Расширение пространства

[Tails]

Меня вот что интересует. Почему размер нашей материй не увеличивается вместе с расширением пространства? Наше с вами пространство расширяется, но почему не расширяется его содержимое? и не меняется скорость света в этом пространстве? То есть, пространство, его содержимое и свойства как-бы не связаны. Но при этом, каждая единица материй словно "привязана" к точке пространства на которой находиться, и смещается вместе с расширением?

У кого какие есть гипотезы ? :)

Сделал небольшой демонстрационный гиф:


п.с. Если бы материя расширялась одинаково с пространством, тогда бы и факт самого "расширения" не было бы заметно.

[Munin]

Tails в сообщении #606027 писал(а):

У кого какие есть гипотезы ? :)

Это вопрос не гипотез, а знания основ космологии. Тех основ, которые с формулами и с багажом физики и астрономии за плечами. Голосования тут неуместны. Это научный форум, если вы не заметили.

Tails в сообщении #606027 писал(а):

Меня вот что интересует. Почему размер нашей материй не увеличивается вместе с расширением пространства? Наше с вами пространство расширяется, но почему не расширяется его содержимое? и не меняется скорость света в этом пространстве? То есть, пространство, его содержимое и свойства как-бы не связаны. Но при этом, каждая единица материй словно "привязана" к точке пространства на которой находиться, и смещается вместе с расширением?

Ответ заключается в том, что не расширяются связанные системы: гравитационно связанные, связанные другими силами. Например, галактики, звёзды и планеты - гравитационно связаны. Планета не расширяется, потому что её размер определяется равновесием между силами притяжения и давления. Мелкие предметы, например, металлический эталон метра, не расширяются, потому что связаны межатомными силами, там равновесие сил притяжения и отталкивания атомов.

На масштабе больше скоплений галактик силы притяжения становятся слишком слабы, чтобы удерживать такие скопления вещества вместе. Поэтому они и расширяются.

-- 14.08.2012 17:30:39 --

Tails в сообщении #606027 писал(а):

Сделал небольшой демонстрационный гиф

Как жаль, что я не умею делать демонстрационных гифов. А то бы показал многие вещи в космологии и физике намного наглядней.

[Toucan]

Тема перемещена из форума «Свободный полёт» в форум «Помогите решить / разобраться (Ф)»

[ИгорЪ]

Munin
Я читал такое объяснение, но оно мне не очень понятно. Получается, что пространство расширяется "сквозь" связанную силами материю, либо эта материя, сдерживает расширение пространства в области где она находится. Обе картины странные.

[nkie]

ИгорЪ в сообщении #606110 писал(а):

Munin
Я читал такое объяснение, но оно мне не очень понятно. Получается, что пространство расширяется "сквозь" связанную силами материю, либо эта материя, сдерживает расширение пространства в области где она находится. Обе картины странные.

Да, хотелось бы понять, какая из этих картин имеет место. Во втором случае у межзвездного пространства в пределах галактики будут немного другие характеристики, чем у межгалактического...

[мат-ламер]

Tails в сообщении #606027 писал(а):

п.с. Если бы материя расширялась одинаково с пространством, тогда бы и факт самого "расширения" не было бы заметно

Это первое. Второе - факт расширения заметен. Остаётся сделать логический вывод.

[Sergey K]

прутик, на его концах две точки пространства. как эти точки взаимодействуют с прутиком? да ни как, точка пространства это абстрактная математическая метка, которыми мы отмечаем координаты и события. прутик к точке гвоздем прибит или автогеном приваре? вот чем точка пространства способна увлечь за собой молекулу? у нее что заряд есть или какая-нибудь масса? а вот молекулы прутика с друг другом объективно связаны, поэтому расстояния между ними не меняется и он не распухает.

Цитата:

что пространство расширяется "сквозь" связанную силами материю

пространство - множество точек, вообщем-то абстракция. Огромный воображаемый ящик в котором мы привыкли откладывать координатные оси и как-то ориентироваться. Если между точками - метками запихивать не прерывно еще точки-метки, расширяя пространство (уже объективно, расстояние в самом деле будет увеличиватся), не значит, что на тела начнет действовать какая-то сила, их раздувающая.

