Большой взрыв и плоская Вселенная

[ragnarek]

Есть ли возможность объяснить это доступным языком?
Никак не могу понять - если допустить, что Вселенная не замкнутая, что тогда изменил Большой взрыв?
Ведь тогда границ у Вселенной быть не может, не могло их быть и в момент Большого взрыва.
Если под большим Взрывом понимать разбегание материи, тогда что находилось за "краем" разбегания? И что означает расширение пространства, если у пространства нет структуры?
Скажем, чем принципиально отличаются Вселенные в первую секунду после взрыва и сейчас? Не в плане состава а в плане размеров.

-- 14.02.2018, 11:39 --

Чем на физическом уровне отличаются просто разбегание материи и разбегание в результате расширения пространства?

[DimaM]

ragnarek
А попробуйте почитать книжку И.Д. Новикова "Как взорвалась Вселенная" из серии "Библиотечка Квант".

[wrest]

ragnarek в сообщении #1292399 писал(а):

Никак не могу понять - если допустить, что Вселенная не замкнутая, что тогда изменил Большой взрыв?

Скажите, а у вас есть ответ на противоположный вопрос - "Если допустить что Вселенная замкнутая, что тогда изменил Большой взрыв?"

[ragnarek]

wrest в сообщении #1292402 писал(а):

ragnarek в сообщении #1292399 писал(а):

Никак не могу понять - если допустить, что Вселенная не замкнутая, что тогда изменил Большой взрыв?

Скажите, а у вас есть ответ на противоположный вопрос - "Если допустить что Вселенная замкнутая, что тогда изменил Большой взрыв?"

Тогда я хотя бы могу представить увеличение поверхности сферы при ограниченном объеме.

-- 14.02.2018, 12:01 --

DimaM
Спасибо за интересную наводку.

[Erleker]

Вообще, хороший вопрос.

Суть заключается принципиальных отличиях по некоторым моментам между Ньютоновской гравитацией и ОТО.
В Ньютоновской гравитации все частицы вселенной действительно могут быть собраны в одной точке в начальный момент времени, при этом за ее пределами будет пустое пространство (пробная частица может побывать в нем).
В ОТО это не так. Имеет место быть "всеобщая сингулярность"*, мировая линия любой пробной частицы из вселенной обязательно в прошлом идет к ней. "За пределами" ничего в принципе нет. И мыслить эту ситуацию нужно вовсе не как "взрыв" (много раз писалось, что "Большой Взрыв" - не очень удачный термин), а именно как расширение.
*Следует так же отметить, что ее может и не быть, если расширение идет, например, экспоненциально, не достигая нуля. И, вообще, следует сказать, что на начальных этапах с некоторых масштабов классическая теория становится неприменима.

Что изменяется во вселенной с течением расширения? В первую очередь надо понимать, что мы говорим о некотором решении ОТО, зависящим от времени.
А оно влияет практически на все. В первую очередь это динамика объектов. Изменяются расстояния между объектами, покоящимися относительно "общей материи".

Чем расширение вселенной отличается от разлетающегося облака частиц пыли, если оно также однородно и изотропно?
В принципе, ничем (имея ввиду вселенные только с пылью). Разлетающееся облако пыли, такое же однородное и изотропное, как вселенная в ОТО есть "кусок расширяющийся вселенной" (решение для его части такое же).
Если облако конечно, то мы имеем сингулярность, которую наблюдатели могут миновать.
А если облако занимает всю вселенную , то это и есть вся вселенная.

[ragnarek]

Erleker

Цитата:

Чем расширение вселенной отличается от разлетающегося облака частиц пыли, если оно также однородно и изотропно?
В принципе, ничем

Тогда я не могу понять, почему разбегание галактик со скоростями выше скорости света не противоречит ОТО, если это разбегание вызвано расширением Вселенной? Есть ли понимаемый вариант ответа на этот вопрос?

Цитата:

Изменяются расстояния между объектами, покоящимися относительно "общей материи".

Про расстояния-то понятно, но я спрашивал о другом. Имеет ли смысл говорить о физических размерах Вселенной? И если ученый говорит о бесконечности Вселенной, подразумевается ли что она всегда была бесконечной? Если нет, то как она могла перейти к бесконечности? Если да, тогда Большой взрыв это просто разбегание материи в одной области Вселенной?

Нил Деграсс Тайсон, отвечая на вопрос Ричарда Докинза о том, что мы увидим за границами Вселенной, сказал, что ничего не увидим. Что там Вселенная еще не появилась, так как свету оттуда идти дольше, чем возраст Вселенной. Но ведь тогда он открытым текстом говорит, что физические размеры Вселенной ограничены. И чем тогда они ограничены?

[DimaM]

ragnarek в сообщении #1292598 писал(а):

Тогда я не могу понять, почему разбегание галактик со скоростями выше скорости света не противоречит ОТО, если это разбегание вызвано расширением Вселенной? Есть ли понимаемый вариант ответа на этот вопрос?

Есть.

[wrest]

ragnarek в сообщении #1292598 писал(а):

Имеет ли смысл говорить о физических размерах Вселенной?

Из-за того, что имеются ограничения на дальность наблюдения, люди пока что не смогли проверить ограничена ли Вселенная. Но поскольку наблюдаемая часть Вселенной практически плоская, то может быть так, что вся Вселенная (в предположении что она едина от слова uni) намного больше наблюдаемой с Земли части Вселенной.

