Расширяющаяся вселенная

[Prikol]

Pphantom в сообщении #902222 писал(а):

БВ - не взрыв

Я имею ввиду конечно не химический взрыв, а просто взрыв как разлет в силу заданных начальных условий - то есть все векторы начальных скоростей направлены ОТ центра. Это обычное понимание термина взрыв в словосочетании БВ или ТБВ.

Либо начальные скорости нулевые, но есть разница давлений внутри "апельсина" (высокая) и вне "апельсина" - нулевое давление.

Pphantom в сообщении #902222 писал(а):

Prikol в сообщении #902220 писал(а):

Первая теория (с идеализацией данных) предсказывает сингулярность в прошлом, но проверить это прямыми наблюдениями невозможно, хотя косвенная проверка возможна.

Каким образом, кстати? Это вопрос без всякого подвоха - мне подходящие идеи неизвестны, но я все-таки и не специалист именно в этой области.

Я имел ввиду банальную проверку по тем следам от БВ, которые все еще видны - реликт, разбегание галлактик, химический состав Вселенной.

Pphantom в сообщении #902222 писал(а):

Prikol в сообщении #902220 писал(а):

Могли бы вы уточнить, является ли сингулярность (в смысле математическая бесконечность) в тех моделях, о которых вы говорите, НЕОБХОДИМОЙ? Можно ли обойтись начальным условием в виде очень плотного, горячего комка материи, имеющего всеже конечные размеры, например размер апельсина? Если апельсин не катит, то почему?

Если мы можем произвольным образом задавать начальные (в буквальном смысле) условия, то тогда апельсин вполне годится. Достаточно задать их на эпоху, до которой мы уже не можем дотянуться при наблюдениях, и все. Но это способ решения задачи путем подглядывания в ответы, так неинтересно.

Я понимаю, что это не интересно вам. Но мне это все же интересно.

Итак, берем очень горячий и плотный "апельсин".

Pphantom в сообщении #902222 писал(а):

... и продолжаются назад по времени. Поэтому мы неизбежно проскочим этот апельсин и будем двигаться дальше, в более ранние стадии эволюции.

Почему проскочим?

Pphantom в сообщении #902222 писал(а):

Получится там сингулярность или нет - зависит от модели. Для моделей, использующих ОТО ... доказательство необходимости существует.

По теореме одним из условий возникновения сингулярности является наличие замкнутой поверхности из под которой не могут вылетать фотоны. Это условие в разных вариантах теорем выглядит по разному.

Поэтому мы это условие отбрасываем. Для этого увеличиваем "апельсин" до размеров солнечной системы или больше, если надо. Короче размер апельсина больше радиуса Шварцшильда для объекта с массой равной массе Вселенной, при условии что она конечна.

Вот такой очень большой апельсин и будет начальным условием БЕЗ сингулярностей в прошлом или будущем.

[Munin]

В общем, упрощённо говоря. В то ли 50-е, то ли 60-е годы (не помню хронологию) космологи, действительно, думали, что:
- в идеальной модели Фридмана-Леметра сингулярность есть;
- в реальной Вселенной есть всякие звёзды, галактики и прочие шероховатости, и если их учесть, то к моменту обратной экстраполяции около Большого Взрыва Вселенная пройдёт через состояние большой плотности, как через бутылочное горлышко, и разлетится обратно - "отскок".

Конец этому положили два нововведения:
1. В ОТО Пенроуз и Хокинг доказали теоремы о сингулярностях, сходные с теоремами "об отсутствии волос у чёрной дыры". То есть, как возмущения при коллапсе звезды в чёрную дыру исчезают, и ни на что в итоге не влияют, так и при "обратном коллапсе Вселенной" происходит то же самое: какие бы возмущения ни были сейчас, сингулярность в прошлом неизбежна, они не усилятся, чтобы её избежать. Условие теоремы - ловушечная поверхность, то есть такая 2-мерная поверхность в пространстве, что всё вещество движется внутрь неё не меньше чем с некоторой скоростью (для сингулярности в будущем; или наружу - для сингулярности в прошлом). В нашей Вселенной такая поверхность есть. Второе условие - энергетическое условие - требует, чтобы плотность энергии и давление были связаны некоторым образом. В ОТО функция связь энергии и давления входит как входной параметр - она называется уравнением состояния вещества - и для выполнения теоремы необходимо, чтобы это уравнение состояния тоже удовлетворяло некоторому неравенству. Всё. Если оба условия выполнены - то "доктор сказал, в морг, значит, в морг".

