Superpočítačové simulace podpořily chameleonskou gravitaci  
Vládne nám Einstein se svou obecnou relativitou? Nebo Chameleon s chameleonskou gravitací, která se mění podle okolního prostředí? Simulace vesmíru na superpočítači to nevylučují a budoucí pozorování na soustavě radioteleskopů Square Kilometre Array (SKA) by to mohla rozhodnout.
Simulace galaxie s chameleonskou gravitací. Vpravo hustota plynu a hvězdy, vlevo působením sil v plynu. Kredit: Christian Arnold/Baojiu Li/Durham University.
Simulace galaxie s chameleonskou gravitací. Vpravo hustota plynu a hvězdy, vlevo působením sil v plynu. Kredit: Christian Arnold/Baojiu Li/Durham University.

V našem vesmíru panuje Einsteinova obecná relativita. Alespoň podle většiny fyziků. Nicméně, o vesmíru stále ještě nevíme všechno a fyzikální teorie na sebe tak úplně nepasují. V poznání jsou tu a tam díry, jimiž se prodírají alternativní teorie, které vyzývají obecnou relativitu a snaží se zpochybnit její vládu.

 

Jednou z takových alternativ je takzvaná chameleonská gravitace (Chameleon Theory), označovaná též jako modifikovaná gravitace f(R). Stručně řečeno, chameleon je skalární pole s hmotou závisející na okolní hustotě. V hustých prostředích má chameleoní pole velkou hmotu a projevuje se jen na krátkou vzdálenost, zatímco v řídkých prostředích je to naopak.

 

Institute for Computational Cosmology, logo
Institute for Computational Cosmology, logo

Fyzici britské Durhamské univerzity nedávno na superpočítači simulovali vesmír s chameleonskou gravitací a zjistili, že i v takovém vesmíru by vznikaly a fungovaly galaxie, jako je třeba naše Mléčná dráha. Použili k tomu pokročilou simulaci vesmíru Illustris: The Next Generation (IllustrisTNG).

 

Christian Arnold z institutu zmíněné univerzity Institute for Computational Cosmology a jeho spolupracovníci svými simulacemi prokázali životaschopnost chameleonské gravitace, která se mění podle okolního prostředí, jako alternativy k obecné relativitě při vysvětlení vzniku struktur ve vesmíru. Jejich výzkum by rovněž mohl napomoci pochopení temné energie a s ní související záhady zrychlujícího rozpínání vesmíru.

 

Simulace chameleonské galaxie z boku. Kredit: Christian Arnold/Baojiu Li/Durham University.
Simulace chameleonské galaxie z boku. Kredit: Christian Arnold/Baojiu Li/Durham University.

Fyzici už dříve zjistili, že chameleonská teorie gravitace se dokáže úspěšně vyrovnat obecné relativitě v „provozování“ hvězdné soustavy. Arnold s kolegy potvrdili, že chameleonská gravitace může vystavět i celé galaxie. A co je ještě zajímavější, přišli na to, že je možné rozlišit obecnou relativitu a chameleonskou gravitaci na velmi velké kosmologické škále. Díky tomu bychom mohli rozhodnout, jestli nám skutečně vládne Einstein anebo Chameleon.

 

Tým z Durhamu se netají očekáváním, že jejich předpovědi otestují budoucí pozorování na soustavě radioteleskopů Square Kilometre Array (SKA), která vyrůstá v Austrálii a Jihoafrické republice. Mohlo by to být relativně brzy. Pozorování tam zahajují již v roce 2020. Soustava SKA by se měla stát největším radioteleskopem světa. Bude pozorovat například první hvězdy a galaxie, které se utvořily v mladém vesmíru po Velkém třesu, a pátrat po tajemstvích temné energie. Jinými slovy, soustava SKA bude další velkou výzvou pro obecnou relativitu. Uvidíme, jak doposud neporazitelný Einstein obstojí tentokrát.

Literatura
Durham University 8. 7. 2019, Nature Astronomy online 8. 7. 2019.

