Метрологическая проблема с определением скорости

[wrest]

Interfere в сообщении #1527344 писал(а):

Кроме того ΛCDM я не осилил, быть может там есть другое всеми принятое объяснение.

Насколько я понимаю "всеми принятого" объяснения может и не существует, т.к. мнения разные, но например лямбда член могут ассоциировать с "темной энергией", "антигравитацией" - и тогда привлекать расширение пространства (чтобы это ни значило) может и не надо.

-- 27.07.2021, 18:16 --

Interfere в сообщении #1527344 писал(а):

что мы наблюдаем излучение от галактик которые удаляются от нас быстрее скорости света.

Поскольку в космических масштабах (даже в пределах солнечной системы) свет ползает как ленивый таракан, а не почти мгновенно летает, то формулировки типа этой вашей опять же нуждаются в уточнении что значит "наблюдаем излучение ... галактики удаляются" -- мы наблюдаем свет сейчас и здесь. А что значит "удаляются" -- они "сейчас" удаляются, "тогда" удалялись?
Вот наглядно анимация как свет летит до орбиты марса и обратно за 6 минут https://www.youtube.com/watch?v=CSqFBbNtt9c

[Pphantom]

Interfere в сообщении #1527344 писал(а):

Я не силен в космологии, да и физику уже порядком забыл, но память моя хранила где-то в закромах эту концепцию о расширении пространства как объяснение того, что мы наблюдаем излучение от галактик которые удаляются от нас быстрее скорости света.

По-видимому, вы запомнили неудачную популяризацию. "Расширение пространства" можно понимать в том смысле, что расстояние между несвязанными объектами становится больше, но сами эти объекты при этом не увеличиваются.

[Someone]

Interfere в сообщении #1527332 писал(а):

Geen в сообщении #1527329 писал(а):

Interfere в сообщении #1527316 писал(а):

С другой стороны не очень понятно как расширение пространства может существовать на больших масштабах и отсутствовать на малых.

Очень просто - никакого "расширения пространства" не может быть в принципе, это просто (неудачная) фигура речи.

Почему Вы так решили?

Когда мы говорим "пространство расширяется", мы имеем в виду примерно следующее: "вот две точки пространства; сейчас расстояние между ними равно 1 метру, а 10 дней назад расстояние между этими же точками было равно 90 сантиметрам". Как проверить это утверждение?

[Interfere]

wrest, Pphantom
Очень хорошие вопросы задаете.
Я далеко не сразу понял к каким фундаментальным проблемам в космологии и физике они подводят.
Огромное спасибо.

Постараюсь на что-то ответить, но тут проблема в том, что ОТО в отличие от СТО я не изучал, а космологию вообще не знаю. Но будем разбираться. Начну с предпосылок, которые собственно сформировали в моей голове мысль о расширении пространства.

https://arxiv.org/pdf/1804.10047.pdf — Статья 1.
В этой статье довольно поверхностно разобрана модель ΛCDM вместе с упоминанием основных теорий на которых она строится. Вот что я из нее понял, поправьте меня, если я где-то ошибся. В этой модели, как впрочем и в более ранних моделях, постулируется что вселенная расширяется. Расширение это наблюдается как увеличение расстояния между крупными объектами, например галактиками. При этом сами эти крупные объекты не увеличиваются. Расстояние между этими объектами пропорционально скорости их удаления друг от друга — $v = DH$. Существует несколько методов определения этого расстояния, например по красному смещению спектра - $z$, или по яркости сверхновых типа Ia. Измерения дают разные, но близкие друг к другу результаты.

Для некоторых объектов фиксируются довольно большие значения $z$. На основе этого рассчитывают сначала время, которое потребовалось свету чтобы достичь Земли, а затем и текущее расстояние до объекта. Про относительные скорости объектов в этой статье в какой-то момент "забывают", хотя по приведенным формулам можно понять, что в результате скорость удаления объекта получается выше скорости света.

Зато мне попалась вторая статья — https://www.cambridge.org/core/journals/publications-of-the-astronomical-society-of-australia/article/expanding-confusion-common-misconceptions-of-cosmological-horizons-and-the-superluminal-expansion-of-the-universe/EFEEEFD8D71E59F86DDA82FDF576EFD3

Здесь авторы приводят интересные аргументы относительно того, что скорость движения выше скорости света не противоречит ОТО, что звучит довольно странно. Может я что-то не знаю? Поделитесь мыслями как такое возможно.
Тем не менее, там уже явно показано, что мы можем наблюдать излучение от очень далеких космических объектов, которые сейчас движутся со скоростью $ v_{rec} > 2c$.