2. Параллельно в физике элементарных частиц происходили более растянутые во времени изменения. В начале 50-х годов ФЭЧ была в растерянности от открытия множества новых частиц с сумбурными, как тогда казалось, законами взаимодействия, и выдвигались самые разные идеи, вплоть до того, что даже и квантовая теория не работает. Эти частицы необходимо рассматривать в космологии вблизи сингулярности, когда плазма настолько горяча, что в ней кроме обычных электронов, позитронов и протонов возникают всякие короткоживущие частицы - скорость распада таких частиц при большой температуре уравновешивается скоростью рождения. Поэтому, чтобы рассмотреть начальную плазму, нужно знать физику элементарных частиц, а рассматривать плазму нужно для получения уравнения состояния, о котором упоминалось в предыдущем абзаце. Так вот, постепенно физики разобрались в новых частицах (на сегодня их известно более 400!), упорядочили их в систему, а потом свели их устройство к кваркам и промежуточным бозонам, а теорию феноменологическую превратили в КТП - по сути, в современную Стандартную Модель. Это означало, что уравнение состояния неизбежно будет как раз таким, чтобы удовлетворять энергетическому условию.

Итак, эти два результата состыковались, и привели к неизбежному выводу: сингулярности быть. Её не может не быть.

Правда, на рубеже 80-х слишком резвые теоретики элементарных частиц придумали ещё одну штуку, но это уже совсем другая история...

[m-infl]

Munin в сообщении #902236 писал(а):

Итак, эти два результата состыковались, и привели к неизбежному выводу: сингулярности быть. Её не может не быть.

А какой физический смысл у сингулярности? Возможно ли такое в природе, или это проблема теории?

[Munin]

Prikol в сообщении #902234 писал(а):

Я имею ввиду конечно не химический взрыв, а просто взрыв как разлет в силу заданных начальных условий - то есть все векторы начальных скоростей направлены ОТ центра. Это обычное понимание термина взрыв в словосочетании БВ или ТБВ.

Либо начальные скорости нулевые, но есть разница давлений внутри "апельсина" (высокая) и вне "апельсина" - нулевое давление.

Нету никакого "вне апельсина". Вы что, и модели Фридмана-Леметра не знаете? Она описывает бескрайнюю Вселенную. Всю сосредоточенную в "апельсине" (для плоских/открытых вариантов - подразумевается масштабный фактор, равный в настоящее время радиусу наблюдаемой части Вселенной).

Prikol в сообщении #902234 писал(а):

Я понимаю, что это не интересно вам. Но мне это все же интересно.

Можно подсказать литературу. Но что-то мне подсказывает, что вы не возьмёте её читать.

(Впрочем, может быть, вы проявите себя и лучше типовых балбесов этого форума...)

Prikol в сообщении #902234 писал(а):

Поэтому мы это условие отбрасываем.

Перед "поэтому" принято писать причину.

Prikol в сообщении #902234 писал(а):

Короче размер апельсина больше радиуса Шварцшильда для объекта с массой равной массе Вселенной, при условии что она конечна.

Меньше. Элементарные-то вещи про Фридмана-Леметра надо знать. А то сплошной позор.

Prikol в сообщении #902234 писал(а):

Вот такой очень большой апельсин и будет начальным условием БЕЗ сингулярностей в прошлом или будущем.

К сожалению, начальные условия = координаты и скорости.

Начальные скорости в таком "апельсине" были очень велики, и наружу. Тогда получается современная Вселенная в итоге. Но тогда в обратную сторону - получается сингулярность.

Если сделать начальные скорости меньше, например, нулевыми, то такой "апельсин" моментально схлопывается в конечную сингулярность (за время порядка своего радиуса), и в современную большую Вселенную не разлетается.

Это всё в базовых учебниках написано, кстати.

[Prikol]

Munin в сообщении #902236 писал(а):

В нашей Вселенной такая поверхность есть.

Где именно?

[Pphantom]

Prikol в сообщении #902234 писал(а):

Я имею ввиду конечно не химический взрыв, а просто взрыв как разлет в силу заданных начальных условий - то есть все векторы начальных скоростей направлены ОТ центра.

Так ведь и разлета в таком смысле тоже нет.

Prikol в сообщении #902234 писал(а):

Я имел ввиду банальную проверку по тем следам от БВ, которые все еще видны - реликт, разбегание галлактик, химический состав Вселенной.