Datum: 10.07.2019
Tisk článku

Živý vesmír - Kde jsme? Kdo jsme? Kam směřujeme? - Elgin Duane
 
 
cena původní: 299 Kč
cena: 257 Kč
Živý vesmír - Kde jsme? Kdo jsme? Kam směřujeme?
Elgin Duane
Související články:

Největší simulace vesmíru obsahuje 25 miliard virtuálních galaxií     Autor: Stanislav Mihulka (10.06.2017)
Illustris: The Next Generation je nejpokročilejší simulací vesmíru     Autor: Stanislav Mihulka (02.02.2018)
Umělá inteligence poprvé simulovala vesmír: Rychle, přesně a nikdo neví jak     Autor: Stanislav Mihulka (27.06.2019)



Diskuze:

Moc se mi to nezdá.

Václav Dvořák,2019-07-12 23:47:34

Aniž bych nad tím příliš přemýšlel, tak to spíš považuji za další pokus, tentokrát masivně matematický, o vyřešení problému temné části vesmíru. Hlavní problém je v tom, že na novou fyziku to není dost radikální teorie. No nic, uvidíme za 5 let až zprovozní a vyhodnotí pozorování z SKA...

Odpovědět

Zakrivuje inteligentný život časopriestor? Alebo je život jedná zo skrytých dimenzii?

Anton Matejov,2019-07-11 08:56:03

Predstavte si, že ako pozorovateľ poznáte kvantovú teóriu, všeobecnú teóriu relativity a podobne. Nepoznáte život na našej Zemi.
(Napríklad niečo môže žiť miliardy rokov a niečo veľmi krátke zlomky sekúnd. Zatiaľ nie sme v extrémnych časových rozdieloch od našich časových škál života, schopní určiť čo je živé.Superpočítače, umelá inteligencia, ďalekohľady, urychľovače častíc, simulácie, nám začínajú tie extremné časové rozdiely v poznaní rozširovať.)
Ako pozorní pozorovatelia začneme monitorovať obežnú dráhu našej Zeme. Zistíme, že nejaká anomália porušuje zákony gravitácie a na obežnú dráhu Zeme sa dostáva nečakane čoraz viac telies.
Zo Zemského povrchu zaregistruje anomálie v rádiových vlnách. (Rádiové vlny v rozsahu 9 kHz až 3000 GHz sa používajú na prenos informácií v oboroch ako rozhlas, televízia, rádioamatérstvo alebo rádiom ovládaný model. Štúdiom vesmírneho rádiového žiarenia sa zaoberá rádioastronómia.)
Ďalej pozorovateľ zistí ďalšie anomálie v infračervenom žiarení na Zemskom povrchu, ktoré by s vysokou pravdepodobnosťou nemalo existovať. Zaregistruje neutrína z našich jadrových elektrárni.Takých anomálii na Zemskom povrchu a na obežnej dráhe Zeme od ostatných planét ide nájsť veľa.A budú časom len narastať.
Pozorovateľ začne pochybovať, či mu správne platia všetke gravitačné teórie,teórie o hmote, energii a žiarení správne. Možno sa mu bude zdať jedine správne, rozšíriť svoje teórie o nejaké fantómové častice, o chameleonskú gravitáciu v škále priestoru Zeme a jej blízkosti.
A teraz si predstavte o niekoľko rádov vyspelejšiu mimozemskú civilizáciu. Tých anomálii v dosahu ich časopriestoru, alebo škály ich časopriestoru musí byť veľa a do budúcnosti budú zrýchlene narastať. Tie naše vzorce a konštanty v ich okolí časopriestoru nám všeobecne nebudú platiť.
V článku sa píše...A co je ještě zajímavější, přišli na to, že je možné rozlišit obecnou relativitu a chameleonskou gravitaci na velmi velké kosmologické škále. Díky tomu bychom mohli rozhodnout, jestli nám skutečně vládne Einstein anebo Chameleon....
Vďaka takému pozorovaniu možno budeme schopní rozhodnúť, či žijeme v multivesmíre, či existuje viacero dimenzii, či existujú od ľudstva vyspelejšie mimozemské civilizácie, alebo dokonca Boh.

