"Таймлапс будущего Вселенной "

[Munin]

arseniiv

(Оффтоп)

arseniiv в сообщении #1386019 писал(а):

(Правильно здесь отвечаю, ЛС ещё завалены?)

Yup.

Dmitriy40
Ну что, ваше рукомахание меня вполне устраивает! :-)
(Только что такое "потери гравитационной энергии" в последней фразе?)
Доп. вопрос: какова начальная скорость у Земли вокруг Солнца? У электрона вокруг протона в атоме водорода?

-- 04.04.2019 23:51:38 --

Удалось ли обрисовать сколько-нибудь цельную и связную картину?

[Dmitriy40]

(Продолжение махания руками)

Что-то я руками помахал немного криво. Хотя результат явно правильный, но вот обоснование ... не нравится: нигде в рассуждении не появился масштабный фактор, т.е. результат от него не зависит, походу он остаётся верен вообще для любой метрики (ей ли?) без отрицательной гравитации, пусть даже с давлением вещества (его гравитация будет положительной и лишь изменит пороги скорости связанности, не более того). Подумав решил что ввод масштабного фактора связан с вводом системы координат и его можно сделать вообще любым. Другое дело что какой-то выбор может упростить формулы/вычисления (или например привязать к красному смещению).
Ещё не совсем уверен: в этой модели нет никаких странных эффектов типа "увлечения света" (сколько от нас шёл импульс до далёкой галактики, ровно столько же пойдёт отражённый обратно к нам, в пересчёте к нашим часам), недостижимых им областей, "большого разрыва" и прочих страшилок, максимум бесконечный разлёт несвязанных систем или сжатие обратно в сингулярность.

Munin в сообщении #1386026 писал(а):

(Только что такое "потери гравитационной энергии" в последней фразе?)

Уменьшение апоцентра. Т.е. преобразование кинетической энергии (или потенциальной гравитационной) в другую, тепловую, разрушения тел, ядерные превращения, да что угодно не гравитационное. Чтобы позволить сгущениям сжиматься и эволюционировать. Правда об этом не спрашивалось ...

Munin в сообщении #1386026 писал(а):

Доп. вопрос: какова начальная скорость у Земли вокруг Солнца? У электрона вокруг протона в атоме водорода?

Ну раз эксцентриситет орбиты не может измениться без внешних воздействий (как кажется на сонную голову), то у Земли так и была орбитальная, причём уже на нужном расстоянии и в нужную сторону. С атомом сложнее, для кулоновских сил пороги скоростей совсем другие (про КМ забыли). Ну и атомов сильно больше, а значит статистика рулит (рекомбинация может быть и долгой) и скорости могли быть в широком диапазоне, но ограниченном.

Насчёт картины, обрисованные Вами дальше ОТО-шные усложнения ещё не осмыслил. Единственное что и было понятно на уровне рукомахательства это что меняется для сверх- и просто скоплений галактик (ну и планет с атомами конечно) при добавлении энергии вакуума с отрицательной гравитацией. Почему и главное как оно влияет и на свет - покрыто туманом войны ОТО. (Хотя проследив предельные переходы от малой к нулевой массе и от почти световой скорости к точно световой для пробного тела в смысле геодезических кажется ничего странного тут как раз и не будет. Но надо осмыслить. И наконец привыкнуть к терминологии, очень она сбивает.)

PS. Попросил модераторов вырезать обсуждение и Ваши объяснения о расширении отдельно т.к. это явно более полезнее исходного обсуждения. Видимо сложно отделить.

-- 05.04.2019, 02:16 --

(С кулоновскими силами всё интереснее оказывается)

Ой, а вот насчёт потерь гравитационной энергии Вы правильно обратили внимание, ведь кажется есть механизм "перекачки" её в другой вид: на больших расстояниях и атомы и молекулы выглядят электронейтрально и рулит гравитация, а вот при сильном сближении асимметричность электрического поля может пересилить гравитацию и сложить молекулы и атомы вместе, не дать снова разлететься. Т.е. энергия из гравитационной перейдёт в кулоновскую. А значит размеры системы могут уменьшиться на порядки (грубо газ соберётся в жидкость, но всё так же без давления). Но это только при добавлении кулоновских сил.