Они никоим образом не доказывают существование первичной сингулярности.

Prikol в сообщении #902234 писал(а):

Я понимаю, что это не интересно вам. Но мне это все же интересно.

Возможно. Но, поскольку мы начали с обсуждения принятой терминологии, то, пожалуй, цели и задачи космологии тоже имеет смысл обсуждать в предположении, что речь идет об общепринятых интересах.

Prikol в сообщении #902234 писал(а):

Почему проскочим?

А что еще можно будет сделать? При экстраполяции модели назад во времени, когда мы пройдем стадию апельсина, у нас не будет причин на ней останавливаться. Можно, конечно, принудительно встать и сказать, что все последующее (вернее, предшествующее) нас не интересует, но тем самым мы "решим" вопрос о существовании БВ, просто отказавшись его рассматривать.

Prikol в сообщении #902234 писал(а):

Поэтому мы это условие отбрасываем. Увеличиваем "апельсин" до размеров солнечной системы или больше, если надо. Короче размер апельсина больше радиуса Шварцшильда для объекта с массой равной массе Вселенной, при условии что она конечна.

У нас будут проблемы. Вы знаете, чему (примерно) равен радиус Шварцшильда для массы, находящейся в пределах наблюдаемой части Вселенной?

[Munin]

m-infl в сообщении #902237 писал(а):

А какой физический смысл у сингулярности? Возможно ли такое в природе, или это проблема теории?

Физического - никакого. Это указание на то, что в этой точке теория не работает, и скорей всего, в некоторой окрестности этой точки - тоже не работает.

В свете написанной выше телеги - долго думали, что это окрестность порядка энергий десятки ГэВ и выше - и порядка расстояний типа того самого "апельсина". И что виновата ФЭЧ-часть теории, при каких-то неисследованных энергиях плазма ведёт себя необычно. Потому что ФЭЧ-теория была плохая и вверх не экстраполировалась. Потом она стала хорошая, заэкстраполировалась вверх, и оказалось, что в таких масштабах - всё хорошо и гладко.

Сейчас думают, что это окрестность порядка энергий Планка и длин Планка. Либо энергии Великого Объединения (Grand Unified Theory = GUT), которое не сильно отстоит от энергии Планка (несколько порядков всего). Современная ФЭЧ-теория хорошо экстраполируется только до GUT, а дальше опять плохо, точнее, похуже. И наконец, на энергиях/длинах Планка, как считается, возникает квантовая гравитация, которая вообще может всё поменять. Обычно, энергию/длину Планка и вспоминают при разговоре об окрестности сингулярности - уж тогда-то перестаёт работать сама ОТО, а не только её "наполнение веществом".

[Prikol]

Munin в сообщении #902238 писал(а):

Она описывает бескрайнюю Вселенную.

А разве бескрайняя Вселенная - это единственная возможность?
Что мешает нашей Вселенной быть скажем в пять раз больше ее видимого сейчас радиуса?

[Munin]

Prikol
Вот это вот прочитайте: http://www.astronet.ru/db/msg/1194830

[m-infl]

Munin в сообщении #902242 писал(а):

Физического - никакого. Это указание на то, что в этой точке теория не работает, и скорей всего, в некоторой окрестности этой точки - тоже не работает.

В свете написанной выше телеги - долго думали, что это окрестность порядка энергий десятки ГэВ и выше - и порядка расстояний типа того самого "апельсина". И что виновата ФЭЧ-часть теории, при каких-то неисследованных энергиях плазма ведёт себя необычно. Потому что ФЭЧ-теория была плохая и вверх не экстраполировалась. Потом она стала хорошая, заэкстраполировалась вверх, и оказалось, что в таких масштабах - всё хорошо и гладко.

Сейчас думают, что это окрестность порядка энергий Планка и длин Планка. Либо энергии Великого Объединения (Grand Unified Theory = GUT), которое не сильно отстоит от энергии Планка (несколько порядков всего). Современная ФЭЧ-теория хорошо экстраполируется только до GUT, а дальше опять плохо, точнее, похуже. И наконец, на энергиях/длинах Планка, как считается, возникает квантовая гравитация, которая вообще может всё поменять. Обычно, энергию/длину Планка и вспоминают при разговоре об окрестности сингулярности - уж тогда-то перестаёт работать сама ОТО, а не только её "наполнение веществом".