Odpovědět

Uff Cože,2019-07-10 22:55:13

Gravitační pole je pole tvořené metabally, metakoulemi, a jsou-li tyto zahuštěné, sdílejí spolu svoje prostorové spojnice, a maximum gravitace je v hustém prostoru, zahuštěném prostoru nižší, než v prostoru naředěném. Hmota sdílí vzdálené gravitační "slupky" spojované dle pravidla metaballů, a společně si snižuje absolutní působení gravitace. Vzdálenější gravitační zakřivení se navzájem vyruší, a je zcela bez účinku. Zahuštěný prostor je odlehčen svým sdíleným zakřivením, sdílení zakřivení gravitačního pole snižuje absolutní gravitační sílu. Takže mají pravdu. Gravitace je závislá na hustotě hmoty. Klesá s hustotou. Jsou to vlastně sdílené slapové síly, které jedna druhé navzájem odlehčují. A činí hmotu uvnitř reálně prostor méně zakřivující. Prostor je zahuštěním odlehčen, zakřivení prostoru není tak strmé a příkré, jako je tomu u např. samostatné hvězdy ve nějaké velké prázdnotě, voidu.

Co se týče temné energie, o té bych také něco mohl říct, jenže, však víte, ...

Odpovědět

Břitva

Pavel Nedbal,2019-07-10 17:27:17

Vážený pane Pálkovači, prosím, používejte Occamovu břitvu, zvláště pro multiverza. Jinak, počítačové simulace udělají cokoliv si přejeme, realita to ale vůbec nemusí být.

Odpovědět


Re: Břitva

Jiri Naxera,2019-07-10 18:58:41

Ono u pana Palkovice je vetsi problem v tom, ze ma nejakou predstavu pro ToE, ale jen na zaklade pocitu, zadnou matematiku za tim nevidno, naopak je s ni v rozporu (viz tvrzeni z toho odkazu ze k zakriveni 3D potrebujeme jednu dalsi dimenzi, versus nudne vysledky oficialni matematiky - https://www.physicsforums.com/threads/embedding-curved-spacetime-in-higher-d-flat-spacetime.290098/ - 87 prostorovych a 3 casove souradnice jsou trochu nekde jinde ;-) ).
Nehlede na to, ze aby ty oddelene 3+1D smotance v tomhle prostoru na sebe gravitacne pusobily, tak by ho musely taky zakrivit.

ad pocitacova simulace - docela zajimava by byla informace, kolik volnych parametru se muselo do modelu vlozit, aby matchovala pozorovani. Cim mene, tim bych byl optimistictejsi.

Odpovědět


Re: Re: Břitva

Richard Pálkováč,2019-07-10 20:43:38

Áno, moje pocity, ale skôr by som to nazval intuícia, zohrávajú dôležitú úlohu v mojich riešeniach, ktoré nemusia byť dokonalé. Podstata by ale mala byť správna. Nebránim sa, keby mal niekto záujem ich matematicky "vylepšiť". Mám totiž, ale zase je to len pocit, že dokážem vidieť súvislosti, tam kde iní od "stromu nevidia les".

No a som stále pripravený uznať , že som v tejto oblasti debil, ak to niekto vysvetlí lepšie :)

Odpovědět


Re: Re: Re: Břitva

Milan Krnic,2019-07-10 20:52:02

To byste měl namísto postování odkazů na Váš web vést diskuzi (samozřejmě dle pravdel diskuze). Samozřejmě věcně, a čím stručnějí, tím lépe.

Odpovědět


Re: Re: Re: Břitva

Jiri Naxera,2019-07-11 10:49:03

No, bývá a to z velmi rozumných důvodů dobré když autor intuice svojí intuici převede to řeči matematiky, a pokusí se (chápu že teorie není kompletní) ještě před publikací dojít alespoň k něčemu, třeba toy modelu apod.

Jinak k intuici - moje intuice říká, že jediný BH merger pokud ho chcete embednout do víc plochých dimenzí udělá pořádnou smotanici nemalých rozměrů, a vy budete mít docela problém tam umístit dva manifoldy (vy jim říkáme vesmíry) tak aby na jednu stranu navzájem nekolidovaly, a současně aby byly tak blízko a v takové pozici, aby se to projevovalo jako vaše temná hmota a současně se to neprojevovalo jako masivní temné proudy.
A pak mi ríká, že dynamika těhle dvou blízkých manifoldů bude se navzájem srazit a to tak že pokud se to má projevovat jako temná hmota které je víc než baryonické, tak v hluboce podkosmologickém čase.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Břitva

Richard Pálkováč,2019-07-11 16:27:33

Pán Naxera, v mojom článku, ktorý spomínate ako "ty oddelene 3+1D smotance" (http://riki1.eu/vesmiry.htm) nehovorím o mechanizme akým pôsobí tmavá hmota. Tento článok je len o logickom dôvode, prečo existujú vesmíry aj v iných dimenziách. Teda pokiaľ obecnú relativitu nepovažujeme len za takú matematickú konštrukciu ako napríklad komplexné čísla, ktoré s realitou nemajú nič spoločné, iba ich použitie, výsledky výpočtov, sú pre realitu, v našom blízkom okolí, správne.