Ограничение скорости для материи в СТО постулируется для движения в пространстве. Если само пространство движется, или расширяется, или как-то еще меняет свою геометрию, то суммарная скорость вполне может превышать $c$. Эта гипотеза, видимо из-за такого стройного и простого объяснения, закрепилась в моей голове. Я был уверен что это одна из широко известных и обсуждаемых проблем. Очевидно, что это не так, хотя и опровержения я не нашел — поделитесь ссылкой, если такая имеется.

Если мы примем, что измерения астрономов дают правильные результаты для расстояний между галактиками, и что вселенная расширяется, то мы неизбежно приходим к одному из двух выводов:
1. Существуют объекты которые движутся относительно нас со скоростью превышающей $c$.
2. За пределами наблюдаемых нами галактик материи не существует.

Первый пункт противоречит СТО, второй — космологическому принципу, но это не точно.

Цитата:

Когда мы говорим "пространство расширяется", мы имеем в виду примерно следующее: "вот две точки пространства; сейчас расстояние между ними равно 1 метру, а 10 дней назад расстояние между этими же точками было равно 90 сантиметрам". Как проверить это утверждение?

А вот это очень интересный и сложный вопрос. Я уверен, что для некоторых моделей, предполагающих изменение геометрии пространства со временем, может существовать способ верификации. Но я не возьму на себя смелость что-то предлагать.

[Pphantom]

Interfere в сообщении #1527485 писал(а):

В этой модели, как впрочем и в более ранних моделях, постулируется что вселенная расширяется.

Скорее уж это является определяемым из наблюдений параметром модели.

Interfere в сообщении #1527485 писал(а):

Расстояние между этими объектами пропорционально скорости их удаления друг от друга — $v = DH$.

Это в общем случае неверно.

Interfere в сообщении #1527485 писал(а):

Существует несколько методов определения этого расстояния, например по красному смещению спектра - $z$,

Кхм... или вы очень неудачно выразились, или совершенно ничего не поняли в том, что обсуждаете.

Interfere в сообщении #1527485 писал(а):

Измерения дают разные, но близкие друг к другу результаты.

Да, настолько близкие, что за обнаружение и интерпретацию разницы выдали Нобелевскую премию.

Interfere в сообщении #1527485 писал(а):

Про относительные скорости объектов в этой статье в какой-то момент "забывают", хотя по приведенным формулам можно понять, что в результате скорость удаления объекта получается выше скорости света.

Потому что это, вообще говоря, не относительные скорости объектов.

Interfere в сообщении #1527485 писал(а):

Здесь авторы приводят интересные аргументы относительно того, что скорость движения выше скорости света не противоречит ОТО, что звучит довольно странно. Может я что-то не знаю?

Да, наверное. В общем-то в этом обзоре все вполне неплохо изложено. Впрочем, в свое время он был очень популярен и его "переизложений" на разных уровнях строгости существует довольно много, в том числе и на русском языке, да и тут на форуме это многократно обсуждалось.

Interfere в сообщении #1527485 писал(а):

1. Существуют объекты которые движутся относительно нас со скоростью превышающей $c$.

Это не относительная скорость, это скорость убегания. Если вы будете бездумно подменять одно понятие другим, результат вас, безусловно, будет удивлять, но никаких содержательных выводов отсюда не воспоследует.

[Geen]

Interfere в сообщении #1527485 писал(а):

Ограничение скорости для материи в СТО постулируется для движения в пространстве.

Нет. "Оно формулируется" для взаимного движения тел (сигналов).

Interfere в сообщении #1527485 писал(а):

Я уверен, что для некоторых моделей, предполагающих изменение геометрии пространства со временем, может существовать способ верификации.

На чём основана Ваша уверенность?

[Interfere]

Geen в сообщении #1527488 писал(а):

Interfere в сообщении #1527485 писал(а):

Ограничение скорости для материи в СТО постулируется для движения в пространстве.

Нет. "Оно формулируется" для взаимного движения тел (сигналов).

Нет. Оно формулируется для движения в пространстве относительно инерциальной системы отсчета. Если бы оно формулировалось "для взаимного движения тел" тогда одно тело относительно другого не могло бы двигаться со скоростью, превышающей $c$. А это допустимо, если, например, две материальных точки движутся относительно системы отсчета в противоположных направлениях со скоростью $c$ каждая. Тогда скорость одного тела относительно другого будет $2c$, что допустимо в данной системе отсчета. Движение же самого пространства будет являться в данном случае уже фазовой скоростью, на которое ограничение не распространяется.