(Оффтоп)

есть много программ для создания анимации. паинт и немного времени! http://1soft-new.ucoz.ru/load/programmy ... nimacii/29

Цитата:

Ответ заключается в том, что не расширяются связанные системы ...
... на масштабе больше скоплений галактик силы притяжения становятся слишком слабы, чтобы удерживать такие скопления вещества вместе. Поэтому они и расширяются.

Или мои рассуждения все-таки не правильны, и значит, все-таки можно ввести некую псевдосилу, воздействующую на тело и компенсирующую приближающеюся к нулю, но все-таки не нулевое притяжение соседнего скопления галактик?

[nkie]

Sergey K в сообщении #606130 писал(а):

прутик, на его
Или мои рассуждения все-таки не правильны, и значит, все-таки можно ввести некую псевдосилу, воздействующую на тело и компенсирующую приближающеюся к нулю, но все-таки не нулевое притяжение соседнего скопления галактик?

ваши рассуждения неправильны. Факт расширения пространства установлен, это сила не то что компенсирует притяжение галактик, она заставляет их разбегаться, причем с ускорением. Здесь встал вопрос, как себя чувствует пространство заполненное материей? Противодействует ли материя расширению, и расширение пространства происходит только в межгалактической среде... или пространство расширяется сквозь материю, но как-то на нее все таки воздействует, как ручеек пытающийся перекатить камешек... Вроде бы импульс какой-то придает, но сила межмолекулярных, межатомных и межкварковых взаимодействий настолько большая, что это расширение, что слону дробина...

[Sergey K]

неа. Импульс придается при взаимодействии. а тут что с чем взаимодействует?

скорее так - скорость разбегания точек зависит от расстояния между ними. Пусть каждый dt между двумя рядом расположенными точками "вставляется третья". между тремя соприкасающимся точками будет "вставленно" две итд... чем больше расстояние - тем больше его прирост в результате расширения.

если точечное тело ни с чем не взаимодействует, то ему менять позицию - то есть смешатся со своей точки - не зачем. Убегая от нас, оно на самом деле остаётся в покое. Его ничто с этой точки не стягивает - ибо на самом деле это не тчока с телом от нас отдаляются, а новые точки между нами возникают.

теперь представим два точечных взаимодействующих тела. Каждое из них находится в потенциальной яме другого. Если расстояние между ними сравнительно мало, то за каждое малое dt сдвиг составляет малое ds и тела прижимаются друг к другу силами взаимодействия - ускорение, которое сообщают друг другу тела определяет сдвиг, который успевает покрыть разбегание пространства. Если же расстояние очень велико, то за dt произойдет смещение ds2 - и уже не элементарное малое. Тела как и раньше будут притягиваться, но вот из-за ослабления взаимодействия (оно падает обратно пропорционально какой-либо функции расстояния) ускорение, а следовательно и смещение тел друг к другу уже не будет компенсировать их разбегание. то есть да, точки пространства действительно с телами никак не взаимодействуют.

[Munin]

ИгорЪ в сообщении #606110 писал(а):

Munin
Я читал такое объяснение, но оно мне не очень понятно.

Разумеется, понятным оно становится, если начать решать полноценно поставленную физическую задачу, полноценными математическими средствами. Так-то это слова.

ИгорЪ в сообщении #606110 писал(а):

Получается, что пространство расширяется "сквозь" связанную силами материю, либо эта материя, сдерживает расширение пространства в области где она находится. Обе картины странные.

Ни то, ни другое, разумеется. На самом деле, имеет место движение частиц по мировым линиям через четырёхмерное многообразие. Если частицы расходятся, то система не связана. Если частицы находятся в среднем на ограниченном расстоянии, система связана. Четырёхмерное пространство не "расширяется" и не "сдерживается", оно просто есть. И заодно, оно обусловлено движением частиц.

nkie в сообщении #606114 писал(а):

Да, хотелось бы понять, какая из этих картин имеет место.