[Munin]

Dmitriy40 в сообщении #1386035 писал(а):

Что-то я руками помахал немного криво. Хотя результат явно правильный, но вот обоснование ... не нравится: нигде в рассуждении не появился масштабный фактор, т.е. результат от него не зависит, походу он остаётся верен вообще для любой метрики (ей ли?) без отрицательной гравитации, пусть даже с давлением вещества (его гравитация будет положительной и лишь изменит пороги скорости связанности, не более того). Подумав решил что ввод масштабного фактора связан с вводом системы координат и его можно сделать вообще любым. Другое дело что какой-то выбор может упростить формулы/вычисления (или например привязать к красному смещению).
Ещё не совсем уверен: в этой модели нет никаких странных эффектов типа "увлечения света" (сколько от нас шёл импульс до далёкой галактики, ровно столько же пойдёт отражённый обратно к нам, в пересчёте к нашим часам), недостижимых им областей, "большого разрыва" и прочих страшилок, максимум бесконечный разлёт несвязанных систем или сжатие обратно в сингулярность.

Так, давайте вначале вот о чём договоримся. Вы говорите "в этой модели". Я перечислил несколько моделей. Вот они:

Ньютоновское пространство-время и гравитация;
Модель ОТО с $\Lambda=0$ (Фридман-Леметр);
Модель ОТО с $\Lambda\ne 0$ (семейство моделей FLRW, и в том числе Λ-CDM).

Ну и каждая из них ещё с разными параметрами плотности (размерная $\rho$ или безразмерная $\Omega_m$), а последняя - ещё и с разными параметрами $\Lambda$ (или безразмерной $\Omega_\Lambda$).

Не говорите "в этой модели", не уточняя, о какой модели идёт речь.

----------------

Дальше, вопрос хороший: чувствует ли локальная физика масштабный фактор? И если да, то в каком виде?

И ответ, собственно правильный: нет, ни черта не чувствует! Нет у неё никаких механизмов его почувствовать.

Следите за нюансом...
Локальная физика может почувствовать глобальную гравитацию. В ньютоновской модели - глобальный гравитационный потенциал и его градиент (например, нормированный на $\varphi|_{\mathbf{r}=0}=0,\quad\operatorname{grad}\varphi|_{\mathbf{r}=0}=0$). В модели ОТО - глобальную кривизну - радиус пространственной (3-мерной) кривизны. Почему? Потому что вокруг полно источников гравитации, которые вносят свой вклад в эти величины. Их плотность и управляет этими величинами.

Однако для локальной физики источники гравитации неоднородны. Есть Земля, Солнце, Галактика (звёзды и газ), другие галактики. Есть гало тёмного вещества (однородно ли оно? бог знает; но весьма неплотно). Именно эти источники и образуют гравитационный потенциал, который чувствует локальная физика. То есть, какая-то система тел - чувствует гравитацию этих самых тел, и других, окружающих. Если система "погружена" в среду с заметной плотностью (межзвёздный газ, или DM, или DE), то система чувствует и гравитацию этой среды. А если плотность мала - не чувствует.

И только по мере того, как мы рассматриваем бо́льшие и бо́льшие масштабы пространства, все эти локальные источники сливаются в усреднённое однородное "содержимое" Вселенной. И соответственно, создаваемые ими гравитационные потенциалы - в глобальный гравитационный потенциал, который по сути тоже усреднённый.

И в этих абзацах, переходя от ньютоновской модели к ОТО, мы можем заменить "гравитационный потенциал" на "искривление пространства" и его 2-ю производную - на "радиус кривизны пространства (в 3-мерном смысле)".