Спасибо. А инфляция (кажется Вы намекнули) никак не отвечает на эти вопросы? Хотя о появлении поля инфлатона там ни слова нету, оно просто задается как начальное условие.

[Munin]

Prikol в сообщении #902243 писал(а):

А разве бескрайняя Вселенная - это единственная возможность?

Ну вот почему чукча не читатель?

Нет, не единственная. Но единственная, удовлетворяющая наблюдаемым условиям однородности и изотропности Вселенной на большом масштабе. Это написано в самом начале каждого учебника, приступающего к построению космологической модели ОТО - из чего такую модель строить. Её строят из пространственных симметрий. Что в ЛЛ-2, что в Вайнберге (стареньком, "Гравитация и космология"), что везде в других местах.

-- 31.08.2014 01:26:56 --

m-infl в сообщении #902245 писал(а):

А инфляция

Нет, стоп. В этой теме и с вами - я обсуждать инфляцию не буду. Вы опять засыплете глупыми и неуместными вопросами в большом количестве. Идите в другую тему.

Здесь мы Prikol-у объясняем классическую космологию. Пока что. Дальше как пойдёт - но вам эту тему лучше не захватывать.

[Prikol]

Pphantom в сообщении #902241 писал(а):

Prikol в сообщении #902234 писал(а):

Я имел ввиду банальную проверку по тем следам от БВ, которые все еще видны - реликт, разбегание галлактик, химический состав Вселенной.

Они никоим образом не доказывают существование первичной сингулярности.

Хорошо, есть два варианта. Один доказывает существование в прошлом крайне высоких значений температуры Вселенной. Вобщем, нужна такая температура, чтобы данные по реликту сошлись. (мой вариант). Другой вариант доказывает ... ... ... (напишите ваш вариант)

Pphantom в сообщении #902241 писал(а):

Prikol в сообщении #902234 писал(а):

Я понимаю, что это не интересно вам. Но мне это все же интересно.

Возможно. Но, поскольку мы начали с обсуждения принятой терминологии, то, пожалуй, цели и задачи космологии тоже имеет смысл обсуждать в предположении, что речь идет об общепринятых интересах.

Общепринятая терминология - да!
Но общепринятые интересы - нет.
Точнее интересов существует over 9000.

Pphantom в сообщении #902241 писал(а):

Prikol в сообщении #902234 писал(а):

Почему проскочим?

А что еще можно будет сделать? При экстраполяции модели азад во времени, когда мы пройдем стадию апельсина, у нас не будет причин на ней останавливаться. Можно, конечно, принудительно встать и сказать, что все последующее (вернее, предшествующее) нас не интересует, но тем самым мы "решим" вопрос о существовании БВ, просто отказавшись его рассматривать.

Если при экстраполяции модели назад во времени мы дошли до размера "апельсина" и видим, что скорости направлены преимущественно внутрь, то мы обязаны продолжать. А если нет - то нет.

Pphantom в сообщении #902241 писал(а):

Prikol в сообщении #902234 писал(а):

Поэтому мы это условие отбрасываем. Увеличиваем "апельсин" до размеров солнечной системы или больше, если надо. Короче размер апельсина больше радиуса Шварцшильда для объекта с массой равной массе Вселенной, при условии что она конечна.

У нас будут проблемы. Вы знаете, чему (примерно) равен радиус Шварцшильда для массы, находящейся в пределах наблюдаемой части Вселенной?

Ну если вас интересует именно примерно, то примерно 3/4 видимого радиуса Вселенной.

-- 31.08.2014, 02:01 --

Munin в сообщении #902246 писал(а):

Prikol в сообщении #902243 писал(а):

А разве бескрайняя Вселенная - это единственная возможность?

Нет, не единственная. Но единственная, удовлетворяющая наблюдаемым условиям однородности и изотропности Вселенной на большом масштабе. Это написано в самом начале каждого учебника, приступающего к построению космологической модели ОТО - из чего такую модель строить. Её строят из пространственных симметрий. Что в ЛЛ-2, что в Вайнберге (стареньком, "Гравитация и космология"), что везде в других местах.

Это я читал в начале каждого учебника. И это именно то, что мне никогда не нравилось. Потому что условие однородности появляется в моделях вовсе не потому, что однородность НАБЛЮДАЕТСЯ на больших масштабах, а совсем по другой причине. Однородность авторы вводят искусственно для того, чтобы потом суметь решить уравнения аналитически. Если однородности не будет, то вместо ОДУ возникнут УЧП, которые ваши авторы решать не умеют.