Поменьше слушайте ИгорЪ. У него по ряду вопросов нечёткие представления. А по некоторым - вообще экстравагантные.

Sergey K в сообщении #606130 писал(а):

Или мои рассуждения все-таки не правильны, и значит, все-таки можно ввести некую псевдосилу, воздействующую на тело и компенсирующую приближающеюся к нулю, но все-таки не нулевое притяжение соседнего скопления галактик?

Зависит от выбранной системы координат. В некоторых СК появляются силы (никакие не псевдосилы, а просто силы).

nkie в сообщении #606136 писал(а):

ваши рассуждения неправильны. Факт расширения пространства установлен, это сила не то что компенсирует притяжение галактик, она заставляет их разбегаться, причем с ускорением.

Не путайте расширение и ускорение расширения.

nkie в сообщении #606136 писал(а):

Здесь встал вопрос, как себя чувствует пространство заполненное материей?

Как-как, $R_{\mu\nu}-\tfrac{1}{2}g_{\mu\nu}R=8\pi GT_{\mu\nu}$ оно себя чувствует.

-- 14.08.2012 23:24:24 --

Sergey K в сообщении #606141 писал(а):

скорее так - скорость разбегания точек зависит от расстояния между ними.

Нет, конечно, не так.

[nkie]

че-то я в конец запутался тогда... в чем же проявляется расширение пространства, если оно не расширяется на самом деле? за счет чего галактики то разлетаются, как проявляется эта сила?С чем она взаимодействует, с ТЭИ как гравитация, или с фермионами и частично с бозонами как поле Хиггса? Или у науки здесь один ответ - сделать страшные глаза и таинственно произнести: "ТЕМНАЯ ЭНЕРГИЯ"

[anb]

ИгорЪ в сообщении #606110 писал(а):

Получается, что пространство расширяется "сквозь" связанную силами материю, либо эта материя, сдерживает расширение пространства в области где она находится. Обе картины странные.

nkie в сообщении #606114 писал(а):

Да, хотелось бы понять, какая из этих картин имеет место.

Если интересно, почитайте Noerdlinger P.D., Petrosian V., Astrophys. Journ. 168, 1 (1971) The effect of cosmological expansion on self-gravitating ensembles of particles, посмотреть можно например здесь http://articles.adsabs.harvard.edu//ful ... 1.000.html

[ИгорЪ]

Munin в сообщении #606160 писал(а):

Четырёхмерное пространство не "расширяется" и не "сдерживается", оно просто есть. И заодно, оно обусловлено движением частиц.

Два вопроса.
Итак, пространство не расширяется?
И вот это "оно обусловлено движением частиц" - что значит?

-- Вт авг 14, 2012 23:13:17 --

anb
Из абстракта не понял как эта статья связана с обсуждаемым.

[Munin]

nkie
Правильно говорить, я убеждён, не "расширяется пространство", а "расширяется Вселенная".

Чтобы разобраться, надо понять, как устроены решения Фридмана-Леметра, и как они определяются начальными условиями (в частности, начальной скоростью разбегания!), и плотностью массы.
Кроме основных учебников (Мизнер-Торн-Уилер, Ландау-Лифшиц, Вайнберг) и учебников по космологии (главный из которых Зельдович, Новиков "Строение и эволюция Вселенной") здесь может помочь
Нагирнер Д. И. Элементы космологии. СПб., 2001.
где излагается "ньютоновская теория космологии", и по аналогии с ней даётся очень простой и прозрачный физический смысл поведения фридмановских решений.

О тёмной энергии рекомендую говорить неуважительно не раньше, чем вы разберётесь с реальными причинами введения её в космологию, с её наблюдательным статусом и содержанием соответствующих гипотез.

[Acid Snow]

По-моему данная тема связана с
http://ru.wikipedia.org/wiki/Инфляционная_модель_Вселенной
http://en.wikipedia.org/wiki/Friedmann–Lemaître–Robertson–Walker_metric