--------

По мере расширения Вселенной, плотность вещества в ней падает, и тем самым меняется создаваемый этими источниками гравитационный потенциал (в ньютоновской модели), и радиус кривизны (в ОТО). Это локальные величины, и локальные причины и следствия.

А то, что мы можем в формулах выразить их через масштабный фактор - глобальную величину - на физические причины и следствия не влияет.

Munin в сообщении #1386026 писал(а):

Доп. вопрос: какова начальная скорость у Земли вокруг Солнца? У электрона вокруг протона в атоме водорода?

Подсказка: когда взорвалась Вселенная, а когда появилась система Солнце-Земля? И когда появился атом водорода?

[Dan B-Yallay]

Bо-первых спасибо тов. Munin-у за старательное изложение текущего положения дел (или своего мнения о нём) в обсуждаемой области. Правда, в моём случае "не в коня корм".
Поэтому во-вторых у меня вопрос который, наверное, лучше было бы задать в теме про глупые вопросы ко всем, но всё-же спрошу здесь:

Можно ли научно-популярно понять, как было обнаружено что "галактики разбегаются/вселенная расширяeтся/пространство-время растягивается/выберите своё описание явления" -- с ускорением?
Интересует именно аспект ускорения.

Неужели за 30-50 (или сколько там) лет наблюдений за какой-то галактикой(ми) она(и) стала(и) отдаляться заметно быстрее?

Под научно-популярным я понимаю такое изложение, где Солнце не меряют в секундах/литрах и прочих диковинных попугаях. Ссылка на статью/книгу устроит.
Если такого нет -- так нет.

[Dmitriy40]

Munin в сообщении #1386041 писал(а):

Не говорите "в этой модели", не уточняя, о какой модели идёт речь.

Извиняюсь, я обсуждал лишь ту, после описания которой и был предложен вопрос: "Ньютоновское пространство-время и гравитация". От плотности не зависит (она влияет лишь на дальнейшую эволюцию, про которую не спрашивалось). Мои рассуждения про $\Lambda\ne0$ или ОТО-шную гравитацию - рукомашество в кубе.

[DimaM]

Dan B-Yallay в сообщении #1386051 писал(а):

Поэтому во-вторых у меня вопрос который, наверное, лучше было бы задать в теме про глупые вопросы ко всем, но всё-же спрошу здесь:

Можно ли научно-популярно понять, как было обнаружено что "галактики разбегаются/вселенная расширяeтся/пространство-время растягивается/выберите своё описание явления" -- с ускорением?
Интересует именно аспект ускорения.

Материалы к Нобелевской премии 2011 за это кажутся подходящим чтением.
Переводы нобелевских лекций есть в УФН октябрь 2013.

[Munin]

Dan B-Yallay в сообщении #1386051 писал(а):

Поэтому во-вторых у меня вопрос который, наверное, лучше было бы задать в теме про глупые вопросы ко всем, но всё-же спрошу здесь:

Можно ли научно-популярно понять, как было обнаружено что "галактики разбегаются/вселенная расширяeтся/пространство-время растягивается/выберите своё описание явления" -- с ускорением?
Интересует именно аспект ускорения.

Неужели за 30-50 (или сколько там) лет наблюдений за какой-то галактикой(ми) она(и) стала(и) отдаляться заметно быстрее?

Под научно-популярным я понимаю такое изложение, где Солнце не меряют в секундах/литрах и прочих диковинных попугаях. Ссылка на статью/книгу устроит.
Если такого нет -- так нет.

Я уверен, что про это так или иначе писали в SciAm, наверное, даже несколько раз. Уважаемый Pphantom посоветует статьи и их русскоязычные переводы.

Краткий ответ такой: астрономам повезло, что они "заглядывают в прошлое", просто рассматривая более далёкие объекты. Большие телескопы, появившиеся к концу 20 века, позволили наблюдать объекты настолько далёкие, что мы их видим в момент несколько миллиардов лет назад, то есть в существенно более ранние эпохи Вселенной (полное время существования которой - 13,8 млрд лет).

