de ani), aceasta are aceeași relație cu realitatea ca și vârsta Universului presupusă de ipoteza Big Bang (13,75 miliarde de ani).
Cosmologii nu au vrut să se ocupe de greșelile lor și au transferat totul la fizică. Desigur, fizica se va ocupa de acest basm, dar fizica are destule alte basme matematice care așteaptă investigații.
2. Energia întunecată și „expansiunea Universului”
Expansiunea Universului nu a fost dovedită experimental. Nimeni nu a măsurat distanțele până la galaxii îndepărtate și nu a arătat că acestea cresc în timp. Deplasarea la roșu în spectrele galaxiilor îndepărtate poate fi explicată fără a recurge la efectul Doppler și la ipoteza Big Bang.
Și din moment ce însuși faptul expansiunii Universului nu a fost dovedit, atunci nu putem vorbi despre accelerarea expansiunii inexistente a Universului. În consecință, modelele cosmologice ale „Extinderii accelerate a universului” sunt doar ipoteze nedovedite, iar existența energiei întunecate care decurge din acestea este doar o presupunere a modelelor matematice, a căror acuratețe nu a fost dovedită în fizică și ridică îndoieli rezonabile.În plus, ipoteza Big Bang este acum respinsă de fizică:
- Ipoteza Big Bang ignoră unele dintre legile naturii și, prin urmare, nu poate fi considerată o teorie,
- Ipoteza Big Bang introduce forme de energie, materie și particule elementare care nu există în natură,
- ipoteza Big Bang nu ia în considerare proprietățile reale ale particulelor elementare,
- Ipoteza Big Bang manipulează forțele fizice
3. Energia întunecată și interacțiunile fundamentale
Prezența următoarelor două tipuri de interacțiuni fundamentale în natură a fost stabilită experimental:
- interacțiuni electromagnetice,
- interacțiuni gravitaționale.
- energie electromagnetică,
- energie gravitațională.
Astfel, energia întunecată, ca un anumit tip izolat de energie, contrazice interacțiunile fundamentale existente în natură.
4. Energia întunecată și legea conservării energiei
Energia nu poate apărea din nimic - adică. dintr-un vid, creat de nimic și dispărut în nimic. Legea conservării energiei este o lege fundamentală a naturii. Toate formele de energie cunoscute de știință se supun acestei legi. Dacă energia întunecată există în natură, ea trebuie să respecte și legea conservării energiei. Introducerea propriei legi a naturii pentru energia întunecată depășește granițele fizicii - fizica studiază doar natura și legile ei, iar lumea basmelor nu este fizică.
În consecință, procesele de transformare a energiei „întunecate” în alte tipuri de energie, precum și transformări inverse, trebuie să aibă loc în natură. Tot ceea ce fizica a reușit să întâmpine până acum sunt reacții similare cu astfel de procese cu participarea neutrinilor în microcosmos. Deoarece neutrinii interacționează extrem de slab cu alte particule elementare și în mai mult de 99% din cazuri trec neobservate prin senzori, se creează iluzia de dispariție a energiei (în timpul emisiei de neutrini, de exemplu, în timpul dezintegrarii unui neutron) și în mod similar iluzia. de energie care apare din nimic (în timpul reacției de absorbție a neutrinilor). Fizica a învățat să recunoască aceste evenimente și a stabilit că legea conservării energiei funcționează și aici. Fizica nu a stabilit alte „pierderi” sau „câștiguri” de energie.
Astfel, dacă energia întunecată există cu adevărat în natură, ea ar trebui să respecte legea conservării energiei și pierderile discontinue și aparițiile formelor cunoscute de energie ar trebui să fie observate în natură. Din absența acestuia din urmă în natură, rezultă că energia întunecată ca formă separată de energie nu există în natură. În natură, pot fi observate procese cu particule elementare care interacționează slab (de exemplu, neutrini și stările lor excitate), creând iluzia unor astfel de evenimente. Dar va fi o formă cunoscută de energie.
Ei bine, dacă vreun model ignoră legile naturii, atunci asta înseamnă că în fața noastră este un basm matematic.
5. Energia întunecată și teoria câmpului
Conform teoriei câmpului particulelor elementare, orice formă de energie din natură trebuie să constea sau să fie creată de particulele elementare existente în natură. Această formă de energie poate fi transferată de particule elementare în stare reală în conformitate cu legile naturii, inclusiv legea conservării energiei. Ei bine, deoarece toate particulele elementare constau dintr-un câmp electromagnetic, această formă de energie va fi o formă electromagnetică de energie (sau derivata ei - o formă rezultată din energia electromagnetică sau creată de energie electromagnetică).
Astfel, energia întunecată fie nu există în natură, fie poate fi redusă la o formă electromagnetică (sau gravitațională) de energie - aceasta poate fi energie neutrino, emisă în cantități gigantice de stele (vezi articolul Deplasarea roșie și misterul neutrinilor solari) .6. Energia întunecată – rezultatul
Energia întunecată ca formă separată de energie:
- contrazice interacțiunile fundamentale existente în natură,
- nu se observă în timpul transformărilor de energie de diferite forme,
- nu are în spate câmpuri care există efectiv în natură.
Prin urmare, energia întunecată ca formă separată de energie nu poate exista în natură. În natură, există forme „invizibile” de energie electromagnetică - aceasta este energia transportată de neutrini, emisă în cantități gigantice de stele. Dar pentru a umple Universul cu neutrini, 13,75 miliarde de ani nu sunt în mod clar de ajuns și, în general, este mai bine să ne luăm rămas bun de la basmul despre big bang - care contrazice legile naturii.
Vladimir Gorunovich
Tot ceea ce vedem în jurul nostru (stele și galaxii) nu reprezintă mai mult de 4-5% din masa totală a Universului!
Conform teoriilor cosmologice moderne, Universul nostru este format din doar 5% din materie obișnuită, așa-numita barionică, care formează toate obiectele observabile; 25% materie întunecată detectată din cauza gravitației; și energie întunecată, reprezentând până la 70% din total.
Termenii energie întunecată și materie întunecată nu au succes și reprezintă o traducere literală, dar nu semantică, din engleză.
Într-un sens fizic, acești termeni implică doar faptul că aceste substanțe nu interacționează cu fotonii și ar putea la fel de ușor să fie numite materie și energie invizibile sau transparente.
Mulți oameni de știință moderni sunt convinși că cercetările care vizează studierea energiei și materiei întunecate vor ajuta probabil să răspundă la întrebarea globală: ce ne așteaptă Universul în viitor?
Aglomerări de dimensiunea unei galaxii
Materia întunecată este o substanță formată, cel mai probabil, din particule noi, încă necunoscute în condiții terestre și care posedă proprietăți inerente materiei obișnuite însăși. De exemplu, este, de asemenea, capabil, ca și substanțele obișnuite, să se adune în grămadă și să participe la interacțiuni gravitaționale. Dar dimensiunea acestor așa-zise aglomerări poate depăși o întreagă galaxie sau chiar un grup de galaxii.
Abordări și metode pentru studierea particulelor de materie întunecată
În acest moment, oamenii de știință din întreaga lume încearcă în toate modurile posibile să descopere sau să obțină artificial particule de materie întunecată în condiții terestre, folosind echipamente ultra-tehnologice special dezvoltate și multe metode de cercetare diferite, dar până acum toate eforturile lor nu au fost încununate. cu succes.