[ragnarek]

wrest
От того что Вселенная больше некоего размера - не легче. Пугает факт того, что у нее может быть ограниченный объем - как это можно объяснить? Ведь если она не замкнута, значит у нее есть край, где заканчивается пространство и материя.

Цитата:

Из-за того, что имеются ограничения на дальность наблюдения, люди пока что не смогли проверить ограничена ли Вселенная. Но поскольку наблюдаемая часть Вселенной практически плоская, то может быть так, что вся Вселенная (в предположении что она едина от слова uni) намного больше наблюдаемой с Земли части Вселенной.

Из Ваших слов выходит, что произошло разбегание лишь части материи, а остальная часть с этим Большим взрывом никак не связана.

[wrest]

ragnarek в сообщении #1292638 писал(а):

Из Ваших слов выходит, что произошло разбегание лишь части материи, а остальная часть с этим Большим взрывом никак не связана.

Нет, немножко не так. Я имел в виду, что мы можем наблюдать только часть Вселенной (она называется наблюдаемая часть Вселенной, или -- метагалактика). Мы можем предположить, что Вселенная за пределами наблюдаемой части -- такая же с точки зрения физических законов, крупномасштабной структуры и т.п.
Поскольку наблюдаемая часть выглядит плоской (с каким-то допуском естественно), то можно было бы предположить, что например в случае замкнутой Вселенной (как вы приводили аналогию -- поверхность сферы), наблюдаемая часть Вселенной составляет малую толику от всей Вселенной и поэтому мы видим её плоской, в пределах погрешности с которой можем измерить кривизну.
Ну типа примерно так:

Вся сфера - вся Вселенная, матовая часть - ненаблюдаемая часть Вселенной.

Ну это всё предположения, те или иные, а "как оно на самом деле" -- ограничена ли Вселенная или нет, плоская или нет -- неизвестно.

[ragnarek]

wrest
Разве расчет скоростей разбегания не устанавливает фиксированный размер области и время начала разбегания? Как же насчет остальной материи за границей видимости? Она тоже участвует в разбегании?
И есть ли какие-то предположения по поводу того, чем может быть ограничена плоская Вселенная?

[wrest]

ragnarek в сообщении #1292656 писал(а):

Разве расчет скоростей разбегания не устанавливает фиксированный размер области и время начала разбегания?

Скорости разбегания мы видим какие сейчас, в нашу эпоху, а какие были раньше (на самых ранних стадиях, куда нам не видно из-за непрозрачности Вселенной до возраста в 380 миллионов лет), мы точно не знаем. Постоянная Хаббла может оказаться не очень-то постоянной во времени. Например, некоторыми учеными предполагается еще стадия инфляционного расширения Вселенной (первая секунда), которая вообще интуитивно ни в какие рамки не лезет.
Википедия: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%98%D0 ... 0%BE%D0%B9

[Erleker]

ragnarek в сообщении #1292598 писал(а):

Тогда я не могу понять, почему разбегание галактик со скоростями выше скорости света не противоречит ОТО, если это разбегание вызвано расширением Вселенной? Есть ли понимаемый вариант ответа на этот вопрос?

Речь идет не о "скорости", а о росте расстояния между объектами (определенным определенным образом в определенной СК).
Это расстояние в ОТО может (примеры не только из космологии) увеличиваться быстрее $c$, что при этом оба объекта на концах двигаются медленнее скорости света. Суть в геометрии пространства-времени и понятии "расстояние", если угодно.

ragnarek в сообщении #1292598 писал(а):

Что там Вселенная еще не появилась, так как свету оттуда идти дольше, чем возраст Вселенной. Но ведь тогда он открытым текстом говорит, что физические размеры Вселенной ограничены. И чем тогда они ограничены?

Речь идет о видимой части Вселенной, а не всей.

[ragnarek]

Erleker

Цитата:

Речь идет не о "скорости", а о росте расстояния между объектами

Тогда зачем это называют расширением, а не разбеганием? Зачем используют термин "расширяется само пространство"?

Цитата:

Речь идет о видимой части Вселенной, а не всей.

А что же насчет остальной? Как я понимаю, существует два варианта:
1) Вселенная не бесконечна но гораздо больше той, что мы видим.
2) Вселенная бесконечна.
Если рассмотреть первый случай, участвовала ли материя за границей видимости в расширении?
Если второй, получается расширяется только часть Вселенной?

-- 16.02.2018, 14:18 --

И может ли плоское пространство в принципе быть конечным?

[wrest]

ragnarek в сообщении #1292804 писал(а):

Тогда зачем это называют расширением, а не разбеганием? Зачем используют термин "расширяется само пространство"?

Потому что расширяется само пространство. Ну вы же слышали про аналогию с резиновым полотном (иногда представляемым как сфера). Резина-пространство, она-оно растягивается. Вследствие этого галактики-точки на полотне выглядят разбегающимися. Аналогия как и все аналогии наверняка ущербная, но какая уж есть.

-- 16.02.2018, 13:38 --

ragnarek в сообщении #1292804 писал(а):

И может ли плоское пространство в принципе быть конечным?

... но при этом не имеющим границы. Да, может. См. например "Плоский тор".