Geen в сообщении #1527488 писал(а):

На чём основана Ваша уверенность?

ну хотя бы на том, что есть такая модель, в которой изменение геометрии пространства со временем будет создавать гравитационные аномалии, которые можно будет зафиксировать имеющимися на данный момент средствами. Будут ли такие модели соответствовать реальности — вопрос уже другой. Я не вижу смысла его обсуждать ранее, чем рассмотрение самой возможности расширения пространства.

-- 28.07.2021, 22:16 --

Pphantom

Не могли бы вы привести ссылки? Я действительно хочу разобраться.

Цитата:

Это в общем случае неверно.

Эта формула приведена в статьях, на которые я ссылался. Можете подсказать в каких случаях эта формула не применима?

Цитата:

Кхм... или вы очень неудачно выразились, или совершенно ничего не поняли в том, что обсуждаете.

А что здесь не так?

Цитата:

Да, настолько близкие, что за обнаружение и интерпретацию разницы выдали Нобелевскую премию.

Да? Я не уже давно не физикой занимаюсь, так что не в курсе. Можете хотя бы год подсказать когда была выдана премия?

Цитата:

Потому что это, вообще говоря, не относительные скорости объектов.

Ну здесь я возможно не правильно выразился. Я имел ввиду скорости относительно системы отсчета, в которой это красное смещение регистрируется. Что здесь не так?

Цитата:

Да, наверное. В общем-то в этом обзоре все вполне неплохо изложено. Впрочем, в свое время он был очень популярен и его "переизложений" на разных уровнях строгости существует довольно много, в том числе и на русском языке, да и тут на форуме это многократно обсуждалось.

Ссылочки не скинете на то, что я не знаю? Я читал в оригинале и мне показалось странным два основных момента: в статье авторы пользуются сложением скоростей для оценки скорости фотона, что довольно странно на мой взгляд; во-вторых, один или два раза встречается в тексте: "This does not contradict SR because the motion is not in any observer’s inertial frame." Я просто не понял что имеется ввиду.

Цитата:

Это не относительная скорость, это скорость убегания. Если вы будете бездумно подменять одно понятие другим, результат вас, безусловно, будет удивлять, но никаких содержательных выводов отсюда не воспоследует.

Я не очень понимаю разницу. Ответьте прямо: объект движется выше скорости света в системе отсчета, связанной с нашей, скажем, солнечной системой?

[Pphantom]

Interfere в сообщении #1527493 писал(а):

Не могли бы вы привести ссылки?

На что конкретно? В целом примерно любой учебник по космологии последних двух десятилетий сойдет.

Interfere в сообщении #1527493 писал(а):

Эта формула приведена в статьях, на которые я ссылался. Можете подсказать в каких случаях эта формула не применима?

На расстояниях, меньших порядка штук Мпк, и на $z \sim 1$ и более. К тому же коэффициент $H$ меняется со временем. Ситуация исправима (хоть и для "хорошей" модели), но тогда $D$ - это не то расстояние, которое определяется непосредственно из наблюдений.

Interfere в сообщении #1527493 писал(а):

А что здесь не так?

Вы собираетесь определять величину, входящую в некоторую формулу, с помощью этой самой формулы. Наверное, более-менее очевидно, что формулу (и коэффициент в ней) надо бы получать какими-то другими методами.

Interfere в сообщении #1527493 писал(а):

Да? Я не уже давно не физикой занимаюсь, так что не в курсе.

Знаете, я, возможно, выражусь немного резко, но... если вы "давно не физикой занимаетесь", может быть, и не надо так пробовать? Понятно, что какие-то сложные детали можно не знать или не понимать, но вы сейчас сообщили, что не знакомы с предметом в объеме обязательного на данный момент для всех курса средней школы.

Interfere в сообщении #1527493 писал(а):

Можете хотя бы год подсказать когда была выдана премия?

2011 год.

Interfere в сообщении #1527493 писал(а):

Я имел ввиду скорости относительно системы отсчета, в которой это красное смещение регистрируется. Что здесь не так?

То, что выбор системы отсчета тут очевиден и неинтересен, а вот определение того, что хочется назвать "скоростью" - нет. Причем в статье Дэвис и Лайнвивера, на которую вы приводили ссылку, это все детально описано.