O metodă implică efectuarea de experimente la acceleratoare de înaltă energie, cunoscute în mod obișnuit sub numele de ciocnitori. Oamenii de știință, considerând că particulele de materie întunecată sunt de 100-1000 de ori mai grele decât un proton, presupun că vor trebui generate în ciocnirea particulelor obișnuite accelerate la energii înalte printr-un colisionator. Esența unei alte metode este de a înregistra particulele de materie întunecată găsite peste tot în jurul nostru. Principala dificultate în înregistrarea acestor particule este că ele prezintă o interacțiune foarte slabă cu particulele obișnuite, care sunt în mod inerent transparente pentru ele. Și totuși, particulele de materie întunecată se ciocnesc foarte rar cu nucleele atomice și există o oarecare speranță de a înregistra acest fenomen mai devreme sau mai târziu.
Există și alte abordări și metode pentru studierea particulelor de materie întunecată și doar timpul va spune care dintre ele va fi primul care va reuși, dar, în orice caz, descoperirea acestor noi particule va fi o realizare științifică majoră.
Substanță cu antigravitație
Energia întunecată este o substanță și mai neobișnuită decât materia întunecată. Nu are capacitatea de a se aduna în aglomerări, drept urmare este distribuit uniform în întregul Univers. Dar proprietatea sa cea mai neobișnuită în acest moment este antigravitația.
Natura materiei întunecate și a găurilor negre
Datorită metodelor astronomice moderne, este posibil să se determine rata de expansiune a Universului în prezent și să se simuleze procesul de schimbare a acestuia mai devreme în timp. Ca urmare a acestui fapt, s-a obținut informații că în acest moment, precum și în trecutul recent, Universul nostru se extinde, iar ritmul acestui proces este în continuă creștere. De aceea a apărut ipoteza despre antigravitația energiei întunecate, deoarece atracția gravitațională obișnuită ar avea un efect de încetinire a procesului de „recesiune a galaxiilor”, limitând rata de expansiune a Universului. Acest fenomen nu contrazice teoria generală a relativității, dar energia întunecată trebuie să aibă presiune negativă - o proprietate pe care nicio substanță cunoscută în prezent nu o are.
Candidați pentru rolul „Dark Energy”
Masa galaxiilor din clusterul Abel 2744 este mai mică de 5% din masa sa totală. Acest gaz este atât de fierbinte încât strălucește doar în raze X (roșu în această imagine). Distribuția materiei întunecate invizibile (care reprezintă aproximativ 75 la sută din masa clusterului) este colorată în albastru.
Unul dintre presupușii candidați pentru rolul energiei întunecate este vidul, a cărui densitate energetică rămâne neschimbată în timpul expansiunii Universului și confirmă astfel presiunea negativă a vidului. Un alt candidat presupus este „chintesența” - un câmp ultra-slab necunoscut anterior, care se presupune că trece prin întregul Univers. Există și alți posibili candidați, dar nici unul dintre ei nu a contribuit până acum la obținerea unui răspuns exact la întrebarea: ce este energia întunecată? Dar este deja clar că energia întunecată este ceva complet supranatural, rămânând principalul mister al fizicii fundamentale a secolului XXI.
Se referă la „Teoria Universului”Materia întunecată și energia întunecată în Univers
V. A. Rubakov,
Institutul de Cercetări Nucleare RAS, Moscova, Rusia1. Introducere
Știința naturii se află acum la începutul unei noi etape extrem de interesante în dezvoltarea sa. Este remarcabil în primul rând pentru că știința microcosmosului - fizica particulelor elementare - și știința Universului - cosmologia - devin o singură știință despre proprietățile fundamentale ale lumii din jurul nostru. Folosind metode diferite, ei răspund la aceleași întrebări: cu ce fel de materie este plin Universul astăzi? Care a fost evoluția sa în trecut? Ce procese au avut loc între particulele elementare din Universul timpuriu care au condus în cele din urmă la starea sa actuală? Dacă relativ recent discutarea acestui gen de întrebări s-a oprit la nivelul ipotezelor, astăzi există numeroase date experimentale și observaționale care fac posibilă obținerea de răspunsuri cantitative (!) la aceste întrebări. Aceasta este o altă caracteristică a stadiului actual: cosmologia a devenit o știință exactă în ultimii 10-15 ani. Deja astăzi, datele cosmologice observaționale sunt foarte precise; Și mai multe informații despre Universul modern și timpuriu vor fi obținute în următorii ani.
Datele cosmologice recente necesită o adăugare radicală la ideile moderne despre structura materiei și interacțiunile fundamentale ale particulelor elementare. Astăzi știm totul sau aproape totul despre „blocurile de construcție” din care este compusă materia obișnuită - atomi, nuclee atomice, protoni și neutroni care alcătuiesc nucleele - și modul în care aceste „blocuri de construcție” interacționează între ele la distanțe de până la 1. /1000 dimensiunea nucleului atomic (Fig. 1). Aceste cunoștințe au fost obținute ca urmare a multor ani de cercetări experimentale, în principal la acceleratoare, și a înțelegerii teoretice a acestor experimente. Datele cosmologice indică existența unor noi tipuri de particule care nu au fost încă descoperite în condiții terestre și constituie „materie întunecată” în Univers. Cel mai probabil, vorbim despre un întreg strat de fenomene noi în fizica microlumii și este foarte posibil ca acest strat de fenomene să fie descoperit în laboratoarele pământești în viitorul apropiat.
Un rezultat și mai surprinzător al cosmologiei observaționale a fost indicarea existenței unei forme complet noi de materie - „energie întunecată”.
Care sunt proprietățile materiei întunecate și ale energiei întunecate? Ce date cosmologice indică existența lor? Ce înseamnă din punctul de vedere al fizicii microlumii? Care sunt perspectivele pentru studierea materiei întunecate și a energiei întunecate în condiții terestre? Conferința oferită atenției dumneavoastră este dedicată acestor întrebări.
2. Univers în expansiune
Există o serie de fapte care vorbesc despre proprietățile Universului astăzi și în trecutul relativ recent.
Universul ca întreg omogen: Toate zonele din Univers arată la fel. Desigur, acest lucru nu se aplică zonelor mici: există zone în care sunt multe stele - acestea sunt galaxii; sunt zone unde sunt multe galaxii - acestea sunt grupuri de galaxii; Există și zone în care există puține galaxii - acestea sunt goluri uriașe. Dar regiunile de 300 de milioane de ani lumină sau mai mari arată toate la fel. Acest lucru este evidențiat în mod clar de observațiile astronomice, care au dus la o „hartă” a Universului la distanțe de aproximativ 10 miliarde de ani lumină de noi. Trebuie spus că această „hartă” servește drept sursă de informații extrem de valoroase despre Universul modern, deoarece ne permite să determinăm la nivel cantitativ exact modul în care este distribuită materia în Univers.
Pe orez. 2 este prezentat un fragment din această hartă, acoperind un volum relativ mic al Universului. Se poate observa că există structuri de dimensiuni destul de mari în Univers, dar în general galaxiile sunt „împrăștiate” uniform în el.