Osobne síce nepredpokladám, že obecná relativita vysvetľuje skutočnú podstatu gravitácie, ale zároveň predpokladám, že veľmi dobre popisuje vlastnosti nášho priestoru/časopriestoru. A z toho, podľa môjho článku, jasne vyplývajú vesmíry v ďalších dimenziách a predpokladám, medzi nimi gravitačné pôsobenie. Mechanizmus tohoto pôsobenia, počet dimenzií na to potrebných, neuvádzam, pretože o tom zatiaľ nemám ani potuchy, ale napríklad aj Vaše odkazy ma (alebo niekoho iného) možno niekedy v budúcnosti, privedú k presnejšiemu popisu.

Vaša intuícia je zatiaľ v rozpore s mojou .

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Břitva

Jiri Naxera,2019-07-11 22:18:41

Tak to je chyba, protože intuice nepodložená matematikou je jen fantazie.

Další důvod. Vemte 3D klasického Newtona, ve správných jednotkách ať neřešíme konstanty. Hustota hmoty = divergence vektorového pole, však to známe.
Pak do toho vetkněte nějaký jednorozměrný systém (omezte stupně volnosti něčeho malého, ideálně na přímku). Dvě závaží na té přímce se budou zjevně přitahovat, nepřímo úměrně 2 mocnině vzdálenosti. Závaží na té přímce bude závaží mimo přímku přitahovat taky, nepřímo úměrně 2 mocnině jejich (3D) vzdálenosti, krát skalární součin jednotkového vektoru směru té přímky s jednotkovým vektorem ve směru spojnice těch hmot (prostě když je to kolmé, tak to nebude dělat nic, když to leží na přímce, tak v plné síle, jinak kosinus toho úhlu).
v pravém 1D případě by ta síla byla stejná bez ohledu na vzdálenost (vyplývá z Gaussovy věty a symetrie).

Pak tedy, pokud přijmu Vaši teorii, by měla analogicky (matematika je tam stejná) klesat přitažlivost ne s druhou mocninou vzdálenosti, ale s třetí nebo vyšší což nepozorujeme.

(stringaři se s tím vypořádávají elegantně, u nich jsou přebytečné rozměry svinuty na malý násobek Planckovy délky, takže do ní to klesá s devátou mocninou vzdálenosti, pro cokoli většího pak s druhou, což pozorujeme, prostě proto že na větší škále nemá ten vektorový tok kam téct kromě našich třech rozměrů)

ale opakuji - jako autor teorie jste to Vy na kom je důkazní povinnost.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Břitva

Richard Pálkováč,2019-07-12 16:24:25

Ďakujem Vám za hodnotný a zaujímavý príspevok, musím porozmýšľať.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Břitva

Richard Pálkováč,2019-07-13 17:27:54

Pán Naxera, páči sa mi Váš nápad, vizualizovať gravitačné pôsobenie multivesmírov cez menej dimenzionálne vesmíry. Ja by som ale radšej zvolil 2D vesmíry (je to len vizualizacná pomôcka, žiadne 2D vesmíry nemôžu fyzikálne existovať),v 3D multi priestore (teda budú existovať 3 gravitačne "prepletené" vesmíry), lebo tu je možné počítať aj s obehom telies, ale skôr galaxií, okolo spoločného ťažiska a teda počítať s odstredivou silou, ktorá sa ukazuje v našom vesmíre príliš veľká na udržanie galaxií na svojich dráhach. Budem nad tým uvažovať.