Важное пояснение: на таких больших расстояниях уже нельзя один-в-один переводить время в расстояние и обратно, то есть заменять "$x$ лет в прошлом" на "$x$ световых лет от нас". Например, свет на $z=3$ был испущен 11,5 млрд лет назад, а сегодняшнее расстояние до объекта - 21,2 млрд св. лет.

Поэтому в конце 20 века были запущены два проекта наблюдений за сверхновыми звёздами в самых далёких галактиках: Supernovae Cosmology Project и High-Z Supernova Search Team (два - для перекрёстной проверки результатов). И они собрали наблюдения вспышек сверхновых на большом диапазоне расстояний - а значит, на большом диапазоне точек в прошлом. Так и удалось обнаружить изменение сегодняшних параметров.

Разумеется, за 30-50 лет наблюдаемые параметры не меняются - тут речь об интервалах в миллиарды лет. Но С. Попов рассказывает, что в обозримом будущем точность наблюдений может подняться настолько, что заметит и столь ничтожные изменения, которые происходят в наблюдаемой картине Вселенной за десятилетия.

----------------

А мерять Солнце в диковинных единицах - к этому надо бы привыкать. Физика - она смелая.

-- 05.04.2019 09:31:55 --

Ned Wright's Cosmology Tutorial http://www.astro.ucla.edu/~wright/cosmo_02.htm

[Pphantom]

Munin в сообщении #1386062 писал(а):

Я уверен, что про это так или иначе писали в SciAm, наверное, даже несколько раз. Уважаемый Pphantom посоветует статьи и их русскоязычные переводы.

Этих ссылок на форуме уже столько было (и сейчас еще появилось), что повторяться не стоит.

Munin в сообщении #1386062 писал(а):

Поэтому в конце 20 века были запущены два проекта наблюдений за сверхновыми звёздами в самых далёких галактиках: Supernovae Cosmology Project и High-Z Supernova Search Team (два - для перекрёстной проверки результатов). И они собрали наблюдения вспышек сверхновых на большом диапазоне расстояний - а значит, на большом диапазоне точек в прошлом. Так и удалось обнаружить изменение сегодняшних параметров.

Только при описании потеряли главную идею. Вспышки сверхновых (не вообще, а конкретного типа SN Ia) примечательны тем, что они практически одинаковые - зная тип вспышки и некоторые другие наблюдаемые параметры, можно однозначно восстановить светимость сверхновой в максимуме блеска. Поэтому, зная максимальный наблюдаемый блеск, можно получить фотометрическое расстояние до сверхновой, а по спектральным наблюдениям - найти ее красное смещение. Итого, если сверхновых много, можно найти зависимость скорости от расстояния независимо от закона Хаббла (и выяснить при этом, что зависимость на больших расстояниях отклоняется от линейной).

[Geen]

Dan B-Yallay в сообщении #1386051 писал(а):

где Солнце не меряют в секундах/литрах и прочих диковинных попугаях.

А Вам какие градусы лучше - Цельсии или Фаренгейты?
Так что это лишь вопрос наличия понятных ориентиров. С одной стороны. (можно поупражняться здесь, например)
А с другой стороны, массы астрономических объектов не измеряются в килограммах, это невозможно. Измеряют величину $GM$, и гораздо точнее, чем известна $G$ сама по себе. Так что перевод в килограммы это бессмысленное действие (тем более, что 30 порядков разницы в масштабах никто "понять" не может).

[Munin]

Pphantom в сообщении #1386093 писал(а):

Только при описании потеряли главную идею. :-)

Я и не хотел её излагать. Я отвечал только на вопрос, обнаруживали ли изменение скорости за время наблюдений, или другим способом.

Спасибо за то, что повторили главную идею. Странно, что вы не поленились, при том, что

"уже столько было (и сейчас еще появилось), что повторяться не стоит."

Право, вот ссылки на SciAm и "В мире науки" были бы полезнее в этом месте. (Именно на них, а не на УФН и Нобелевские лекции.)

[DimaM]

Munin в сообщении #1386109 писал(а):

Право, вот ссылки на SciAm и "В мире науки" были бы полезнее в этом месте.

В нобелевских материалах именно есть ссылки на SciAm

[Munin]

А! Вот это хорошо!

Цитата:

Krauss, L.M., Turner, M.S. (2004) A Cosmic Conundrum, Scientific American,
http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=a-cosmic-conundrum
Riess, A.G., Turner, M.S. (2008) The Expanding Universe: From Slowdown to Speedup, Scientific American,
http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=expanding-universe-slows-then-speeds
Appell, D. (2008) Dark Forces at Work, Scientific American,
http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=dark-forces-at-work

Хорошо бы ещё сопоставить им переводы...

[Pphantom]

(Оффтоп)

Munin в сообщении #1386109 писал(а):

Право, вот ссылки на SciAm и "В мире науки" были бы полезнее в этом месте.

Мне их специально искать надо (и, вообще говоря, несколько лень).

[Dan B-Yallay]

Geen в сообщении #1386098 писал(а):

А Вам какие градусы лучше - Целсии или Фаренгейты?

По мне лучше в радианах. Например, крепость водки $\approx \frac{ \pi} {2.4}$, спирта $ \approx 1.06\ \pi. $
А вообще, упоминание попугаев было, конечно, в порядке самоиронии и моей лености изучать новую/непривычную систему измерений.

DimaM в сообщении #1386054 писал(а):

Материалы к Нобелевской премии 2011 за это
кажутся подходящим чтением.
Переводы нобелевских лекций есть в УФН октябрь 2013
.

Большое спасибо за ссылки. Первая статья из SciAm(про конундрум) требует платы, а две другие -- приблизительно повторяют то, что мне уже известно: есть стандартные "свечи" Вселенной, по ним можно чего-то определить, oпределили, что есть ускорение.
УФН-овские показались мне более интересными, их удалось скачать без регистрации из другого источника:

https://mipt.ru/upload/medialibrary/277 ... r1310g.pdf
https://mipt.ru/upload/medialibrary/7d9 ... r1310f.pdf
https://mipt.ru/upload/medialibrary/5d1 ... r1310e.pdf

Pphantom в сообщении #1386093 писал(а):

Вспышки сверхновых (не вообще, а конкретного типа SN Ia) примечательны тем, что они практически одинаковые - зная тип вспышки и некоторые другие наблюдаемые параметры, можно однозначно восстановить светимость сверхновой в максимуме блеска. Поэтому, зная максимальный наблюдаемый блеск, можно получить фотометрическое расстояние до сверхновой, а по спектральным наблюдениям - найти ее красное смещение. Итого, если сверхновых много, можно найти зависимость скорости от расстояния независимо от закона Хаббла (и выяснить при этом, что зависимость на больших расстояниях отклоняется от линейной).

Спасибо, вот на таком уровне обьяснение я и искал, желательно с численными данными или графиками. И нашёл эти графики в указанной выше статье "Мой путь к ускоряющейся Вселенной" А.Дж. Рисса на стр.9 файла (стр. 1098 сборника УФН 2013.):

Вложение:

Hbbl.png [ 213.21 Кб | Просмотров: 0 ]

То, что меня интересовало в первую очередь, я для себя выяснил (по крайней мере мне хотелось бы так думать), теперь буду переваривать эти три ПДФ-ки не спеша.

-- Пт апр 05, 2019 10:18:43 --

Munin в сообщении #1386062 писал(а):

Ned Wright's Cosmology Tutorial http://www.astro.ucla.edu/~wright/cosmo_02.htm

И это тоже поизучаю.

[Munin]

Нет, картинка была скорее не вам, а к разговору с Dmitriy40.