Interfere в сообщении #1527493 писал(а):

Ссылочки не скинете на то, что я не знаю?

См.выше. Просто у вас уже все есть, это надо просто прочитать. Ну или отходить на заметно более базовый уровень. Ну вот этот пересказ прочитайте, возможно, так будет проще.

Interfere в сообщении #1527493 писал(а):

в статье авторы пользуются сложением скоростей для оценки скорости фотона, что довольно странно на мой взгляд

Почему странно?

Interfere в сообщении #1527493 писал(а):

во-вторых, один или два раза встречается в тексте: "This does not contradict SR because the motion is not in any observer’s inertial frame." Я просто не понял что имеется ввиду.

Ну просто буквально: "Это не противоречит СТО, поскольку движение происходит не в инерциальной системе отсчета какого-либо наблюдателя."

Interfere в сообщении #1527493 писал(а):

Я не очень понимаю разницу. Ответьте прямо: объект движется выше скорости света в системе отсчета, связанной с нашей, скажем, солнечной системой?

Нет.

[Interfere]

Цитата:

Знаете, я, возможно, выражусь немного резко, но... если вы "давно не физикой занимаетесь", может быть, и не надо так пробовать? Понятно, что какие-то сложные детали можно не знать или не понимать, но вы сейчас сообщили, что не знакомы с предметом в объеме обязательного на данный момент для всех курса средней школы.

Ну не надо утрировать. Я все-таки физ-мат закончил 15 лет назад и забыл уже гораздо больше, чем многие когда-либо знали. То, что мы с вами обсуждаем не изучается не то, что в школьном курсе, но и на многих прикладных и даже физ-мат специальностях. Теоретическая физика в рамках ЛЛ + спец. курсы по направлениям, для которых есть профессура на кафедрах. Космология, например, вообще изучается только в очень небольшом количестве ВУЗов в РФ. Если вы в этом разбираетесь — приведите ссылки, только и всего. Я же не пытаюсь вас поймать на том, чего не знаете Вы.

Цитата:

Ну просто буквально: "Это не противоречит СТО, поскольку движение происходит не в инерциальной системе отсчета какого-либо наблюдателя."

Вот это как раз и вызывает вопросы. В СТО, по крайней мере в первом изложении, никакой "наблюдатель" не влияет на результаты — это не квантовые эффекты, все обусловленно только выбором системы отсчета и скоростью объекта в ней. В данном случае, видимо, предполагается что система отсчета неинерциальная?

Цитата:

Нет.

Вот тут все понятно. Так бы сразу и сказали. Пошел знакомиться с теорией.

[Geen]

Interfere в сообщении #1527493 писал(а):

Оно формулируется для движения в пространстве относительно инерциальной системы отсчета.

А "инерциальная система отсчёта" это такой атрибут пространства?.... или, всё же, набор материальных тел (часы, линейки и т.п., но всё материальное)?

-- 29.07.2021, 01:49 --

Interfere в сообщении #1527493 писал(а):

Если бы оно формулировалось "для взаимного движения тел" тогда одно тело относительно другого не могло бы двигаться со скоростью, превышающей $c$.

Приведите пример такой системы отсчёта, в которой скорость движения тела больше $c$.

-- 29.07.2021, 01:52 --

Interfere в сообщении #1527493 писал(а):

Я не вижу смысла его обсуждать ранее, чем рассмотрение самой возможности расширения пространства.

Тогда что мы обсуждаем, если Вы до сих пор не ответили на вопрос Someone?

[Pphantom]

Interfere в сообщении #1527497 писал(а):

Ну не надо утрировать.

Я не утрирую.

Interfere в сообщении #1527497 писал(а):

В данном случае, видимо, предполагается что система отсчета неинерциальная?

Может быть, вы все-таки прочитаете материал по тем ссылкам, которые уже упоминались в теме (в том числе и вами)? Вы все время пытаетесь привязаться к системе отсчета, а она тут как минимум вторична.

[Interfere]

Pphantom в сообщении #1527500 писал(а):

Interfere в сообщении #1527497 писал(а):

Ну не надо утрировать.

Я не утрирую.

Interfere в сообщении #1527497 писал(а):

В данном случае, видимо, предполагается что система отсчета неинерциальная?

Может быть, вы все-таки прочитаете материал по тем ссылкам, которые уже упоминались в теме (в том числе и вами)? Вы все время пытаетесь привязаться к системе отсчета, а она тут как минимум вторична.