С наблюдаемой анизотропией я не спрорю. Но "наблюдаемую" однородность пока никто еще не видел. Чтобы ее увидеть, надо очень-очень долго ждать, пока свет от дальних областей дойдет до нас. А сейчас мы видим наше настоящее и далекое прошлое удаленных областей. Разве можно это сравнивать? Конечно же нет!

И вообще, вы сами подумайте, однородность кое-как наблюдается на растояниях может быть 1 миллиард световых лет. Но ее почему-то распространяют на бесконечное число световых лет. Абсурд зашкаливает!

[Toucan]

Munin в сообщении #902119 писал(а):

Это хамчик опять перевозбудился...

Munin, предупреждение за хамство.

V_V_V в сообщении #901842 писал(а):

Креационистские бредни попа Леметра, облаченные в наукообразную форму.

V_V_V, предупреждение за агрессивное невежество и неуместные формы ведения дискуссии.

[Prikol]

Munin в сообщении #902238 писал(а):

Если сделать начальные скорости меньше, например, нулевыми, то такой "апельсин" моментально схлопывается в конечную сингулярность (за время порядка своего радиуса), и в современную большую Вселенную не разлетается.

Я уже писал выше. Берем "апельсин" массой как видимая Вселенная и радиусом 4/5 ее радиуса. Радиус Шварцшильда - 3/4 ее радиуса.

[Someone]

Prikol в сообщении #902234 писал(а):

По теореме одним из условий возникновения сингулярности является наличие замкнутой поверхности из под которой не могут вылетать фотоны. Это условие в разных вариантах теорем выглядит по разному.

Поэтому мы это условие отбрасываем. Для этого увеличиваем "апельсин" до размеров солнечной системы или больше, если надо. Короче размер апельсина больше радиуса Шварцшильда для объекта с массой равной массе Вселенной, при условии что она конечна.

Вот такой очень большой апельсин и будет начальным условием БЕЗ сингулярностей в прошлом или будущем.

Prikol в сообщении #902254 писал(а):

Pphantom в сообщении #902241 писал(а):

Prikol в сообщении #902234 писал(а):

Поэтому мы это условие отбрасываем. Увеличиваем "апельсин" до размеров солнечной системы или больше, если надо. Короче размер апельсина больше радиуса Шварцшильда для объекта с массой равной массе Вселенной, при условии что она конечна.

У нас будут проблемы. Вы знаете, чему (примерно) равен радиус Шварцшильда для массы, находящейся в пределах наблюдаемой части Вселенной?

Ну если вас интересует примерно, то примерно 3/4 видимого радиуса Вселенной.

Давайте посчитаем. Отыскиваем значения нужных нам величин:
$c=299\,792\,458\text{ м/с}$ — скорость света,
$Y=31\,557\,600\text{ с}$ — средняя продолжительность юлианского года,
$G=6{,}67384\cdot 10^{-11}\text{ Н}\cdot\text{м}^2/\text{с}^2$ — гравитационная постоянная,
$\rho=9{,}31\cdot 10^{-27}\text{ кг/м}^3$ — средняя плотность наблюдаемой части Вселенной в настоящее время,
$R=46{,}5\cdot 10^9\text{ световых лет}$ — современный радиус наблюдаемой части Вселенной.

Радиус преобразуем в единицы системы СИ:
$R=46{,}5\cdot 10^9Yc\approx 4{,}4\cdot 10^{26}\text{ м}$.
Найдём массу наблюдаемой части Вселенной:
$m=\frac 43\pi R^3\rho\approx 3{,}32\cdot 10^{54}\text{ кг}$.
Наконец, найдём гравитационный радиус:
$R_g=\frac{2km}{c^2}\approx 4{,}93\cdot 10^{27}\text{ м}$.
Таким образом, ваш "апельсинчик" должен быть больше всей наблюдаемой части Вселенной в $\frac{R_g}R\approx 11{,}2$ раза даже без учёта массы, находящейся за пределами наблюдаемой части Вселенной.

Поэтому сингулярность в прошлом была, если в то время не нарушалось условие энергодоминантности.

Но Вы уже сами поняли, что насчёт "апельсина" сморозили глупость, и начали грубый троллинг:

Prikol в сообщении #902261 писал(а):

Я уже писал выше. Берем "апельсин" массой как видимая Вселенная и радиусом 4/5 ее радиуса. Радиус Шварцшильда - 3/4 ее радиуса.