Univers extinzându-se: Galaxiile se îndepărtează unele de altele. Spațiul se întinde în toate direcțiile și cu cât această sau alta galaxie este mai departe de noi, cu atât se îndepărtează mai repede de noi. Astăzi ritmul acestei expansiuni este mic: toate distanțele se vor dubla în aproximativ 15 miliarde de ani, dar anterior ritmul de expansiune era mult mai mare. Densitatea materiei din Univers scade în timp, iar în viitor Universul va deveni din ce în ce mai rarefiat. Dimpotrivă, Universul era mult mai dens decât este acum. Expansiunea Universului este evidențiată direct de „înroșirea” luminii emise de galaxii îndepărtate sau de stele strălucitoare: datorită întinderii generale a spațiului, lungimea de undă a luminii crește pe măsură ce zboară spre noi. Acest fenomen a fost descoperit de E. Hubble în 1927 și a servit drept dovadă observațională a expansiunii Universului, prezisă cu trei ani mai devreme de Alexander Friedman.
Este remarcabil că datele observaționale moderne fac posibilă măsurarea nu numai a ratei de expansiune a Universului în prezent, ci și a urmăririi ratei de expansiune a acestuia în trecut. Vom vorbi despre rezultatele acestor măsurători și despre concluziile de anvergură care decurg din acestea. Aici vom spune următoarele: însuși faptul expansiunii Universului, împreună cu teoria gravitației – teoria generală a relativității – indică faptul că în trecut Universul era extrem de dens și s-a extins extrem de rapid. Dacă urmărim evoluția Universului înapoi în trecut folosind legile cunoscute ale fizicii, vom ajunge la concluzia că această evoluție a început odată cu Big Bang; în acest moment, materia din univers era atât de densă, iar interacțiunea gravitațională atât de puternică, încât legile cunoscute ale fizicii nu se aplicau. Au trecut 14 miliarde de ani de atunci, aceasta este epoca Universului modern.
Universul este „cald”: conține radiații electromagnetice caracterizate printr-o temperatură de T = 2,725 grade Kelvin (fotoni relicte, astăzi reprezentând unde radio). Desigur, această temperatură astăzi este scăzută (mai mică decât temperatura heliului lichid), dar acest lucru a fost departe de a fi cazul în trecut. Pe măsură ce Universul se extinde, se răcește, astfel că în primele etape ale evoluției sale, temperatura, precum și densitatea materiei, au fost mult mai ridicate decât în prezent. În trecut, Universul era fierbinte, dens și se extindea rapid.
Fotografia prezentată pe orez. 3 , a condus la câteva concluzii importante și neașteptate. În primul rând, a permis să stabilim că spațiul nostru tridimensional este euclidian cu un grad bun de precizie: suma unghiurilor unui triunghi din el este egală cu 180 de grade, chiar și pentru triunghiuri cu laturi ale căror lungimi sunt comparabile cu dimensiunea părții vizibile a Universului, adică comparabilă cu 14 miliarde de ani lumină. În general vorbind, teoria generală a relativității permite ca spațiul să nu fie euclidian, ci curbat; datele observaționale indică faptul că nu este cazul (cel puțin pentru regiunea noastră a Universului). Metoda de măsurare a „sumei unghiurilor triunghiulare” pe scale de distanță cosmologică este următoarea. Este posibil să se calculeze în mod fiabil dimensiunea spațială caracteristică a regiunilor în care temperatura diferă de medie: în momentul tranziției plasmă-gaz, această dimensiune este determinată de vârsta Universului, adică este proporțională cu 300 de mii de lumină. ani. Dimensiunea unghiulară observată a acestor regiuni depinde de geometria spațiului tridimensional, ceea ce face posibil să se stabilească că această geometrie este euclidiană.
În cazul geometriei euclidiene a spațiului tridimensional, teoria generală a relativității conectează fără ambiguitate rata de expansiune a Universului cu totalul densitatea tuturor formelor de energie şi, la fel ca în teoria gravitației a lui Newton, viteza de revoluție a Pământului în jurul Soarelui este determinată de masa Soarelui. Rata de expansiune măsurată corespunde densității totale de energie din Universul modern
În ceea ce privește densitatea masei (deoarece energia I este legată de masă prin relația E = mс 2 ) acest număr este
Dacă energia din Univers ar fi determinată în întregime de energia de repaus a materiei obișnuite, atunci ar fi în medie 5 protoni pe metru cub în Univers. Vom vedea, totuși, că există mult mai puțină materie obișnuită în Univers.
În al doilea rând, din fotografie orez. 3 se poate stabili ce a fost magnitudinea(amplitudine) neomogenități temperatura și densitatea în Universul timpuriu - a fost 10 –4 –10 –5 din valorile medii. Din aceste neomogenități de densitate au apărut galaxiile și grupurile de galaxii: regiunile cu densități mai mari au atras materia înconjurătoare datorită forțelor gravitaționale, au devenit și mai dense și, în cele din urmă, au format galaxii.
Deoarece neomogenitățile inițiale ale densității sunt cunoscute, procesul de formare a galaxiilor poate fi calculat și rezultatul comparat cu distribuția observată a galaxiilor în Univers. Acest calcul este în concordanță cu observațiile numai dacă presupunem că, pe lângă materia obișnuită, există un alt tip de materie în Univers - materie întunecată, a cărui contribuție la densitatea energetică totală astăzi este de aproximativ 25%.
O altă etapă a evoluției Universului corespunde vremurilor și mai timpurii, de la 1 la 200 de secunde (!) din momentul Big Bang-ului, când temperatura Universului a atins miliarde de grade. În acest moment, reacțiile termonucleare au avut loc în Univers, similare reacțiilor care au loc în centrul Soarelui sau într-o bombă termonucleară. Ca urmare a acestor reacții, unii protoni s-au legat de neutroni și au format nuclee ușoare - nucleele de heliu, deuteriu și litiu-7. Numărul de nuclee luminoase formate poate fi calculat, în timp ce singurul parametru necunoscut este densitatea numărului de protoni din Univers (acesta din urmă, desigur, scade din cauza expansiunii Universului, dar valorile sale în momente diferite sunt pur și simplu înrudite între ele).
Este prezentată o comparație a acestui calcul cu cantitatea observată de elemente luminoase din Univers orez. 4 : liniile reprezintă rezultatele calculelor teoretice în funcție de un singur parametru - densitatea materiei obișnuite (barioni), iar dreptunghiuri - date de observație. Este remarcabil faptul că există acord pentru toate cele trei nuclee ușoare (heliu-4, deuteriu și litiu-7); Există, de asemenea, acord cu datele privind radiația cosmică de fond cu microunde (prezentată printr-o bandă verticală în Fig. 4, denumită CMB - Cosmic Microwave Background). Acest acord indică faptul că teoria generală a relativității și legile cunoscute ale fizicii nucleare descriu corect Universul la vârsta de 1-200 de secunde, când materia din el avea o temperatură de un miliard de grade sau mai mare. Este important pentru noi ca toate aceste date să conducă la concluzia că densitatea de masă a materiei obișnuite în Universul modern este
adică, materia obișnuită contribuie cu doar 5% la densitatea totală de energie din Univers.
4. Bilanțul energetic în Universul modern
Deci, ponderea materiei obișnuite (protoni, nuclee atomice, electroni) în energia totală din Universul modern este de doar 5%. Pe lângă materia obișnuită, Universul conține și neutrini relicve - aproximativ 300 de neutrini de toate tipurile pe centimetru cub. Contribuția lor la energia totală (masa) din Univers este mică, deoarece masele neutrinilor sunt mici și cu siguranță nu depășesc 3%. Restul de 90-95% din energia totală din Univers este „ceea ce este necunoscut”. Mai mult, acest „necunoscut ce” constă din două facțiuni - materie întunecată și energie întunecată și, așa cum este descris în orez. 5 .
În același timp, materia din stele este încă de 10 ori mai mică; materia obișnuită se găsește în principal în norii de gaz.
5. Materia întunecată
Materia întunecată este asemănătoare cu materia obișnuită, în sensul că este capabilă să se adune în aglomerări (de dimensiunea, de exemplu, a unei galaxii sau a unui grup de galaxii) și participă la interacțiunile gravitaționale în același mod ca materia obișnuită. Cel mai probabil, constă din particule noi care nu au fost încă descoperite în condiții terestre.
Pe lângă datele cosmologice, măsurătorile câmpului gravitațional din grupurile de galaxii și din galaxii susțin existența materiei întunecate. Există mai multe moduri de măsurare a câmpului gravitațional din clusterele de galaxii, dintre care una este lentila gravitațională, ilustrată în orez. 6 .
Câmpul gravitațional al clusterului îndoaie razele de lumină emise de galaxia situată în spatele clusterului, adică câmpul gravitațional acționează ca o lentilă. În acest caz, uneori apar mai multe imagini ale acestei galaxii îndepărtate; în jumătatea stângă a Fig. 6 sunt albastre. Îndoirea luminii depinde de distribuția masei în cluster, indiferent de particulele care creează acea masă. Distribuția de masă restabilită în acest mod este prezentată în jumătatea dreaptă a Fig. 6 în albastru; este clar că este foarte diferită de distribuţia substanţei luminoase. Masele de clustere de galaxii măsurate în acest mod sunt în concordanță cu faptul că materia întunecată contribuie cu aproximativ 25% la densitatea totală de energie din Univers. Să reamintim că același număr se obține din compararea teoriei formării structurilor (galaxii, clustere) cu observațiile.
Materia întunecată există și în galaxii. Acest lucru rezultă din nou din măsurătorile câmpului gravitațional, acum în galaxii și împrejurimile lor. Cu cât câmpul gravitațional este mai puternic, cu atât stelele și norii de gaz se rotesc mai repede în jurul galaxiei, astfel încât măsurarea vitezelor de rotație în funcție de distanța până la centrul galaxiei face posibilă reconstituirea distribuției masei în aceasta. Acest lucru este ilustrat în orez. 7 : pe măsură ce vă îndepărtați de centrul galaxiei, viteza de revoluție nu scade, ceea ce indică faptul că în galaxie, inclusiv departe de partea sa luminoasă, există materie întunecată, neluminoasă. În galaxia noastră din vecinătatea Soarelui, masa materiei întunecate este aproximativ egală cu masa materiei obișnuite.
Ce sunt particulele de materie întunecată? Este clar că aceste particule nu ar trebui să se degradeze în alte particule mai ușoare, altfel s-ar descompune în timpul existenței Universului. Acest fapt în sine indică faptul că în natură există nou, încă nu este deschis legea conservării, care împiedică degradarea acestor particule. Analogia aici este cu legea conservării sarcinii electrice: un electron este cea mai ușoară particulă cu sarcină electrică și de aceea nu se descompune în particule mai ușoare (de exemplu, neutrini și fotoni). În plus, particulele de materie întunecată interacționează extrem de slab cu materia noastră, altfel ar fi fost deja descoperite în experimente pământești. Apoi începe zona ipotezelor. Cea mai plauzibilă (dar departe de a fi singura!) ipoteză pare să fie că particulele de materie întunecată sunt de 100-1000 de ori mai grele decât un proton și că interacțiunea lor cu materia obișnuită este comparabilă ca intensitate cu interacțiunea neutrinilor. În cadrul acestei ipoteze, densitatea modernă a materiei întunecate găsește o explicație simplă: particulele de materie întunecată s-au născut și anihilate intens în Universul foarte timpuriu la temperaturi ultra-înalte (aproximativ 10-15 grade), iar unele dintre ele. au supraviețuit până în zilele noastre. Având în vedere parametrii specificați ai acestor particule, numărul lor actual în Univers se dovedește a fi exact ceea ce este necesar.
Ne putem aștepta la descoperirea particulelor de materie întunecată în viitorul apropiat în condiții terestre? Deoarece astăzi nu cunoaștem natura acestor particule, este imposibil să răspundem la această întrebare complet fără ambiguitate. Cu toate acestea, perspectiva pare foarte optimistă.
Există mai multe moduri de a căuta particule de materie întunecată. Unul dintre ele este asociat cu experimente la viitoarele acceleratoare și ciocnidere de mare energie. Dacă particulele de materie întunecată sunt într-adevăr de 100-1000 de ori mai grele decât un proton, atunci ele se vor naște în ciocniri ale particulelor obișnuite accelerate la coliziune la energii mari (energiile obținute la colisionarele existente nu sunt suficiente pentru aceasta). Perspectivele imediate de aici sunt legate de Large Hadron Collider (LHC), care este construit la centrul internațional CERN de lângă Geneva, care va produce fascicule de protoni care se ciocnesc cu o energie de 7x7 Teraelectronvolți. Trebuie spus că, conform ipotezelor populare de astăzi, particulele de materie întunecată sunt doar un reprezentant al unei noi familii de particule elementare, astfel încât, odată cu descoperirea particulelor de materie întunecată, se poate spera la descoperirea unei întregi clase de noi particule și interacțiuni noi la acceleratori. Cosmologia sugerează că lumea particulelor elementare este departe de a fi epuizată de „blocurile de construcție” cunoscute astăzi!
O altă modalitate este de a detecta particulele de materie întunecată care zboară în jurul nostru. Nu există în niciun caz un număr mic de ele: cu o masă egală cu 1000 de ori masa unui proton, ar trebui să existe 1000 de aceste particule aici și acum pe metru cub. Problema este că interacționează extrem de slab cu particulele obișnuite, substanța este transparentă pentru ele. Cu toate acestea, particulele de materie întunecată se ciocnesc ocazional cu nucleele atomice și, sperăm, că aceste ciocniri pot fi detectate. Căutați în această direcție
În cele din urmă, o altă modalitate este asociată cu înregistrarea produselor anihilării particulelor de materie întunecată între ele. Aceste particule ar trebui să se acumuleze în centrul Pământului și în centrul Soarelui (materia este aproape transparentă pentru ele și pot cădea în Pământ sau în Soare). Acolo se anihilează reciproc, iar în acest proces se formează alte particule, inclusiv neutrini. Acești neutrini trec liber prin grosimea Pământului sau a Soarelui și pot fi înregistrați prin instalații speciale - telescoape pentru neutrini. Unul dintre aceste telescoape pentru neutrini este situat în adâncurile lacului Baikal (NT-200, orez. 8 ), altul (AMANDA) - adânc în gheață la Polul Sud.
Așa cum se arată în orez. 9 , un neutrin care vine, de exemplu, din centrul Soarelui, poate experimenta, cu o probabilitate redusă, interacțiunea în apă, ducând la formarea unei particule încărcate (muon), a cărei lumină este înregistrată. Deoarece interacțiunea neutrinilor cu materia este foarte slabă, probabilitatea unui astfel de eveniment este scăzută și este necesar un detector de volum foarte mare. Acum a început construcția unui detector cu un volum de 1 kilometru cub la Polul Sud.
Există și alte abordări pentru căutarea particulelor de materie întunecată, de exemplu, căutarea produselor anihilării lor în regiunea centrală a galaxiei noastre. Timpul va spune care dintre toate aceste căi va duce mai întâi la succes, dar, în orice caz, descoperirea acestor noi particule și studiul proprietăților lor va fi cea mai importantă realizare științifică. Aceste particule ne vor spune despre proprietățile Universului la 10-9 s (o miliardime dintr-o secundă!) după Big Bang, când temperatura Universului era de 10-15 grade, iar particulele de materie întunecată au interacționat intens cu plasma cosmică.
6. Energie întunecată
Energia întunecată este o substanță mult mai ciudată decât materia întunecată. Pentru început, nu se adună în aglomerări, ci este „împrăștiat” uniform în tot Universul. Există la fel de mult în galaxii și grupuri de galaxii ca și în afara lor. Cel mai neobișnuit lucru este că eu, într-un anumit sens, nu experimentez energia întunecată anti gravitație. Am spus deja că metodele astronomice moderne pot nu numai să măsoare viteza actuală de expansiune a Universului, ci și să determine modul în care acesta s-a schimbat în timp. Deci, observațiile astronomice indică faptul că astăzi (și în trecutul recent) Universul se extinde într-un ritm accelerat: ritmul de expansiune crește cu timpul. În acest sens, putem vorbi despre antigravitație: atracția gravitațională obișnuită ar încetini retragerea galaxiilor, dar în Universul nostru, se dovedește că contrariul este adevărat.
Această imagine, în general, nu contrazice teoria generală a relativității, dar pentru aceasta, energia întunecată trebuie să aibă o proprietate specială - presiunea negativă. Acest lucru îl deosebește clar de formele obișnuite ale materiei. Nu va fi exagerat să spui asta natura energiei întunecate este principalul mister al fizicii fundamentale a secolului XXI.
Unul dintre candidații pentru rolul energiei întunecate este vidul. Densitatea de energie a vidului nu se schimbă pe măsură ce Universul se extinde, iar aceasta înseamnă presiune negativă a vidului. Un alt candidat este un nou câmp super-slab care pătrunde în întregul Univers; termenul „chintesență” este folosit pentru aceasta. Există și alți candidați, dar în orice caz, eul energiei întunecate este ceva complet neobișnuit.
O altă modalitate de a explica expansiunea accelerată a Universului este să presupunem că legile gravitației înseși se schimbă pe distanțe cosmologice și timpuri cosmologice. Această ipoteză este departe de a fi inofensivă: încercările de generalizare a teoriei generale a relativității în această direcție întâmpină dificultăți serioase.
Aparent, dacă o astfel de generalizare este posibilă, ea va fi asociată cu ideea existenței unor dimensiuni suplimentare ale spațiului, pe lângă cele trei dimensiuni pe care le percepem în experiența de zi cu zi.
Din păcate, în prezent nu există modalități vizibile de a studia direct experimental energia întunecată în condiții terestre. Acest lucru, desigur, nu înseamnă că noi idei geniale în această direcție nu pot apărea în viitor, dar astăzi speră să clarifice natura energiei întunecate și (sau, mai larg, motivele expansiunii accelerate a Universului) sunt asociate. exclusiv cu observaţii astronomice şi cu obţinerea de date cosmologice noi, mai precise. Trebuie să aflăm în detaliu exact cum sa extins Universul într-o etapă relativ târzie a evoluției sale, iar acest lucru, sperăm, ne va permite să alegem între diferite ipoteze.
Vorbim despre observații ale supernovelor de tip 1a.
Modificarea energiei și cu o modificare a volumului este determinată de presiune, Δ E = -pΔ V. Pe măsură ce Universul se extinde, energia vidului crește odată cu volumul (densitatea de energie este constantă), ceea ce este posibil doar dacă presiunea vidului este negativă. Rețineți că semnele opuse de presiune și energie și vid rezultă direct din invarianța Lorentz.
7. Concluzie
Așa cum este adesea cazul în știință, progresele spectaculoase în fizica particulelor și cosmologie au ridicat întrebări fundamentale și neașteptate. Astăzi nu știm ce constituie cea mai mare parte a materiei din Univers. Putem doar ghici ce fenomene au loc la distanțe ultrascurte și ce procese au avut loc în Univers în primele etape ale evoluției sale. Este grozav că multe dintre aceste întrebări vor primi răspuns în viitorul apropiat - în decurs de 10-15 ani, și poate chiar mai devreme. Timpul nostru este un timp al unei schimbări radicale în viziunea naturii, iar principalele descoperiri urmează să vină.
DISCUŢIE
18.04.2005 09:32 | rykov Mi-a plăcut foarte mult prelegerea lui Valeri Anatolevici Rubakov. Este prima dată când aud o prelegere bazată nu pe teorie, ci pe date observate. Se știe că pot exista mai multe teorii care explică fenomenele și chiar se contrazic între ele. În plus, datele prezentate se încadrează în ipotezele despre natura gravitației și antigravitației sub forma structurii de sarcină și magnetic-masă a „vidului”. Sarcina în exces a „vidului” este o sursă de atracție coulombiană între corpurile de materie și, în același timp, o sursă de forțe de respingere ale sarcinii electrice cu același nume. Această repulsie se observă sub forma expansiunii Universului - la început a fost rapidă datorită densității mari de sarcină, acum este lentă datorită prezenței a aproximativ 2000 Coulombs/m^3. În ipoteza e, materia „întunecată” există sub forma unui continuum de masă magnetică ca sursă de mase de particule reale și fluxuri de inducție magnetică.
18.04.2005 15:12 | grechishkin 18.04.2005 16:40 | Markab Prelegerea m-a surprins. Există doar o mare problemă cu materialul de observație. Ei au scos materia întunecată din aer pentru a explica lipsa masei observate în galaxii, iar apoi au introdus energia întunecată pentru a explica expansiunea observată a universului. Proprietățile materiei întunecate au fost explicate foarte logic: nu intră în interacțiuni puternice (adică nu se poate combina în elemente mai grele), este neutră din punct de vedere electric, interacționează foarte slab cu materia obișnuită (ca neutrinii este deci greu de detectat). ) și are o masă de repaus foarte mare. Vorbitorul avea probabil nevoie de o masă mare de repaus pentru a explica de ce această particulă nu fusese descoperită până acum. Pur și simplu nu există încă astfel de acceleratoare. Și dacă ar fi existat, cu siguranță l-ar fi găsit. Aveți nevoie de masă ascunsă - obțineți-o. Situația este ca la eter pe vremuri.
Materialul observațional indică într-adevăr că haloul galactic conține materie care nu este detectată de telescoape. Întrebarea „Ce ar putea fi?” rămâne deschisă deocamdată, dar de ce să explicăm problema masei ascunse printr-o familie de noi particule?
În ceea ce privește energia întunecată și. Expansiunea universului este un fapt observat care nu a fost încă explicat, dar nici nu este nou. Pentru a explica expansiunea universului, autorul are nevoie de energie întunecată. Matematic, Einstein a introdus respingerea materiei sub forma termenului lambda, dar acum fizic explicăm termenul lambda prin materie întunecată. Unul de neînțeles duce la altul. În filosofia lui Newton, lui Dumnezeu i se cerea să explice stabilitatea orbitelor planetelor, deoarece altfel, din cauza gravitației, planetele ar trebui să cadă în Soare. Aici energia întunecată a fost numită Dumnezeu.
Echilibrul energiei din universul modern pare nu mai puțin interesant. Deci, mai puțin de 10% este alocat întregii materii, 25% din energie este alocată particulelor inventate de vorbitor și, ei bine, totul este energie întunecată. După cum au calculat: universul este euclidian -> se știe viteza de expansiune -> aplicăm relativitatea generală = obținem energia totală a Universului.
Din ceea ce am primit, ne-am luat energie...18.04.2005 16:43 | Markab CONTINUARE
Din ceea ce s-a obținut, a fost luată energia substanței observate, iar energia rămasă a fost împărțită între forța de respingere (energia întunecată) și masa lipsă (materia întunecată).
Să începem cu natura euclidiană a universului. Natura euclidiană a Universului trebuie dovedită în mai multe moduri independente. Metoda propusă este neconvingătoare prin faptul că momentul tranziției plasmă-gaz a Universului poate fi estimat în cel mai bun caz cu un factor de 2 într-o direcție sau alta. Prin urmare, va exista un Univers euclidian dacă se consideră că dimensiunea celulei este de 150 sau 600 de mii de ani lumină? Cel mai probabil nu. Aceasta înseamnă că relativitatea generală nu poate fi folosită pentru a estima energia totală din Univers.19.04.2005 19:58 | rykov În orice rezultat al contraargumentelor lui Mark, observăm o coincidență uimitoare între materia „întunecată” și continuumul magnetic-masă, între energia „întunecată” și structura de sarcină a „vidului fizic”. Prin urmare, consider un cuvânt nou în cosmologie ca o confirmare aproape directă a propagării luminii și gravitației în spațiu. Aceasta este o coincidență foarte bună.
19.04.2005 23:10 | Alex1998 Este în regulă să hrănești urechile oamenilor despre „coincidențe uimitoare”. Ai uitat deja cum ți-au bătut nasul la ru.science? Nu numai că nu va fi coincidență cu materia „întunecată”, ci și cu cursul de fizică școlar.
Deși lovitura ta este, desigur, rară în lipsa de ceremonie... Și deja ai reușit să o certați pe Maldacena și să-l bătuți pe Ginsburg pe umăr...
06.10.2005 15:15 | rykov Acesta este Lukyanov?
Citește asta: „Viteza gravitației”
http://www.inauka.ru/blogs/artic le54362/print.html
Pentru auto-educarea ta. În general, situația în fizică este foarte ciudată. Cu aceasta ocazie:
1. Propagarea luminii (EMW) este imposibilă într-un vid lipsit de sarcini electrice. Fizica spune contrariul, contrazicând materialitatea Universului. Acesta este probabil principalul defect al teoriei fizice.
2. Postulatul constanței vitezei luminii pentru Univers duce la următoarea distorsiune a materialității lumii noastre: necesitatea introducerii dilatației timpului pentru a explica fenomenele observate. Fără această introducere a schimbărilor în decursul timpului, orice interpretare a datelor experimentale este imposibilă.
3. Curbura spațiului ca model de gravitație și inerție duce, de asemenea, la negarea bazei materiale a gravitației. În acest caz, se încalcă valoarea universală a numărului pi în fizică, care se realizează numai în spațiul necurbat.Acestea sunt probabil principalele concepții greșite în fizică. Orice altceva poate fi perceput ca costul creșterii înțelegerii în structura lumii. Întreaga complexitate a situației idealismului în fizică se datorează faptului că rezultatele observațiilor și experimentelor „confirmă” teoriile fizice. Problema constă în modul de interpretare a observațiilor și experimentelor, care trebuie să fie diferit în cazul erorii și adevărului teoriei. Eseurile fac o încercare de interpretare corectă în fizică, contrastând interpretări din poziții nematerialiste. Prin urmare, a doua condiție (suficientă) a oricărei teorii fizice trebuie să fie valabilitatea ei materialistă. De exemplu, toate referirile la posibilitatea de a transmite interacțiuni fizice sau de a transmite așa-numitele câmpuri fizice în vid sunt lipsite de o bază materială. Secțiunile corespunzătoare ale fizicii teoretice trebuie corectate ținând cont de materialitatea lumii.
20.04.2005 12:07 | Markab Pe lângă ceea ce s-a spus deja, în discuțiile autorului despre materia întunecată, raportul conține încă un „loc întunecat”.
1) Din rezultatele observației, vezi Fig. 7 din raport, rezultă că viteza de rotație măsurată a stelelor cu distanța de la miezul galactic se dovedește a fi mai mare decât cea calculată. În fig. 7 sunt desemnate „observații” și „fără materie întunecată” (Din păcate, maximul curbei de „observare” nu este afișat; creșterea sa ~logaritmică este vizibilă). Autorul explică viteza „creștetă” observată prin prezența materiei întunecate în galaxia noastră. În fig. Figura 6 (dreapta) oferă un exemplu de reconstrucție a câmpului gravitațional din observarea microlensingului din Fig. 6 (stânga). Câmpul gravitațional rezultat este câmpul total, la care contribuie atât materia observată, cât și materia întunecată. Din fig. 6 (dreapta) rezultă că materia întunecată este distribuită în întreaga galaxie în același mod ca materia obișnuită - este concentrată împreună cu materia vizibilă: în nucleul galactic, grupuri de stele, stele și nori întunecați.
2) Din fig. 5 rezultă că materia întunecată este de aproximativ 5 ori mai mare decât materia obișnuită. Adică, ea este cea care aduce o contribuție decisivă la interacțiunea gravitațională. Această materie trebuie să fie în Soare, și în Pământ, și în Jupiter, etc.
3) În Sistemul Solar, viteza planetelor aflate la distanță de Soare nu crește, ci scade. În plus, nu există un maxim local în vitezele planetelor aflate la distanță de Soare. De ce este diferit în Galaxy? Contradicţie??
CE POATE ÎNSEAMNA ACESTA?
A) Materia întunecată în interpretarea autorului NU EXISTĂ. Pentru a explica viteza „creștetă” de rotație a stelelor din galaxie, trebuie să căutați materia obișnuită, care poate fi ascunsă în nori moleculari, găuri negre, stele neutronice răcite și pitice albe.
B) Materia întunecată în interpretarea autorului EXISTĂ. Nu observăm asta pentru că ne-am obișnuit. Apropo, o modalitate bună de a pierde în greutate, mai bună decât orice Herbalife: stoarceți materia întunecată și deveniți de 5 ori mai ușor!21.04.2005 13:42 | Markab Să rezumam discuția despre materia întunecată. Interpretarea materiei întunecate în maniera sugerată de vorbitor duce inevitabil la o revizuire a întregii evoluții stelare.
Deci, conform declarațiilor autorului, materia întunecată este: o particulă cu o masă de 100-1000 de mase de repaus a unui proton, care nu are sarcină electrică, participă la interacțiunea gravitațională și nu participă la interacțiunea puternică. Reacționează slab cu materia obișnuită, la fel ca un neutrin. Se supune unui fel de lege de conservare care previne degradarea unei astfel de particule.
Masa materiei întunecate este de aproximativ 5 ori masa materiei obișnuite. (Conform raportului). Materia întunecată este concentrată în aceiași centre ca și materia obișnuită - nucleele galaxiilor, clusterelor de stele, stele, nebuloase etc. (Conform raportului).
CONSECINȚE AstroFIZICE (introducerea materiei întunecate)
1) Pe stele sunt îndeplinite condițiile echilibrului radiativ cu gravitația. Radiația este eliberată ca urmare a reacțiilor nucleare ale materiei stelei. Materia întunecată situată într-o stea o comprimă gravitațional, dar nu ia parte la reacțiile nucleare. Prin urmare, introducerea ipotetică a materiei întunecate într-o stea, cu condiția ca masa acesteia să fie conservată, duce la faptul că cantitatea de materie capabilă să participe la reacții nucleare scade de câteva ori. Aceasta înseamnă că durata de viață a unei stele este redusă de câteva ori(!). Ceea ce nu este adevărat, cel puțin în exemplul Soarelui nostru, care există din fericire de ~5 miliarde de ani și va exista pentru aceeași perioadă de timp.
2) În procesul de evoluție, proporția materiei întunecate de pe stele crește, deoarece particulele cu o masă (100-1000 Mr) nu vor părăsi steaua nici prin vântul stelar, nici prin ejectarea cochiliei. Mai mult, datorită masei sale, materia întunecată va fi concentrată în miezul stelei. Aceasta înseamnă că, la sfârșitul evoluției stelare, când steaua se transformă într-o pitică albă sau stea neutronică, marea majoritate a masei sale trebuie să fie formată din materie întunecată! (Mai mult, nu se știe ce statistici (TM) se supune și ce proprietăți are.) Și asta, la rândul său, ar trebui să schimbe limita...21.04.2005 13:44 | Markab Și aceasta, la rândul său, ar trebui să schimbe limita Chandrasekhar la piticele albe și limita Openheimer-Volkoff la stele neutronice. Cu toate acestea, nu s-a observat experimental nicio schimbare a masei limitei stelei cu neutroni alb Chandrasekhar.
Ambele argumente ne convin încă o dată că pur și simplu nu există nicio materie întunecată în interpretarea domnului Rubakov.21.04.2005 22:18 | Algen 27.04.2005 10:10 | Markab Procesul de condensare a materiei nu depinde de viteza absolută a materiei (viteza de rotație în jurul nucleului galactic), ci de cea relativă, adică. viteza cu care particulele de materie întunecată se mișcă în raport cu materia obișnuită. În ceea ce privește valoarea absolută a vitezei de 100-200 km/s, această valoare nu este mare. De exemplu, viteza materiei care se deplasează în jurul nucleului din vecinătatea Soarelui este de aproximativ 250 km/s, ceea ce nu interferează în niciun fel cu procesul de formare a stelelor.
20.04.2005 00:33 | voce Stimate domnule Rubakov! Am citit cu interes prelegerea dumneavoastră, pentru care sunt foarte recunoscător. Nu intru în detalii, pentru că sunt amator.
domnule Rubakov. Mă întreb despre o întrebare la care nu pot obține un răspuns clar. Ideea este aceasta. Să presupunem că există o anumită masă în jurul căreia alte mase se învârt la o distanță de milioane de ani lumină. Să presupunem un caz ipotetic: o masă în jurul căreia se învârt alte mase a fost înghițită de o gaură neagră pe parcursul a o mie de ani. Să spunem aproximativ că motivul atracției corpurilor rotative a dispărut/este clar că nu este deloc așa. Nu acesta este scopul./ Dar corpurile care se mișcă cu accelerație vor continua să se miște cu aceleași accelerații timp de mii de ani. Până când le vine perturbarea câmpului gravitațional. Se pare că aceste mii de ani masele au interacționat cu câmpul? Și câmpul a fost cel care i-a accelerat? Dar dacă este așa, atunci, conform teoriei interacțiunii pe distanță scurtă, rezultă în mod inevitabil că corpurile care accelerează interacționează mai întâi cu câmpul gravitațional și sunt „respinse” de acesta. Prin urmare, câmpul are impuls și deci masă. Care este automat egal cu masa corpului accelerată de câmp. Dar dacă da, atunci aceasta înseamnă că în Univers, pe lângă masa materiei observate, există exact aceeași masă ascunsă a câmpului gravitațional. Mai mult, forțele aplicate acestui câmp nu sunt aplicate într-un punct, ci împrăștiate la infinit. Se simte intuitiv că această masă poate fi motivul expansiunii spațiului Universului, deoarece se respinge în mod clar reciproc.
Nu voi fantezi. Aș dori doar să știu părerea dumneavoastră despre aceste argumente, chiar dacă sunt imparțiale. Sunt amator, din acest motiv criticile devastatoare la adresa reputației mele nu îmi vor dăuna reputației. În lipsa acestuia.
Cu sinceritate.
voce20.04.2005 09:03 | rykov Dragă Voce! De asemenea, sunt un amator și nu accept răspunsul meu pentru tine ca înlocuitor al respectatului Valery Anatolyevich. Mi se pare că dacă răspunde, va fi la toate remarcile deodată. Raspunsul meu il gasesti pe paginile:
PROPAGAREA LUMINII ȘI A GRAVITAȚIEI ÎN SPAȚIU
http://www.inauka.ru/blogs/artic le41392.html
Și
Cheia înțelegerii Universului NOU! 27/12/2004
http://www.worldspace.narod.ru/r u/index.html21.04.2005 09:03 | rykov 21.04.2005 11:52 | voce 21.04.2005 22:16 | Algen Să începem cu faptul că, dacă masa centrală este înghițită de o gaură neagră, atunci nu se va întâmpla nimic câmpului gravitațional de la distanță. Este ceea ce a fost și așa va rămâne.
Totuși, raționamentul tău este corect. Obiectele cu adevărat îndepărtate interacționează cu câmpul gravitațional și până când semnalele despre schimbările din centrul evenimentelor ajung la ele, se vor mișca ca înainte. În caz contrar, s-ar produce o încălcare a cauzalității.
Tragi concluzia corectă că câmpul gravitațional are energie și impuls. Acesta este cu adevărat un câmp fizic. Cu toate acestea, concluzia că această energie (masă) este „automat” egală cu ceva este nefondată și incorectă.
În general, problema energiei și a câmpului gravitațional este destul de confuză. Experții au opinii diferite despre asta. Adică, nimeni nu se ceartă cu privire la însuși faptul prezenței energiei, dar nu este complet clar cum să indice unde exact este localizată această energie. Penrose a scris despre asta destul de bine în cartea ei „The King’s New Mind”. Recomand să citești.Sunt în Univers7.files/f_line.gif">
Dragă Algen! Să continuăm cu faptul că o gaură neagră care a absorbit masa centrală va schimba caracteristicile masei centrale nou apărute. Deci câmpul gravitațional, în opinia mea, va suferi unele modificări în timp. Despre interacțiunea obiectelor îndepărtate cu câmpul gravitațional. Nu am vrut să spun că masa sa este automat egală cu toată materia stelară. Am crezut că masa materiei stelare este inclusă automat în masa câmpului gravitațional. De acord, acest lucru are un înțeles ușor diferit. Despre localizarea energiei și a câmpurilor gravitaționale. După părerea mea, a vorbi despre asta este mai mult decât ciudat. Energia depusă de materia stelară în câmpul gravitațional se extinde la infinit. Întrucât totuși „vine” din corpuri discrete, cel mai probabil experimentează repulsie reciprocă, fiind unul dintre motivele expansiunii Universului. Desigur, acestea sunt doar ipoteze. Dar dacă presupunem că așa este, atunci interacțiunea acestor mase/energii poate fi descrisă de geometria Lobachevsky. Mă întreb cum poate fi scrisă în ea legea respingerii universale reciproce, similară legii noastre a gravitației universale?
Desigur, tratez această afirmație ca pe o ipoteză e.
Vă mulțumim pentru informațiile despre cartea lui Penrose. Mă voi uita. Dacă aveți informații despre unde și cum să o găsiți, v-aș fi foarte recunoscător.06.05.2005 22:16 | Alex1998 15.05.2005 10:50 | Mihail Nu există materie întunecată, cu atât mai puțin energie întunecată, în Natură - mai degrabă, este întuneric în creier, care încearcă cu o persistență de invidiat să „prindă” universul de teoriile relativiste absurde existente. Desigur, Natura este plină de multe alte tipuri de radiații încă necunoscute științei, inclusiv cea principală - gravitonul. Materia Grviton umple întregul Univers și formează o fracțiune semnificativă din masa sa, dar această materie în sine nu are gravitație (dar o creează!). Nu există antigravitație în Univers - Natura nu are nevoie de ea. Conceptul de antigravitație este un fruct al necugenței.
23.05.2005 06:30 | kpuser Atragem atenția autorului și cititorilor că natura materiei întunecate, prezentată în articol ca „principalul mister al fizicii fundamentale a secolului XXI”, este ușor dezvăluită în cadrul conceptului neoclasic al fizicii, bazat pe descrierea liberei mișcări a corpurilor neîncărcate prin ecuația generalizată a lui Lorentz. Această ecuație prezintă două forțe clasice: forța inerțială newtoniană a corpului și forța generalizată Lorentz, care ține cont de interacțiunea elastică a corpului cu propriul său câmp fizic sau de forță.
Rezolvarea ecuației indică natura magnetică a gravitației și duce la două forme ale legii gravitației universale. Una dintre ele – cea tradițională newtoniană – este aplicabilă structurilor cosmice locale precum Sistemul Solar, în care gravitația se datorează atracției reciproce a maselor reale sau REALE de materie. Un altul arată că în structurile cosmice la scară largă precum galaxiile și clusterele lor apar fenomene antigravitaționale, cauzate de respingerea reciprocă a maselor IMAGINARE, în care predomină masa câmpurilor de forță sau MATERIA ÎNTUNECĂ. Puteți afla mai multe despre acest lucru pe site-ul nostru la: http://www.livejournal.com/commu I am in the Universe7.files/elementy">Pentru Maxim Chicago
Ați putea, ca să spunem așa, să „respectați”: să vă justificați „verdictul” cu argumente adecvate? Ce anume în munca mea vi se pare „anti-fizică”? Sau așa evaluezi ecuația Lorentz generalizată, pe care a fost posibil să construiești un edificiu aproape complet al fizicii moderne? Te rog explica.
K. Agafonov08.06.2005 16:40 | Che Drepturile de autor ale site-ului Fornit Probabil că ați auzit cu toții această frază: energie întunecată. Dar ce este și de ce este greu de studiat? Îmi voi începe povestea cu istoria.
Să presupunem că ai o lumânare. Știi totul despre el, inclusiv luminozitatea și distanța până la el. Ca aceasta:
Dacă mișc lumânarea de două ori pe distanță, luminozitatea ei ar trebui să scadă de 4 ori. Dacă îl mișc de trei ori distanța, luminozitatea sa ar trebui să scadă cu un factor de 9. Dacă o mișc de o mie de ori distanța, luminozitatea sa ar trebui să scadă de un milion de ori față de valoarea inițială.
Dar numai în spațiu, desigur, nu există lumânări. Dar există o clasă specială de evenimente, care, din câte știm, are o luminozitate inerentă (cu o precizie de câteva procente) în tot Universul. Acest eveniment este o supernovă de tip Ia. Când Soarele nostru și cele mai cunoscute stele în general își ard tot combustibilul, ele se transformă în cele din urmă în pitice albe. Soarele nostru în acest caz va fi format în principal din carbon și oxigen, dar piticele albe conțin uneori heliu, neon și siliciu. Iată una dintre ele:
Există o singură stea în sistemul nostru solar. Multe sisteme au două sau mai multe stele. Dacă unul dintre ei este o pitică albă, poate începe să fure multe dintre celelalte. În acest caz, începe să crească. Există o limită critică a masei pe care o poate deține o pitică albă înainte ca atomii înșiși să înceapă să se prăbușească. Și când se prăbușesc, se termină într-o explozie atât de puternică încât este cunoscută ca o supernovă de tip Ia. Următoarea animație arată o explozie simulată. Observați cum stelele rămase sunt ejectate din sistemul stelar din cauza exploziei puternice:
Văzând aceste supernove în diferite galaxii, le putem măsura luminozitatea și, cunoscând luminozitatea lor inerentă, le putem calcula distanța. Putem măsura și deplasarea lor spre roșu. Aceste informații sunt suficiente pentru a înțelege cum se extinde Universul. Vă puteți imagina trei posibilități pentru ceea ce ar putea face Universul după Big Bang. La început aveți o cantitate uriașă de materie și energie care se extinde și zboară departe una de cealaltă, dar gravitația încearcă să le aducă împreună. Iată ce se poate întâmpla:
Există atât de multă materie și energie în Univers și, ca rezultat, atracție gravitațională, încât gravitația câștigă și poate inversa explozia, făcând Universul să se prăbușească în sine (Universul închis)
Nu există suficientă materie și energie în Univers pentru a depăși expansiunea, iar Universul continuă să se extindă pentru totdeauna (univers deschis)
Există suficientă materie și energie în Univers pentru a rezista expansiunii fără a provoca colapsul acesteia - doar pentru ca rata de expansiune să scadă la zero (un Univers plat).
Acum, uitându-ne la supernove, putem vedea ce ne spun ele despre ceea ce se întâmplă. Si ghici ce? Universul nu face niciunul dintre cele trei lucruri enumerate! De ceva timp părea să corespundă modelului unui Univers plat, dar la un moment dat rata de expansiune a încetat să scadă, iar acum nu numai că nu va scădea la zero, ci va deveni și constantă la 85% din valoarea sa actuală. De ce? Nimeni nu stie. Dar trebuie să existe ceva fizică și i-am dat numele de „energie întunecată”, deoarece dacă Universul ar fi umplut cu un nou tip de energie care îl împinge în afară, aceasta ar duce la o accelerare a expansiunii. Dar acesta este un proces ciudat și cu siguranță continuă și încă nu știm cum să-l explicăm corect. Asta este energia întunecată!