Ну, во-первых, вы утрируете. А во-вторых система отсчета в СТО не вторична. Я весь материал по приведенным ссылка прочитал, в том числе и по тем ссылкам, что приводили вы. И в частности в статье Davis and Lineweaver сверхсветовая скорость объясняется как раз применительно к системам отсчета. Цитата:

Цитата:

Moreover, we know there is no contradiction with special relativity when faster than light motion occurs outside the observer’s inertial frame.

Вопрос принципиально в этом. Система отсчета здесь инерциальная или нет? Я понимаю, что в терминах proper distance скорость света может быть больше $c$ но это обусловленно исключительно тем, что параметр Хаббла меняется со временем. У меня вопрос, а вы сами читали эти статьи? Утверждение про вторичность систем отсчета, когда речь идет про скорости и расстояния — вообще смешно!

-- 29.07.2021, 00:14 --

Geen в сообщении #1527498 писал(а):

Interfere в сообщении #1527493 писал(а):

Оно формулируется для движения в пространстве относительно инерциальной системы отсчета.

А "инерциальная система отсчёта" это такой атрибут пространства?.... или, всё же, набор материальных тел (часы, линейки и т.п., но всё материальное)?

-- 29.07.2021, 01:49 --

Interfere в сообщении #1527493 писал(а):

Если бы оно формулировалось "для взаимного движения тел" тогда одно тело относительно другого не могло бы двигаться со скоростью, превышающей $c$.

Приведите пример такой системы отсчёта, в которой скорость движения тела больше $c$.

-- 29.07.2021, 01:52 --

Interfere в сообщении #1527493 писал(а):

Я не вижу смысла его обсуждать ранее, чем рассмотрение самой возможности расширения пространства.

Тогда что мы обсуждаем, если Вы до сих пор не ответили на вопрос Someone?

1. Вы не знаете что такое система отсчета? Вы учили физику?
2. Пример системы отсчета в которой скорость движения тела больше $c$ — Смотри например https://arxiv.org/pdf/1804.10047.pdf § 4.3.
3. Тогда что мы обсуждаем, если Вы до сих пор не ответили на вопрос Someone?  -  вопрос как можно проверить расширяется ли пространство или нет? Это изначально мой вопрос (см. мое первое сообщение), так что ответа на него я не знаю.

-- 29.07.2021, 00:58 --

Pphantom

Цитата:

См.выше. Просто у вас уже все есть, это надо просто прочитать. Ну или отходить на заметно более базовый уровень. Ну вот этот пересказ прочитайте, возможно, так будет проще.

Пересказ грешит неточностями по сравнению с оригинальной статьей. Вы бы прочитали оригинал.

[Geen]

Interfere в сообщении #1527501 писал(а):

Вы не знаете что такое система отсчета? Вы учили физику?

Вы не ответили на вопрос.... а должны.

-- 29.07.2021, 03:50 --

Interfere в сообщении #1527501 писал(а):

Пример системы отсчета в которой скорость движения тела больше $c$ — Смотри например https://arxiv.org/pdf/1804.10047.pdf
§ 4.3.

Вы не знаете, что такое система отсчёта. Иначе не путали бы её с системой координат.

[Interfere]

Geen в сообщении #1527503 писал(а):

Interfere в сообщении #1527501 писал(а):

Вы не знаете что такое система отсчета? Вы учили физику?

Вы не ответили на вопрос.... а должны.

Вы тоже.

-- 29.07.2021, 03:50 --

Geen в сообщении #1527503 писал(а):

Interfere в сообщении #1527501 писал(а):

Пример системы отсчета в которой скорость движения тела больше $c$ — Смотри например https://arxiv.org/pdf/1804.10047.pdf
§ 4.3.

Вы не знаете, что такое система отсчёта. Иначе не путали бы её с системой координат.

Очевидно, что вы не знаете что такое система отсчета если вам надо разжевывать как она связана с системой координат.

[Pphantom]

Interfere в сообщении #1527501 писал(а):

сверхсветовая скорость объясняется как раз применительно к системам отсчета

Вы слово "outside" заметили? Перевод понятен?

Interfere в сообщении #1527501 писал(а):

Утверждение про вторичность систем отсчета, когда речь идет про скорости и расстояния — вообще смешно!

Мда, бывает. Ну что ж, как хотите, а мне надоело заниматься просветительской деятельностью.