To, že nepozorujeme iný pokles gravitačného pôsobenia, ako so štvorcom vzdialenosti, je dané tým, že to vieme pozorovať len v našej Slnečnej sústave a na tú, nemajú vesmíry v iných dimenziách žiadny vplyv, lebo sú rovnako riedke ako ten náš.Cez multivesmíry, my dosiahneme prírastok gravitácie a nevadí, že tento prírastok by klesal s inou mocninou vzdialenosti. Ale hovorím, toto sa neprejaví vo vnútri nejakej, alebo našej Slnečnej, hviezdnej sústavy.

Vesmíry v iných dimenziách, musia byť "naklonené", a hmota v nich rozložená voči nášmu vesmíru tak, aby vznikol vesmír náš. Môžme si vôbec dovoliť takúto špekuláciu, podobnú antropickému princípu ? Áno. Po veľkom tresku totiž vznikli okamžite vesmíry vo viacerých dimenziách a hmota sa v nich rozložila v gravitačnej súčinnosti, tak ako to vyzerá teraz.

Odpovědět


Re: Břitva

Richard Pálkováč,2019-07-10 20:29:10

Pán Nedbal, vidím, že podľa Vás sú multivesmíry len zbytočná komplikácia. Podľa mňa, je to ale to najjednoduchšie riešenie, pre vysvetlenie tmavej hmoty, čiže presne podľa Occamovej britvy. O mojom vysvetlení tmavej energie už ani nehovorím, nič jednoduchšie totiž ani nemôže existovať, len by sme sa museli zmieriť s tým, že vesmír matematicky popísateľný nie je a myslím, že nám ani nič iné v budúcnosti neostane. Nemám pritom na mysli nemožnosť analytického riešenia, ale nemožnosť matematického popisu ako takú.

Počítačové simulácie a ich výsledky ma nezaujímujú, skôr hnevajú, hlavne keď sa prezentujú, popularizujú, ako realita.

Odpovědět


Re: Re: Břitva

Milan Krnic,2019-07-10 20:48:30

Dle Occamovi břitvy je temná hmota chyba modelu. Nejjednodušší řešení, Richarde.

Odpovědět


Re: Re: Re: Břitva

Richard Pálkováč,2019-07-10 21:00:34

Viem, že je v súčasnosti moderné, popierať tmavú hmotu, ale mne jej existencia priamo vyplýva z nášho zakriveného časopriestoru.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Břitva

Milan Krnic,2019-07-10 21:07:34

"popierať" :-D, klasika (proto, že toto čistě pocitové tvrzení padá i od pracovníků ve vědě).
Víte Vy o tom, že pokud bych měl já něco popřít, musel byste nejprve Vy dokázat, že to existuje?

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Břitva

Štefan Ürge,2019-07-11 09:26:02

Keby sa mu podarilo existenciu niečoho skutočne dokázať, asi by ste to ťažko popierali. Poprieť môžete len chybný dôkaz :-). Namiesto: "musel byste nejprve Vy dokázat, že to existuje" tam malo byť napísané: "musel byste nejprve Vy urobiť vierohodný, overiteľný dôkaz, že to existuje. Taký, ktorý je hodný toho úsilia zaoberať sa ním :-)"

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Břitva

Milan Krnic,2019-07-11 17:55:58

Pokud kdokoli cokoli dokáže, nemám důvod to popírat (nejsem ideologický fanatik, atp.).

Odpovědět

"Chameleónske" skalárne pole.

Richard Pálkováč,2019-07-10 15:38:38

"Chameleónske" skalárne pole s hmotou, podľa môjho názoru, vytvára gravitačné pôsobenie vesmírov z iných dimenzií na náš vesmír. Náš vesmír, zase vytvára časť takéhoto poľa pre ostatné vesmíry s nami gravitačne prepojené. Používam pre toto prepojenie názov - gravitačne príbuzné miesto.

Náš vesmír, vďaka dimenzii, do ktorej je zakrivený náš 3D priestor/4D časopriestor, vyvíja toto gravitačné pôsobenie na ostatné vesmíry a ostatné vesmíry zase na náš (http://riki1.eu/vesmiry.htm).

Z toho už potom vyplýva podstata tmavej hmoty, ale vôbec z toho nevyplýva podstata tmavej energie. Tá je, podľa môjho názoru, v niečom inom (http://riki1.eu/zaporna_temna_tmava_energia_hmota.htm)

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni












Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace