Nové měření osudové Hubbleovy konstanty gravitačními čočkami  
Nezávislé měření Hubbleovy konstanty na třech čočkovaných kvasarech, které využilo adaptivní optiku Keckovy observatoře společně s Hubbleovým vesmírným dalekohledem, potvrdilo, že kosmologie má problém. Vše nasvědčuje tomu, že se Hubbleova konstanta mění se stářím vesmíru, a to nelineárně, abychom si to opravdu užili.
Čočkované kvasary PG1115+ 080, HE0435-1223 a RXJ1131-1231. Kredit: W. M. Keck Observatory.
Čočkované kvasary PG1115+ 080, HE0435-1223 a RXJ1131-1231. Kredit: W. M. Keck Observatory.

Když vyšlo najevo, že se vesmír nejen rozpíná, ale že rozpínání vesmíru ještě ke všemu zrychluje, tak to byl pro mnohé šok, v jehož důsledku se zrodila temná energie. Od té doby je míra rychlosti rozpínání vesmíru, čili Hubbleova konstanta, hodně sledovanou záležitostí. Tím spíš, že různá měření této osudové konstanty jsou v nápadném rozporu.

 

Do věci Hubbleovy konstanty se vložil Geoff Chen z University of California Davis s kolegy a jejich výsledky vzbudily velkou pozornost. Z velké části je to ovšem kvůli tom, že tisková zpráva Keckovy observatoře nešťastně zvolila výjimečně zavádějící titulek, který naznačuje, že jde o převratné výsledky s ještě rychlejším rozpínáním vesmíru, co uvrhly kosmologii do krize. Ani jedno ale přitom není pravda.

 

Teleskopy Keckovy observatoře. Kredit: SiOwl / Wikimedia Commons.
Teleskopy Keckovy observatoře. Kredit: SiOwl / Wikimedia Commons.

Pro měření Hubbleovy konstanty badatelé použili nový postup, který jako první využívá pro toto klíčové kosmologické měření adaptivní optiku pozemních observatoří. Chen a spol. použili Hubbleův vesmírný dalekohled a spolu s ním adaptivní optiku zařízení Near-Infrared Camera 2. generace (NIRC2) teleskopu Keck II americké W. M. Keck Observatory na Havaji, aby je nasměrovali na tři různé gravitační čočky. Byly to tři systémy s kvasarem: PG1115+ 080, HE0435-1223 a RXJ1131-1231.


Autorům studie velmi záleželo na tom, aby se vyhnuli ovlivnění výsledků. Během procesu zpracování dat udržovali maximální odstup a pracovali naslepo, dokud si nebyli jistí, že odstínili tolik možných zdrojů chyb, kolik jen bylo reálně v jejich silách. Snažili se hlavně o to, aby byť jen podvědomě neposouvali výsledky směrem k očekávaným hodnotám. Jsou to koneckonců jen lidé a nikoliv roboti nebo umělé inteligence.

 

Zařízení NIRC2 na teleskopu Keck II. Kredit: W. M. Keck Observatory.
Zařízení NIRC2 na teleskopu Keck II. Kredit: W. M. Keck Observatory.

Chenův tým nakonec dospěl k výsledku, který shrnuje data všech tří gravitačních čoček, jak z pozemní adaptivní optiky, tak z Hubbleova teleskopu. Hubbleovu konstantu určili na 76,8 plus mínus 2,6 kilometrů za sekundu na megaparsek. Megaparsek přitom odpovídá zhruba 3 milionům světelných let. To není žádné drama, ale nezávisle získaná hodnota, která zhruba odpovídá předchozím měřením Hubbleovy konstanty, založených na „lokálních“ objektech relativně bližšího vesmíru.

 

Krize v kosmologii, jak to nazvali na Keckově observatoři, je ve skutečnosti jinde. Jde o to, že se znovu a znovu liší výsledky měření Hubbleovy konstanty založené na bližších objektech, čili mladším vesmíru, v porovnání s výsledky založenými na velmi vzdáleném, tedy starém vesmíru. Buď máme opakované problémy s měřením, což se už nezdá moc pravděpodobné, anebo má fatální problém náš standardní kosmologický model.


Vypadá to, že se náš vesmír po svém vzniku nejprve rozpínal velmi rychle. Pak se zřejmě rozpínání zbrzdilo, snad kvůli gravitačnímu působení temné hmoty. A teď se zase vesmír rozpíná rychleji, přičemž jeho rozpínání, pohání stále záhadná temná energie. Pokud by tohle slyšel vědec před sto lety, tak by se tomu vysmál a doporučil by, abychom se vykašlali na duchy a začali dělat nějakou pořádnou vědu. 

Video:  The Crisis in Cosmology


Literatura
W. M. Keck Observatory 22. 10. 2019, MNRAS 490: 1743–1773.

Datum: 25.10.2019
Tisk článku

Čtyřprocentní vesmír - Panek Richard
 
 
cena původní: 388 Kč
cena: 341 Kč
Čtyřprocentní vesmír
Panek Richard
Související články:

Vesmír se rozpíná rychleji, než se očekávalo     Autor: Stanislav Mihulka (04.06.2016)
Jak vysvětlit zrychlování rozpínání vesmíru bez temné energie?     Autor: Stanislav Mihulka (01.04.2017)
Nová měření Hubbleova teleskopu potvrzují rychlejší rozpínání vesmíru     Autor: Stanislav Mihulka (27.04.2019)
Jak se podívat do nitra srážejících se neutronových hvězd?     Autor: Vladimír Wagner (27.08.2019)



Diskuze:

Jako laik mám dotaz,

Karel Ralský,2019-11-04 01:38:28

Zvyšující viditelná se "expanze vesmíru" trvá 13 miliard let tedy vše se již událo dávno i kosmologická konstanta je vlastně minulost.Jaká by byla asi současná rychlost rozpínání vesmíru na jeho hypotetickém viditelném konci tedy -13 miliard let.

Odpovědět


Re: Jako laik mám dotaz,

Karel Ralský,2019-11-04 01:44:16

Myslím tím měřeno od naší země.

Odpovědět


Re: Jako laik mám dotaz,

Pavel Brož,2019-11-04 22:33:50

To se spočte velice jednoduše. Předpokládejme hodnotu Hubbleovy konstanty cca 75 (km/s)/MPc, kde MPc je megaparsek. Megaparsek je 3,26 miliónů světelných let, takže 13 miliard světelných let je cca 4 gigaparseky (přesněji 3,99 gigaparseku). Objekty, které jsou dnes ve vzdálenosti 13 miliard světelných let, tedy ve vzdálenosti 4000 megaparseků, se tedy vzdalují rychlostí 300000 km/s, tedy cca rychlostí světla.

Co se týče kosmologických horizontů, tam je dobré dávat pozor, o kterém se bavíme, dá se jich totiž definovat celkem dost, a jejich hodnoty vychází hodně odlišně. Výpočet výše odpovídá tzv. Hubbleovu horizontu, který je definován jako vzdálenost, ve které se od nás objekty v důsledku rozpínání vesmíru (tj. po odpočtení jejich vlastního pohybu) vzdalují rychlostí světla. Takto definovaný horizont ale po pravdě řečeno nemá moc praktický význam, protože nám neříká, jak jsou maximálně vzdálené objekty, které dnes můžeme vidět – to nám říká tzv. částicový horizont, což je maximální vzdálenost, ze které až by k nám mohlo dorazit světlo vyzářené objekty záhy po velkém třesku (ve skutečnosti je tato vzdálenost v praxi o něco menší, protože nemůžeme vidět světlo vyzářené z objektů hned po velkém třesku, protože vesmír byl tehdy neprůhledný, průhledným se stal až po rekombinaci elektronů a jader do neutrálních atomů, tedy až po vzniku reliktního záření, kdy už byl vesmír stár cca 400 tisíc let). Kromě částicového horizontu lze definovat i další horizonty, blíže viz https://en.wikipedia.org/wiki/Cosmological_horizon .

Odpovědět


Re: Re: Jako laik mám dotaz,

Karel Ralský,2019-11-05 20:06:45

Děkuji za odpověď, takže vnějšímu pozorovateli(vně vesmíru) se vlastně za tímto pohybujeme rychleji než světlo a tím o nás ztratí informaci tak jako my nevidíme do černé díry a kdyby byl přesně za okrajem tak by viděl jen energii a musel či nemusel by to být "velký třesk"?

Odpovědět


Re: Re: Re: Jako laik mám dotaz,

Pavel Brož,2019-11-05 22:14:32

Netuším, co míníte obratem „viděl by jen energii“. Energii můžeme v principu rozdělit na potenciální a kinetickou. Potenciální energii přímo nevidíme nikdy, usuzujeme na ni pouze nepřímo z pohybových projevů hmoty, která se v dané oblasti (obdařené příslušným „potenciálem“, nejčastěji v podobě nějakého pole) pohybuje. Kinetická energie je zase vždy pevně svázána s nějakým nosičem, kterým je opět hmota v podobě částic, bez ohledu na to jestli jsou to částice pohybující se podsvětelnou rychlostí nebo rychlostí světla. Na rozdíl od potenciální energie můžeme kinetickou energii měřit přímo (tím, že měříme přímo energii těch částic). Temná energie je trochu speciální případ, v principu ji ale můžeme s dílčími výhradami zařadit mezi potenciální energii, minimálně v tom případě, pokud je působená kosmologickou konstantou – pokud je místo toho působená tzv. kvintesenčním či jiným dnes nepozorovaným polem, pak je ta situace složitější, protože toto pole může mít jak kinetický, tak i potenciální člen.

Co se týče toho, že by nemusel být velký třesk, tak tady se budu opakovat, velký třesk jakožto singularita v dnešních teoriích nevystupuje, protože počáteční singularitu odstraní kvantové efekty, nicméně bez ohledu na to musela existovat extrémně horká etapa vesmíru, během které se upekla drtivá většina jader deuteria, helia a lithia ve vesmíru (tato etapa měla podle současných modelů proběhnout do řádově sekund, maximálně do pár minut po velkém třesku), a mnohem později, v mnohem chladnější fázi, dala vznik dnes pozorovanému reliktnímu záření (tato etapa měla skončit cca 400 tisíc let po velkém třesku). Takže i když velký třesk ve své singulární podobě, tj. s nekonečnou teplotou a hustotou, nebyl (dnešní teorie s takovou podobou velkého třesku ani nepočítají), tak extrémně horká a hustá etapa vesmíru tady být musela. Předpovědi dnešních teorií jdou ve skutečnosti ještě mnohem hlouběji pod ony řádově sekundy – reliktní neutrina měla vzniknout v době, kdy byl vesmír mladší než jednu sekundu, a reliktní gravitační vlny měly vzniknout ještě v mnohem kratším čase. Bohužel ani reliktní neutrina, natož reliktní gravitační vlny ještě neumíme (a ještě dlouho nebudeme umět) pozorovat.

Jinak co se týče podobností kosmologického horizontu a horizontu událostí u černé díry, je zde jedna nezpochybnitelná podobnost, a to v tom, že v obou případech existují kauzálně oddělené oblasti, tj. oblasti, které se nemohou ovlivňovat. Tím ale veškerá podobnost také končí. V případě černé díry máme takové oblasti dvě, jedna je vnějšek černé díry, a druhá její vnitřek. Navíc je toto kauzální oddělení těchto oblastí u černé díry pouze „jednosměrné“ - děje probíhající ve vnitřku černé díry sice žádným způsobem nemohou ovlivnit vnějšek černé díry (protože nic nemůže zpod horizontu černé díry uniknout nad něj), jenže děje probíhající vně černé díry bez problémů zasahují do vnitřku černé díry (protože cokoliv nad horizontem může spadnout pod horizont).

V případě rozpínajícího se nekonečného vesmíru máme těchto kauzálně nesouvisejících oblastí nekonečně mnoho – jsou to všechny neprotínající se oblasti dostatečně rozsáhlé na to, aby se jejich okraje vzdalovaly od jejich středů rychlostí světla nebo větší. Dá se snadno ukázat, že pokud se takovéto oblasti neprotínají v nějakém referenčním čase t0, nebudou se už protínat v žádném čase t>t0. To ale není všechno – protože podle současných poznatků je vesmír s obrovskou přesností izotropní a homogenní, pozorovatelé v každé z těchto kauzálně oddělených oblastí by viděli v podstatě totéž: rozpínající se vesmír, napočítali by v každé z těch kauzálně oddělených oblastí stejnou hustotu (s přesností na cca stotisícinu), reliktní záření by ve všech mělo stejnou teplotu, v každé z oblastí by pozorovatelná část vesmíru vypadala zhruba stejně ve všech směrech (ve smyslu, že by třeba spektrum reliktního záření dopadajícího ze všech směrů bylo s přesností na stotisícinu stejné, nebyly by pozorovány výrazné globální anizotropie v rozložení nadkup galaxií), atd.. Ve srovnání s tím vypadají dvě kauzálně oddělené oblasti černé díry, její vnitřek a vnějšek, diametrálně odlišně – vnitřek černé díry si s jejím vnějškem nejde splést ani náhodou. Nemluvě o tom, že uvnitř černé díry každý objekt za svůj konečný vlastní čas skončí ve středu černé díry, a ještě předtím bude zakoušet obrovské slapové síly v radiálním směru, které ho budou trhat na kusy – vnitřek černé díry má tedy opravdu hodně daleko k našemu izotropnímu vesmíru.

Takže sice ano, kosmologický horizont a horizont událostí černé díry jistou dílčí podobnost mají, kromě ní ale mají nesrovnatelně více diametrálních odlišností, a proto procesy probíhající v rozpínajícím se vesmíru opravdu nemohou být interpretovány jako procesy probíhající ani v blízkosti horizontu černé díry, natož pak pod ním.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Jako laik mám dotaz,

Roman Truneček,2019-11-06 18:00:27

Opět parádní vysvětlení, jak už jsem psal někde o kus níž, díky za něj :-), ale vždyť přece nevíme, jaká je fyzika pod horizontem událostí černé díry, nebo víme? Pokud vím, tak třeba pan Lee Smolin uvažuje malinko jinak - www.timereborn.com.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Jako laik mám dotaz,

Pavel Brož,2019-11-07 00:02:36

Ano, je to přesně tak jak píšete, je otázka, jak to ve skutečnosti pod horizontem černé díry vypadá, máme dnes různé teorie popisující černé díry diametrálně odlišně. Podle některých teorií, včetně většiny strunových teorií, černé díry vůbec nemusí mít žádný vnitřek, jaký existuje podle obecné teorie relativity, ani žádný horizont událostí, pod který by šlo spadnout, ale jedná se o plochu, na které jsou ukotvené konce otevřených strun. Jakákoliv hmota padající do černé díry – a jakákoliv hmota jsou podle teorie strun opět struny, resp. superstruny – se na této ploše rozplácne, a ve výsledku pouze rozmnoží ono chlupaté klubko strun, jejichž konce jsou ukotvené k té ploše, takže o nějakém pádu pod tuto plochu pak nemá smysl se bavit. Smyčková teorie gravitace od Lee Smolina přichází zase se svým vlastním konceptem, přesně jak zmiňujete. I pokud se omezíme na nekvantové teorie, tak různé alternativy obecné teorie relativity dávají různé výsledky pro velikost horizontu událostí v závislosti na hmotnosti a event. dalších parametrech, v některých těchto teoriích horizont událostí při gravitačním kolapsu vůbec nevznikne, v jiných naopak mohou existovat i dva do sebe vnořené horizonty.

Takže je to opravdu tak, že je to závislé na teorii, a o vlastnostech oblasti pod horizontem černé díry bychom se i byť jen hypoteticky mohli přesvědčit teprve až bychom pod něj spadli, z podstaty věci nám totiž nikdo zpod horizontu žádnou zprávu dát nemůže (pokud tam tedy ten horizont událostí opravdu je). Nicméně můžeme aspoň testovat předpovědi teorií co se týče jevů probíhajících velmi blízko nad horizontem černé díry. Můžeme např. sledovat oběžné dráhy hvězd obíhajících velmi blízko gigantické černé díry v centru naší Mléčné dráhy, a čas od času pozorovat, jak tato černá díra příliš blízko prolétající hvězdu rozerve a slupne. Můžeme detailně vyhodnocovat charakteristiky přicházejících gravitačních vln, a porovnávat je s těmi, jaké by podle teorií měly vznikat při sloučení dvou černých děr či při pohlcení neutronové hvězdy černou dírou. Samozřejmě že jsou to všechno nepřímé indicie, ale když bude těchto indicií hodně, pomůže to odfiltrovat teorie dávající jiné výsledky, a naopak vzroste naše důvěra v teorie, které jsou ve shodě s těmito pozorováními.

Je to trochu podobné té situaci s velkým třeskem - sice můžeme zpochybňovat, že velký třesk ve smyslu vývoje vesmíru ze singularity existoval, ale těžko zpochybníme, že muselo existovat velmi horké a husté období vesmíru, protože o jeho existenci máme řadu dokladů. Podobně i u těch černých děr, můžeme zpochybňovat, že černá díra má nějaký vnitřek, do kterého lze spadnout, můžeme zpochybňovat vůbec existenci horizontu událostí jako takového, nicméně mnohem hůře už zpochybníme, že reálné astrofyzikální objekty se v blízkosti černých děr - či přinejmenším v blízkosti extrémně kompaktních hmotných objektů, pokud černé díry neexistují - chovají ve velmi dobré shodě s tím, jak by se podle obecné teorie relativity měly chovat v blízkosti horizontu černé díry. Tzn. že eventuální teorie, která se ukáže být správnější a přesnější než obecná teorie relativity, bude muset pro tyto jevy probíhající v blízkosti těch extrémně kompaktních objektů přinést velice podobné předpovědi, bez ohledu na to, jestli podle ní horizont černé díry existuje nebo ne.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Jako laik mám dotaz,

Roman Truneček,2019-11-07 13:28:43

Díky moc za Vaše odpovědi :-)

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Jako laik mám dotaz,

Karel Ralský,2019-11-06 21:59:15

Děkuji.

Odpovědět

drobná oprava

Pavel Brož,2019-10-26 11:32:55

Jenom bych rád uvedl na pravou míru druhou větu z abstraktu článku:

"Vše nasvědčuje tomu, že se Hubbleova konstanta mění se stářím vesmíru, a to nelineárně, abychom si to opravdu užili."

Ve skutečnosti se Hubbleova konstanta mění nelineárně se stářím vesmíru v naprosto všech kosmologických modelech, dokonce už v těch původních od Friedmana, Lemaitrea, de Sittera a dalších průkopníků kosmologie, tedy v modelech už jedno století starých. Gró současného měření tedy není v tom, že by se odhalilo, že se Hubbleova konstanta mění nelineárně se stářím vesmíru. To co se kolem moderních měření (cca posledních 10 let) Hubbleovy konstanty řeší, je zda základní současný kosmologický model, pracující jen s několika jednoduchými parametry (např. podíl temné energie, klasické hmoty, temné chladné hmoty, temné horké hmoty a pár dalších parametrů) je stále konzistentní s mnoha novými pozorovacími daty.

Vážení čtenáři, nebudu vás napínat, zatím stále ještě je, ale také je pravda, že je to dost na hraně, a je docela dobře myslitelné, že bude muset být nahrazen obecnějším modelem, který těch parametrů obsahuje více, a který by se i do těch pozorování na hraně velice pohodlně vešel. Kosmologové ovšem ještě stávající jednoduchý model nevyhazují, protože pořád je slušná šance, že nová budoucí měření zpřesní ta dnešní měření, či v těch dnešních najdou systematické chyby - toto už se skutečně v posledních deseti letech párkrát odehrálo, když byly odhaleny sice drobné, ale v kumulativním výsledku ne tak zanedbatelné chyby měření Hubbleovy konstanty dílčími metodami, a díky odhalení těchto chyb se dosti snížil (už tak nijak dramatický) rozdíl mezi hodnotami Hubbleovy konstanty udávané různými metodami. Mimochodem, jak už bylo v článku správně řečeno, jednotlivá měření opravdu měří Hubbleovu konstantu v jiném stáří vesmíru, a protože se Hubbleova konstanta podle naprosto všech kosmologických modelů nelineárně mění se stářím vesmíru, tak aby byly výsledky z rozdílných metod měření porovnatelné, dosazují se do modelu a přepočítávají na současné stáří vesmíru. Pokud vyjdou v rámci chyb shodně, nic nenaznačuje nekonzistenci modelu, pokud by ale vyšly natolik rozdílně, že je není možno absorbovat do chyb měření, tak potom by ten kosmologický model měl problém.

Současné měření je velice důležité kvůli tomu, že přidává novou, na ostatních měření nezávislou metodu na měření Hubbleovy konstanty. Předchozími dominantními metodami byly hlavně pozorování a vyhodnocování anizotropií reliktního záření (tedy měřící Hubbleovu konstantu, jaká byla v době vzniku tohoto záření, tedy v době cca 400 tisíc let od velkého třesku) a pozorování rudého posuvu vzdálených galaxií (tedy měřící hodnotu Hubbleovy konstanty zprůměrovanou přes takové rozpětí stáří vesmíru, jaké odpovídá době, než k nám to světlo od těch pozorovaných galaxií doletělo). Pozorování založené na gravitačním čočkování s využitím velmi vzdálených kvazarů je další nezávislá metoda (protože není založená ani na anizotropiích reliktního záření, ani na rudém posuvu), proto bude v budoucnu velmi důležitá jakožto jedna z metod, které spolu dohromady odfiltrují tuny neadekvátních kosmologických modelů. V současné době je to ale metoda ještě zdaleka ne tak propracovaná, jako ty starší metody, a v žádném případě ne tak přesná. Můj osobní názor je ten, že autoři tohoto měření jeho přesnost poněkud nadhodnocují, a vůbec bych se nedivil, kdyby zde došlo na základě důkladných analýz k podobnému zkorigování na základě odhalení dnes neznámých systematických chyb, které se většinou vždycky nějaké najdou (na druhou stranu, může se samozřejmě stát, že případné dodatečně odhalené systematické chyby ten současný výsledek ještě více vzdálí od výsledku jiných metod, a pak už bude evidentní, že bude nutno šáhnout po nějakém obecnějším kosmologickém modelu).

Takže stávající standardní kosmologický model označovaný také čtyřmi písmeny Lambda-CDM ještě zdaleka nemíří do starého železa. Může se zdát, že nejnovějšími měřeními prolézá s odřenýma ušima, jenže to už se zdálo kolikrát dříve, a nakonec to ustál. Samozřejmě může se stát, že zpřesnění budoucích měření tento model definitivně odvaří, ale na to si budeme muset ještě počkat.

Odpovědět

Podle čeho se vlastně pozná starý a mladý vesmír...?

Ladislav Truska,2019-10-25 19:32:53

To jako co je blízko je mladé a co je daleko je staré...? My známe střed od kterého se rozpíná..?

Díky

Odpovědět


Re: Podle čeho se vlastně pozná starý a mladý vesmír...?

Lukáš Kohout,2019-10-25 21:30:47

Jelikož se vesmír začal rozpínat při velkém třesku ze singularity, tak za střed vesmíru lze považat celý vesmír nebo kterékoliv místo v něm. To znamená že vše se při rozpínání vzaluje od všeho. Samozřejmě mám namysli jen velké struktury mnohem větší než pouhá galaxie.

Odpovědět


Re: Podle čeho se vlastně pozná starý a mladý vesmír...?

Lukáš Langšádl,2019-10-25 21:49:58

jen bych doplnil.. Chjo je daleko je staré protože informace k nam letí nějaký čas a čím vzdálenější objekt tím déle k nám informace Lezo takže ano na čím vzdálenější objekt se díváme tím starší Vidíme obraz.. A nebo tím dále se díváme do minulosti.. Se středem vesmíru alt. Rozpínání to nemá co dočinění

Odpovědět


Re: Re: Podle čeho se vlastně pozná starý a mladý vesmír...?

Lukáš Langšádl,2019-10-25 21:53:01

velice se omlouvám za překlepy ale klávesnice na mobilu si děla co chce

Odpovědět

Když byla

Mojmir Kosco,2019-10-25 19:19:14

H. konstanta jiná znamená to že i rychlost světla bylo jiné? A tudíž se mohl vesmír rozpínat jinou rychlostí a přitom by nepřekročil limit pro informaci ?

Odpovědět


Re: Když byla

Michal Mayer,2019-10-26 09:17:30

Rychlost rozpínáníuze zdánlivě porušovat rychlost světla, ale protože rychlost světla je definována jako maximální rychlost ve vesmíru, rozpínání vesmíru nic nepřekračuje. Rozpina se samotný prostor.

Odpovědět


Re: Re: Když byla

Mojmir Kosco,2019-10-26 17:03:13

to nezodpovídá mojí otázku když je jiná konstanta mohl být limit šířeni informace jiný ?A když nemáme střed vesmíru máme jeho okraj ?

Odpovědět


Re: Re: Re: Když byla

Jiri Naxera,2019-10-28 14:36:18

Zajímavá otázka ale ne tak jednoznačná, aby měla jednoduchou odpověď.

ad může mít okraj? Tahle otázka má několik různých směrů, jak se k ní postavit.
První pohled: Čím dál se díváte, tím déle to trvalo světlu a tím pádem se díváte víc a víc do minulosti. Kdybyste dohlédl až na "okraj", tak to co tam uvidíte bude Velký třesk.
Ve skutečnosti tak daleko nevidíte, v elmag záření dohlédnete nejvýše do chvíle kdy začal být vesmír dost chladný aby byl průhledný, pokud mě paměť neklame tak to odpovídá 400 tisíc letům po Velkém třesku.
Jiný pohled je pohled topologický - máme představu jak vypadá Vesmír lokálně (čtěte: miliardy světelných let daleko), ale nemáme představu, jak vypadá topologicky. Zatím je to jedno, a pokud bude pokračovat zrychlená expanze bude to jedno pořád, ale v jiných modelech než odpovídá skutečnosti je možné obletět celý Vesmír a vrátit se zpátky (pokud má topologii toru nebo povrchu koule).
Obecně čistě geometricky, představte si sám sebe jako dvojrozměrného živočicha. Můžete chodit po Zeměkouli rovně jak dlouho chcete (zanedbejme moře a neprostupné lesy) a nikdy na žádný okraj nenarazíte, přesto je povrch Země konečný. Teď od toho odečtěte vnitřek Země (je to hezké pro představu, povrch koule si představíte snadno, varietu s topologií povrchu koule ne i když je to totéž ;-) ale pro existenci takové variety není nutné aby existoval vícerozměrný prostor do kterého je vetknuta), přidejte takhle jeden rozměr a máte jednu z možností topologie Vesmíru. Nebo povrch prstenu, ale ve třech rozměrech (to si nepředstavíte, jako embednuté byste to musel strčit alespoň do 6ti rozměrného prostoru aby to bylo ploché což lidský mozek nedá, alepoň ne střízlivý). Taky máte konečný prostor, který ale nemá okraj.

ad rychlost šíření - nedá se vyloučit, že se některá z fundamentálních konstant jako rychlost světla během vývoje to velmi nepravděpodobné, nebo je změna zanedbatelná.

Opět, jeden z argumentů je, že rychlost světla máte prakticky ve všech vzorcích, a její byť jen malá změna by odhadem vedla k dost velkým důsledkům, mimo jiné by se změnily orbitaly v atomech, co je horší by se změnily jejich energetické hladiny, to by automaticky vedlo k změně energie chemických vazeb, a dost si nedovedu představit, že by to nebylo pozorovatelné spektroskopicky u nejvzdálenějších útvarů ve Vesmíru.
Ale možná se pletu, nepočítal jsem to.

Odpovědět


Re: Re: Když byla

Jiri Naxera,2019-10-27 18:10:34

Ono s tou rychlostí světla to je trochu složitější, to že je mezní (a její meznost je přímý důsledek geometrie časoprostoru) platí jen lokálně. V případě speciální relativity (nulová gravitace, prostor je přesně plochý) lokálná platnost můžete rozšířit známou konstrukcí s tyčemi a hodinami na celý prostor, u OTR tím že se i samotný prostor mění to platí opravdu platí jen lokálně (jedním z předpokladů OTR je, že jakkoli zakřivený prostor pro soustavu spojenou s pozorovatelem ve volném pádu je místně Minkowského, samozřejmě že pro přesnou formulaci je potřeba použít limitu)

Odpovědět


Re: Když byla

Pavel Brož,2019-10-27 00:04:14

Velikost Hubbleovy konstanty ani její změna nijak neovlivňuje rychlost světla. Vesmír se může rozpínat libovolně velkou rychlostí, ale žádná informace se tím rozpínáním nedá přenést, právě proto že se rozpíná všechno ode všeho. S kauzalitou ani s teorií relativity to není ve sporu, spor by mohl nastat pouze tehdy, kdyby se nějaká částice pohybovala nadsvětelně a minula či narazila do jiné částice, přičemž by jejich vzájemná rychlost byla nadsvětelná. Pokud se ale všechno od sebe rozpíná nadsvětelnou rychlostí, žádná informace se tím odnikud nikam nepřenese. Toto nadsvětelné rozpínání dokonce ani není možné sledovat, protože i fotony musí putovat pouze rychlostí světla.

Jinými slovy, expanze samotného prostoru může probíhat libovolnou rychlostí, na rozdíl od např. částic plynu expandujícího při nějaké explozi. Při explozi se expandující částice šíří do okolí, kde se sráží s neexpandujícími částicemi, a díky těmto srážkám (může jít přitom klidně i jen o srážky fotonů s jinými částicemi) lze přenést informaci. Oproti tomu při expanzi prostoru expanduje úplně všechno, nikde se nic nadsvětelně nemíjí ani nesráží, a informaci nadsvětelnou rychlostí přenést nelze. Z tohoto důvodu je také chybné si představovat velký třesk jako obří explozi. Ano, v populárně vědeckých dokumentech se jako exploze často zobrazuje, taky jak jinak to zobrazit, ale je to chybně.

Podle současných představ se vesmír rozpínal vysoce nadsvětelnou rychlostí (a to o mnoho řádů větší, než je rychlost světla) během tzv. inflační fáze svého rozpínání, která měla skončit do zlomků první sekundy velkého třesku. Tato inflační fáze je ve většině dnešních kosmologických modelů (nejen pro současný standardní kosmologický model) nezbytná pro vysvětlení obrovské homogenity a izotropie vesmíru. Bez této fáze by počáteční kvantové fluktuace nebyly vyhlazeny natolik, abychom dnes pozorovali neuvěřitelnou homogenitu v protilehlých směrech kdekoliv se podíváme - bez inflační fáze by se totiž tyto oblasti neměly jak "domluvit", tj. vyměnit si tlaky, vyhomogenizovat se vzájemnou interakcí. Inflační hypotéza to řeší tak, že počáteční kvantové fluktuace téměř dokonale vyhladí tím exponenciálním rozpínáním v inflační fázi. Aby to míra toho vyhlazení korespondovala s dnes pozorovanou mírou homogenity a izotropie vesmíru, vychází potřeba, aby během inflační fáze ve zlomku sekundy všechny vzdálenosti vzrostly enormním faktorem, minimálně cca deset na třicátou krát. Takže třeba z jednoho metru se během necelé vteřiny stalo 10^30 metrů, čili rozpínání proběhlo rychlostí převyšující rychlost světla (která je cca 3x10^8 m/s) o dvacet dva řádů či ještě mnohem více (jelikož inflační fáze měla probíhat v časech řádově kratších než sekunda).

Jinak ještě k jinému Vašemu dotazu - v žádném kosmologickém modelu nemá vesmír okraj ani střed. Navíc drtivá většina současných modelů jsou tzv. otevřené modely, které jsou už na začátku prostorově nekonečné. Vesmír podle nich nebyl zkoncentrován v žádném bodě, ale byl nekonečný, a všude měl obrovitánskou hustotu (podle nekvantového přiblížení nekonečnou, nicméně kvantové efekty odstraňují tu singularitu, takže počáteční hustota je sice obrovská, ale konečná). Kdysi dávno se uvažovaly i tzv. uzavřené modely, kdy vesmír sice taky neměl okraj, ale byl konečný, připodobňovalo se to k nafukovanému gumovému balónku, kdy střed nebyl na tom balónku, ale mimo něj. Jenže to byla kosmologie ještě v plenkách, dnes už víme mnohem, mnohem více než tehdy, víme např. že vesmír se zrychleně rozpíná, z čehož plyne, že se nikdy nezhroutí sám do sebe, a že tedy není uzavřený. Pouze uzavřené vesmíry byly v čase nula prostorově konečné (mohli bychom je v čase nula připodobnit k balónku nulového poloměru, který se vzápětí začal rozpínat), zatímco neuzavřené vesmíry byly už v čase nula prostorově nekonečné. Což je další důvod proč jsou populárně vědecká zobrazení velkého třesku jakožto exploze šířící se odněkud někam jako naprosto zcestné.

Odpovědět


Re: Re: Když byla

Richard Pálkováč,2019-10-27 08:54:51

To, že v kozmologickom modeli, vesmír nemá ani okraj ani stred, vôbec neznamená, že reálny vesmír (náš vesmír), nemá okraj ani stred, on ho určite má. Kozmologický model je postavený tak, aby fungoval v ľubovoľnom bode teoretického vesmíru a toto bolo aplikovateľné v našom reálnom vesmíre, kam len dohliadneme.

Odpovědět


Re: Re: Re: Když byla

Pavel Brož,2019-10-27 12:46:12

To, že jakýkoliv nejen kosmologický, ale obecně jakýkoliv fyzikální model je jenom model samozřejmě nikdo nezpochybňuje. Jakýkoliv model i jakákoliv teorie jsou postavené tak, aby na základě co nejmenšího počtu předpokladů vysvětlily co největší množství pozorovaných dat - samozřejmě zdaleka ne všechna pozorovaná data (např. proč bylo letos málo včel), ale optimálně všechna data z příslušného oboru, zde kosmologie. Nic víc, nic míň. Obdivuju Váš úžasný vhled, na který evidentně nepotřebujete disponovat dle Vás zřejmě zbytnými znalostmi z matematiky a teoretické fyziky, který Vám umožňuje jasnozřivě rozpoznat, že reálný vesmír má okraj i střed. Teoretičtí fyzici, kteří se na rozdíl od Vás musejí po dlouhá léta trápit studiem svého oboru jakožto i nezbytných souvisejících matematických partií, jako jsou diferenciální geometrie, topologie, teorie Riemannovských i pseudoRiemannovských prostorů atd. atd., a kteří díky tomu velmi dobře ví, že mimo euklidovský prostor známý ze základních škol existuje nekonečná spousta jiných geometrických struktur, které nemusí mít ani euklidovskou geometrii, ani euklidovskou topologii, a které nemají buďto střed, anebo okraj, anebo ani jedno z toho, tak tito teoretičtí fyzici se musí před Vámi do hloubi duše stydět, že nejsou schopni stejného pronikavého vhledu do jejich oboru, jakého jste schopen Vy.

Navíc takovýto jasnozřivý vhled jste schopen aplikovat i na mnohé jiné fenomény, soudě dle Vašich příspěvků, nejen na otázku středu a okraje vesmíru, ale také na otázku temné energie, singularit (na což Vám už odpověděl pan Naxera, že současné modely beroucí v potaz i kvantovou teorii singularity neobsahují, čímž Vám ale samozřejmě nechci bránit ve Vašem brojení proti nim), černých děr, atd..

Holt někteří se musí pracně učit, zatímco jiní "ví" i bez jakéhokoliv učení, což je Váš nedostižný případ. Přijde mi jen škoda, když plýtváte svou drahocennou energií na tomto webu, který svým založením není až tak moc nakloněn těm jasnozřivcům, ale naopak konzervativně lpí na modelech a teoriích a jejich souladu či nesouladu s experimentálními daty - takovýto anachronický přístup musí být pro Vaši fantazii zbytečně svazující. Neuvažujete o vlastním webu?

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Když byla

Richard Pálkováč,2019-10-27 16:05:06

Ďakujem Vám za reakciu, svoj web samozrejme mám.

Odpovědět


Re: Re: Když byla

Peter Somatz,2019-10-27 12:33:08

Ak tomu dobre rozumiem, tak cela teoria toho, ze vesmir sa rozpina, stoji na tom, ze cim je objekt dalej, tym ma vacsi redshift. A ked sa to prirovna k Doplerovmu efektu, tak sa z toho vyvodi ze dana galaxia od nas uteka. Vlnova dlzka vsak suvisi s energiu fotonu E=hf.
Nie je mozne, ze vesmir sa vobec nerozpina, ale len foton po ceste straca energiu? Napr. emitovanim hypotetickych gravitonov. A my z toho vyvodzujeme nespravne zavery.

Odpovědět


Re: Re: Re: Když byla

Pavel Brož,2019-10-27 14:34:01

Mohu Vás ujistit, že teorie rozpínajícího se vesmíru zdaleka nebyla po svém vzniku široce akceptována, ba naopak, a podobných hypotéz jako ta Vaše se vyrojily tuny. Žádná z nich nebyla dotažená do takového stavu, aby dokázala uspokojivě vysvětlit i mnohá další pozorovaná data. Tak např. u hypotetické možnosti, že foton po cestě ztrácí energii - to byla ta úplně první hypotéza, která byla postavena jako alternativa k hypotéze rozpínajícího se vesmíru. Nejprve se uvažovalo o ztrácení energie fotonů vlivem mezihvězdného prachu, což se ale ukázalo by ve sporu s tím, že ten prach by pak musel emitovat takové tepelné záření, které se nepozoruje, potom se uvažovaly všemožné jiné varianty ztrácení energie fotonů, které ale zase neuměly uspokojivě vysvětlit, jak to, že se tak děje takovým způsobem, že fotony všech možných vlnových délek ztrácí energii stejným faktorem, stejně jako u toho Dopplerova posuvu. Jako ještě úplně jiné varianty byly navrženy modely tzv. „šachovnicově“ se rozpínajícího a smršťujícího vesmíru, který se měl skládat z obrovitánských domén, kdy některé se rozpínaly, zatímco jiné smršťovaly.

Navíc po několika desetiletích od svého vzniku, během kterých teorie rozpínajícího se vesmíru v podstatě stagnovala, protože tehdy opravdu neměla o co více se opřít, než o ten rudý posuv, přišel důležitý posun, který kupodivu nepocházel z pozorování vzdálených galaxií, ale ze studia vlastností atomových jader. Tato jádra, jejich excitační energie a vzájemné interakce, začaly být dostatečně prozkoumána, aby bylo možné sestavit logicky konzistentní model vysvětlující procentuální zastoupení lehkých prvků ve vesmíru na základě představy, že tyto prvky byly vytvořeny ve velmi horké a husté fázi raného vesmíru slučováním protonů. Dnes je tato teorie známa jako Prvotní nukleosyntéza – viz https://cs.wikipedia.org/wiki/Prvotn%C3%AD_nukleosynt%C3%A9za , či anglicky jako Big Bang nucleosynthesis – viz https://en.wikipedia.org/wiki/Big_Bang_nucleosynthesis . Tato teorie samozřejmě není postavena pouze na samotné myšlence, že lehké prvky v našem vesmíru vznikly z protonů v průběhu velkého třesku, to by samo o sobě opravdu nestačilo, ale plynou z ní poměry mezi zastoupeními lehkých prvků, které je možno pozorováním potvrdit či vyvrátit. A tato pozorování jsou ve shodě, nikoliv v rozporu, s teorií prvotní nukleosyntézy. Byl to mimochodem první příklad toho, jak natolik vzdálené obory, jako jsou jaderná fyzika a kosmologie, mohou mít testovatelný průnik.

Jako další nezávislý pozorovatelný fenomén, který přirozeně plyne z teorie velkého třesku, je předpověď reliktního záření, které bylo předpovězeno Georgem Gamowem, a které bylo v podstatě jako náhodný vedlejší výsledek (po opakované marné snaze přičíst ho jako důsledek holubího trusu v anténě) objeveno Arno Penziasem a Robertem Woodrowem Wilsonem v roce 1965. Po následujících několik desetiletích nebylo o reliktním záření známo nic moc, v podstatě jenom jeho spektrum, které odpovídalo spektru černého tělesa, tím pádem odpovídalo jeho tepelnému původu. Ten tepelný původ je dost podstatný, protože alternativní vysvětlení reliktního záření dávala jiné spektrální křivky a díky tomu mohla být vyřazena.

Zcela nová etapa ve studiu reliktního záření pak začala v roce 1989 díky satelitu COBE (https://en.wikipedia.org/wiki/Cosmic_Background_Explorer#Intrinsic_anisotropy_of_CMB), reálněji pak v roce 2001 díky satelitu WMAP (https://en.wikipedia.org/wiki/Wilkinson_Microwave_Anisotropy_Probe) a v roce 2009 pak satelitu Planck (https://en.wikipedia.org/wiki/Planck_(spacecraft)), které umožnily velice detailní studium anizotropií reliktního záření, které mimochodem korespondují s natolik odlišnými fenomény, jako je např. velkorozměrová struktura vesmíru, která může být nezávisle studována astronomickým pozorováním např. v optickém oboru, tedy v jiné oblasti elektromagnetického záření než je to, které odpovídá reliktnímu záření.

Tento výčet samozřejmě není úplný, pouze jsem chtěl poukázat na to, že teorie rozpínání vesmíru zdaleka není postavena jenom na rudém posuvu, ale že se dnes jedná o velice rozsáhlé množství pozorovaných dat, která konzistentně souvisí. V dnešní době neexistuje alternativní teorie, která by tato data dokázala uceleně vysvětlit na základě představy, že se vesmír nerozpíná. Navíc u nerozpínajícího se vesmíru, tedy i vesmíru bez časového počátku, vzniká spousta sekundárních problémů, které u rozpínajícího se vesmíru s časovým počátkem nevznikají – tak např. jak vysvětlit, že pozorujeme hvězdy, které ale mohou svítit jenom po konečnou dobu, než spotřebují svou energii? Pokud by vesmír neměl časový počátek, tedy byl nekonečně stár, měl by už být dávno tmavý, protože všechny hvězdy měly už být vyhaslé. Dnešní vesmír je ve stavu termodynamické nerovnováhy, protože zde máme hvězdy generující elektromagnetické záření v optickém oboru, jenže díky druhé termodynamické větě se toto záření nevyhnutelně disipuje na záření dlouhovlnné. Jak to, že tedy stále ještě pozorujeme i to optické záření, když v nekonečně starém vesmíru už musí být všechno v tepelné rovnováze? A jak by se vysvětlilo chemické složení vesmíru? Atd. atd., tak by se dalo pokračovat dlouho.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Když byla

Peter Somatz,2019-10-27 15:11:24

Ano, to rozpinanie asi nema zmysel rozporovat. Nukleosynteza a reliktne ziarenie su dost silne argumenty, preco rozpinanie urcite je.

Zle som to napisal, mal som skor na mysli to, ze ak by sa galaxie od nas nevzdalovali, ci by sme tiez nepozorovali redshift. (Bez prachu a roznych domen, ktore ak by aj existovali, tak by sme ich tazko zmapovali.)

V redshifte sa teda urcite prejavuje pohyb smerom od nas. Ale to co ma zaujimalo, ci tam nema nejaky podiel AJ samotna vzdialenost, ktora, ak by foton stracal energiu, mohla ciastocne vysvetlit "nelinearitu" rozpinania vesmiru.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Když byla

Pavel Brož,2019-10-27 15:30:05

Opravdu existovaly různé teorie, i ne tak staré, např. ze smyčkové teorie gravitace, které předpovídaly ztrátu energie fotonu v závislosti na vzdálenosti, kterou urazil, ale tyto teorie pohořely na tom, že dávaly jiné ztráty energií pro fotony různých vlnových délek, než co se skutečně pozoruje. Pozorované ztráty energií pro fotony různých vlnových délek precizně odpovídají Dopplerovu efektu, což lze s velikou přesností doložit tím, jak se škálují spektrální čáry pozorované ve vzdálených galaxiích. Známé alternativní teorie dávají jiné posuny, jsou tedy ve sporu s těmito pozorováními.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Když byla

Peter Somatz,2019-10-27 15:43:14

Dik za obsiahle vysvetlenie.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Když byla

Pavel Nedbal,2019-10-27 21:03:05

Vážený pane Broži,
nemohou fotony ztrácet energii (posouvat se k delší vlnové délce) prostě tím, že čím je jejich zdroj dále, tím vystupuje z hlubší a hlubší gravitační šachty? Foton, který vystupuje ze Slunce, je o kousek dál červenější, než v místě kde vzniknul, totéž dále, venku ze Sluneční soustavy, také je červenější, budme -li ho pozorovat vně naší Galaxie, vně kupy galaxií, prostě z jámy, která odpovídá hmotnosti těles v kouli o poloměru rovném vzdálenosti pozorovatele? Minimálně nějaký vliv to mít musí (mimo uváděné rozpínání prostoru), a bude to i hrubě spočitatelné.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Když byla

Pavel Brož,2019-10-28 01:25:16

Dobrý den,

to co popisujete, je fenomén dobře známý jako gravitační rudý, event. i gravitační modrý posuv, a učí se to už v úvodním kursu obecné teorie relativity. Gravitační rudý posuv pozorujeme vždy, když je foton vyzářen z místa s nižším gravitačním potenciálem, než jaký je v místě jeho detekce, tedy např. pokud je vyzářen z hvězdy hmotnější než Země (samozřejmě záleží také na vzdálenosti místa detekce od středu Země a vzdálenosti místa vyzáření fotonu od středu té hvězdy). Teoreticky bychom mohli pozorovat i gravitační modrý posuv, ale to by ta hvězda musela být méně hmotná než Země, což nehrozí. Gravitační modrý posuv ale hraje roli, když pozorujeme světlo z trpasličí galaxie, protože foton vyleze z mělké gravitační jámy své mateřské galaxie, načež padá do hluboké gravitační jámy naší Galaxie.

Samozřejmě, že se kalkuluje i s tím, že ke kosmologickému rudému posuvu se připočítá gravitační rudý posuv, který je způsobem vymaňováním se fotonu z gravitačního pole mateřské galaxie, a také se ale odečítá gravitační modrý posuv, který je naopak způsoben tím, že foton vstupuje do gravitačního pole naší Galaxie, tj. Mléčné dráhy. Naše galaxie sice nepatří mezi obří galaxie, ale také to není žádný galaktický trpaslík, velikostně je to celkem typická spirální galaxie. Proto se při pozorování kosmologických posuvů fenomén gravitačního modrého a rudého posuvu statisticky vyruší - jinými slovy, pokud je statisticky zhruba polovina pozorovaných galaxií menších, než ta naše, pak se tam přidává gravitační modrý posuv, zatímco u té druhé poloviny gravitační rudý posuv, takže statisticky nula od nuly pojde.

Ono ve skutečnosti ale hlavní roli hraje to, že gravitační rudý či modrý posuv je malý ve srovnání s velikostí kosmologických posuvů už tak blízkých galaxií, jaké pozoroval už Edwin Hubble, což byly galaxie do vzdálenosti řádově stovky miliónů světelných let. Dnes už dohlédneme až do vzdáleností cca deseti miliard světelných let, a odpovídající kosmologické rudé posuvy jsou nesrovnatelně větší, než ty pozorované Hubblem, a u těch už gravitační posuvy nehrají roli vůbec žádnou. Kromě toho, gravitační posuv je úměrný rozdílu hmotností mateřské a naší galaxie, nezávisí tedy na tom, jak je ta pozorovaná galaxie vzdálená. Samozřejmě, že tam částečně hraje roli i výběrový efekt spočívající v tom, že v těch největších vzdálenostech pozorujeme mnohem spíše ty obří galaxie než ty průměrně velké, ale tento efekt se dá statisticky ošetřit. Celá ta problematika určování vzdáleností ve vesmíru ale rozhodně není jednoduchá, zabředli bychom zde do problému tzv. žebříčku určování vzdáleností, a samozřejmě se této otázce věnovala obrovská pozornost právě z toho důvodu, jak je důležitá pro všechny další vývody týkající se nejen velikostí rudých posuvů, ale mj. také odhadů stáří vesmíru, atd. atd.. Této otázce se velice pečlivě a podrobně věnovaly celé generace astronomů a astrofyziků, a díky jejich Herkulesovské práci nad nezměrným množstvím pozorovacích dat se podařilo během dekád mnohé vzdálenosti podstatně zpřesnit, a někdy i dost významně změnit. Toto olbřímí úsilí samozřejmě dodnes není, a dost možná nikdy nebude ukončeno - prakticky nikdo nevěří, že vzdálenost opravdu hodně vzdálených objektů typu vzdálené kvazary známe s přesností lepší než deset procent, takže prostor pro další zpřesňování je zde ještě obrovský.

Nicméně pokud se vrátím k Vaší otázce, gravitační rudý i modrý posuv samozřejmě existují a jejich vliv se dá dobře odhadnout z odhadovaného rozdílu mezi hmotností pozorované a naší galaxie. Tento posuv je ale ve srovnání s kosmologickým posuvem velice malý.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Když byla

Mojmir Kosco,2019-10-28 09:07:23

děkuji za odpovědi je pravdou že poslední ucelenou knihu kterou jsem četl a jaktak pochopil byla od p. Gamowa. Stejně nerozumím proč když je se nějaká konstanta v průběhu času mění ( je to vůbec ještě konstanta ? ) nemůže se zároveň měnit jiná ( beru to jako fakt ) . Mám dojem že je to hlavně důkaz o stáří vesmíru a když nemá smysl protože neexistuje střed ani okraj vesmíru (teda nevím kde se v tom případě stýká multivesmír) . Dnes pozorujeme objekty 13mld-14mld let daleko . POdle téhle teorie když ji chápu správně a ocitl bych se na tom nejvzdělanějším pozorovaném objektu tak bych se´mohl dívat zase do koule 13 -14 mld let ? Protože vesmír je neohraničený ? A tak donekonečna i při pohybu jedním směrem ?

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Když byla

Pavel Brož,2019-10-28 13:51:31

Dobrý den, máte naprostou pravdu, že název konstanta je pro Hubbleovu konstantu matoucí. Na jednu stranu se tento název dá ještě obhájit tvrzením, že se jedná o konstantu prostorovou, nikoliv časovou - jinými slovy, Hubbleova konstanta se v průběhu stáří vesmíru mění, ale mění se v každém bodě prostoru stejně. Ve skutečnosti je ale i tato stejnost změny Hubbleovy konstanty podmíněna homogenitou a izotropií vesmíru, tedy že vesmír má být v průměru stejný v každém místě a v každém směru. Tento předpoklad je sice splněn s obrovskou přesností, ale ne absolutně (koneckonců, jinak by dnes neexistovaly struktury, jako galaxie, kupy galaxií atd.). Drobné odchylky od homogenity a izotropie vesmíru pozorujeme i v reliktním záření, což je důležité, protože jde o observační doklad toho, jak velké tyto odchylky byly už v době, kdy reliktní záření vzniklo, tedy ve stáří vesmíru cca 400 tisíc let. Tyto odchylky činí řádově jen zhruba jednu stotisícinu, nicméně jsou tam. A protože Hubbleova konstanta není ve skutečnosti žádná fundamentální konstanta, ale je to jen míra lokální rychlosti expanze vesmíru, a protože tato rychlost expanze je ovlivněna průměrnou lokální hustotou hmoty, tak z toho plyne, že dokonce ani prostorově není Hubbleova konstanta konstantní, ale že se při změně polohy ve vesmíru mění o řádově tu jednu stotisícinu. Což je dnes velice hluboko pod současnými možnostmi ověření, dnes jsme rádi, když Hubbleovu konstantu určujeme s přesností na zhruba pět procent, jedna stotisícina bude ještě po hóóódně dlouhou dobu naprosté scifi.

Název Hubbleova konstanta je ve skutečnosti podmíněn jednak historicky, a jednak tím, jak pomalu se mění. Ona se sice mění spolu se stářím vesmíru, nicméně z hlediska délky lidských generací je de facto neměnná - během stovek a tisíců let se bude podstatně měnit pouze naše znalost hodnoty této veličiny, zatímco její skutečná hodnota se za tu dobu nezmění prakticky vůbec. Místo názvu Hubbleova konstanta bychom mohli používat např. název Hubbleův parameter, i s tím už jsem se setkal, původní název je ale široce ustálený - když se někde píše o Hubbleově konstantě, tak všichni ví o čem se píše, zatímco když člověk narazí na název Hubbleův parameter, tak znejistí a raději se třikrát ujistí, o čem že je to řeč.

Co se týče toho pozorovatelného obzoru, ano, je to tak jak píšete. Pokud bychom se posunuli 14 miliard světelných let daleko, a dívali se směrem zpět, viděli bychom např. naši Mléčnou dráhu na samotném prahu toho, co je možné vidět, zatímco pokud bychom se podívali dopředu, viděli bychom úplně jiné objekty, které z Mléčné dráhy není možno vidět, protože jsou daleko za horizontem, kam lze dohlédnout. Vztah mezi tím, kam až sahá horizont, tj. jaké všechny objekty můžeme pozorovat, je komplikovanou funkcí stáří vesmíru, právě kvůli zrychlujícímu se rozpínání. Ve statickém vesmíru, který by měl časový počátek (tj. kdyby před cca čtrnácti miliardami lety prostě naráz vznikl a od té doby zůstával statický, tj. nerozpínal se) by se náš horizont prodlužoval úměrně stáří vesmíru - zatímco dnes můžeme vidět maximálně cca 14 miliard světelných let daleko, tak za dalších 10 miliard let bychom mohli vidět 24 miliard světelných let daleko. V rozpínajícím se vesmíru to tak není, dnes můžeme vidět objekty maximálně čtrnáct miliard světelných let daleko, a pokud se od nás dnes vzdalují podsvětelnou rychlostí, uvidíme za nějakou dobu i objekty ještě vzdálenější, a to proto, že rychlost světla je v tomto případě větší, než rychlost vzdalování. Protože se ale vesmír stále rozpíná, navíc dokonce zrychleně, v určitém okamžiku v hodně daleké budoucnosti dnes nejvzdálenější pozorovatelné objekty budou tak daleko, že se od nás už budou vzdalovat rychlostí větší, než rychlost světla, což znamená, že potom už je neuvidíme, tj. z našeho pohledu zmizí. To se stane nakonec i se všemi gravitačně nevázanými objekty v našem okolí - největší gravitačně vázané objekty jsou kupy galaxií, zatímco nadkupy už gravitačně vázané nejsou (velikosti nadkup galaxií jsou řádově stovky miliónů světelných let). V hodně vzdálené budoucnosti proto všechny ostatní kupy galaxií odplují za pozorovatelný horizont, a k pozorování zbude pouze místní kupa galaxií, vázaná dohromady gravitací, která bude vzdorovat tomu rozpínání. V závislosti na scénáři, jak moc zrychleně se bude vesmír rozpínat, může tato lokální kupa galaxií vzdorovat tomu rozpínání buď ještě hodně dlouho, anebo v případě hodně moc se zrychlujícího rozpínání bude už v příštích několika desítkách miliard let roztrhána, a po ní později i galaxie, hvězdné soustavy včetně té sluneční, a nakonec klidně i hvězdy, planety a atomy - opravdu, v některých scénářích nakonec gravitační rozpínání může velikostně převýšit všechny ostatní síly, včetně elektromagnetické interakce držící pohromadě atomy a molekuly, a dokonce i silné interakce držící pohromadě atomová jádra. Jak to bude ve skutečnosti samozřejmě nevíme, a pravděpodobně nikdy nebudeme vědět.

Co se týče multivesmíru, hodně převážně inflačních hypotéz s hypotézami různých variant multivesmíru pracuje. Hodně studované jsou např. modely věčné inflace, kdy takovou pralátkou veškeré hmoty je inflačně se rozpínající multivesmír, který existuje nekonečně dlouho, tj. nemá žádný časový počátek, a který se rozpíná exponenciálně rychle, tj. stejnou rychlostí, jako se rozpínal náš vesmír v inflační fázi. V tomto exponenciálně se věčně rozpínajícím multiverzu pak měly díky lokálním fluktuacím vznikat bubliny jednotlivých dílčích vesmírů, které se už rozpínaly pomaleji než exponenciálně, tj. přešly do neinflačního rozpínání, přičemž se v původně prázdném vesmíru měla fázovým přechodem z jednoho stavu vakua do energeticky nižšího stavu vakua vygenerovat velice hustá a horká hmota, která se už nadále měla rozpínat neinflačně. Tento přechod z inflačního do neinflačního rozpínání byl vlastně pro každý dílčí vesmír jeho odpovídajícím velkým třeskem. Každý z takovýchto vesmírů by byl konečný, ale nemusel by mít střed. Jednotlivé takto vzniklé bubliny, tj. jednotlivé vesmíry, podle těchto modelů spolu komunikovat nemohou vůbec nijak, tj. jsou kauzálně oddělené, právě proto že jsou utopeny v tom stále se exponenciálně se rozpínajícím multiverzu. Je důležité podtrhnout, že ačkoliv jsou mnohé z těchto hypotéz matematicky i logicky velice elegantní, možnosti jejich experimentálního testování jsou dnes nulové, na čemž se ještě hodně dlouho nic nezmění, je tedy otázka, zda je možno tyto hypotézy stále ještě řadit do přírodních věd, nebo jenom do čisté matematiky. Nemluvě o tom, jaké velké množství a nakolik odlišných hypotéz multivesmíru dnes existuje.

Odpovědět


Re: Re: Když byla

Vladimír Bzdušek,2019-10-29 19:23:22

Veľmi rád čítam Vaše príspevky. Napr. teraz som sa prvýkrát dozvedel kvantitatívnu mieru fáze rozpínania vesmíru. "Takže třeba z jednoho metru se během necelé vteřiny stalo 10^30 metrů, čili rozpínání proběhlo rychlostí převyšující rychlost světla (která je cca 3x10^8 m/s) o dvacet dva řádů či ještě mnohem více (jelikož inflační fáze měla probíhat v časech řádově kratších než sekunda)." Samozrejme, hovoríte tu že, "ako napr." to beriem.
ALE
Otázka: Môžete rovnako názorne ozrejmiť aj -prečo- k inflácii došlo? Lebo vysvetlenie, že inak by to "nevychádzalo" je akosi tautológia. Veď keď to už raz takto dopadlo, tak to tak nejako muselo byť. Inak by to tak nevyšlo. Ale prečo (filozoficky?), resp. ako (fyzikálne?) k tomu vôbec došlo?

Odpovědět


Re: Re: Re: Když byla

Pavel Brož,2019-10-30 00:01:28

Panu Bzduškovi:

Najít v obecné teorii relativity, což je teorie, jejíž speciálními řešeními jsou právě různé modely rozpínajícího se vesmíru, mechanismus pro inflační rozpínání, nebylo kupodivu až tak těžké. Už od dob před Hubbleovým objevem rozpínání vesmíru se studovala různá kosmologická řešení, některá obsahovala kosmologickou konstantu, jiná (např. Friedmannovy modely) ji neobsahovala. Kosmologická konstanta je klíčem jak ke zrychlenému rozpínání vesmíru, tak k inflačnímu rozpínání. Po pravdě řečeno je závěrečná etapa zrychleného rozpínání vesmíru formálně hodně podobná inflační fázi, v obou případech jde totiž s velkou přesností o exponenciální rozpínání vesmíru, liší se jen číselné hodnoty těch faktorů.

Kosmologická konstanta působí v Einsteinových rovnicích gravitačního pole jako další, nezávislý zdroj gravitace, vedle standardního zdroje gravitace, kterým je hmota. Tento zdroj má pro neextrémní hodnoty kosmologické konstanty zanedbatelný vliv na malých vzdálenostech, ovšem oproti gravitaci působené hmotou má jednu výhodu, jedno eso v rukávě – jeho účinek se vzdáleností neslábne, ale kumuluje se, tzn. ve výsledku je tím podstatnější, čím je vesmír větší. V raných fázích vesmíru, pokud kosmologická konstanta není extrémně velká, tak její vliv můžeme zanedbat, ovšem jak vesmír expanduje, může dosáhnout velikosti, kdy číselně převýší vliv hmoty.

Znaménko kosmologické konstanty může být obecně záporné nebo kladné. Pokud je záporná, je její účinek na hmotu stejného znaménka, jako obyčejné gravitační přitahování. Vesmíry se zápornou kosmologickou konstantou se proto po konečné době vždycky zhroutí, skončí tzv. Velkým krachem, neexistuje možnost, aby se rozpínaly do nekonečna – naopak, čím více se rozepnou, tím větší dodatečná smršťující síla bude z kosmologické konstanty vznikat. Na základě pozorování můžeme tento model vesmíru jako kandidáta na náš skutečný vesmír vyloučit.

Vesmíry s nulovou kosmologickou konstantou (Friedmannovy modely) se mohou po konečné době zase zhroutit – to je tzv. eliptický, uzavřený vesmír - anebo se mohou rozpínat do nekonečna tak, že rychlost jejich rozpínání limituje k nějaké konečné nenulové rychlosti (Hubbleova konstanta se v průběhu stárnutí vesmíru blíží ke konečné nenulové hodnotě) – to je tzv. hyperbolický, otevřený vesmír - anebo jako hraniční případ mezi těma dvěma se sice rozpínají do nekonečna, ale rychlost rozpínání se snižuje k nule (Hubbleova konstanta se v průběhu stárnutí vesmíru zmenšuje k nule, ale nikdy jí nedosáhne) – to je parabolický, plochý vesmír. Který z těchto případů nastane závisí na průměrné hustotě hmoty ve vesmíru – pokud je rovna jisté kritické hodnotě, dostaneme ten hraniční případ, tj. parabolický vesmír, pokud je podkritická, dostaneme hyperbolický vesmír, pokud nadkritická, tak eliptický vesmír. Všechny Friedmannovy vesmíry, tedy modely s nulovou kosmologickou konstantou, se rozpínají po celou dobu své existence zpomaleně – největší rychlost expanze mají při svém vzniku, a pak už se rozpínají čím dál pomaleji. Jedinou silou ovlivňující rozpínání vesmíru je zde gravitační přitahování hmoty, žádná dodatečná gravitační síla působená kosmologickým členem se zde nekoná, protože kosmologická konstanta je v těchto modelech nulová. Od objevu zrychleného rozpínání vesmíru můžeme i tyto modely coby kandidáty na náš skutečný vesmír vyloučit.

Vesmíry s kladnou kosmologickou konstantou (Lemaitrovy modely) se nikdy nemůžou zhroutit. Účinek kladné kosmologické konstanty na hmotu je opačného znaménka než standardní gravitace. Pokud tyto modely startují „velkým třeskem“, mají typicky dvě etapy, v té první se zpomalují (účinek gravitace obyčejné hmoty dominuje nad účinkem kosmologické konstanty), poté se účinky obou vyrovnají, a následuje etapa zrychlené expanze, která postupně přechází v exponenciální expanzi. To je etapa, ve které dominuje kosmologická konstanta, nebo obecněji temná energie (kromě kosmologické konstanty totiž máme i jiné mechanismy, které umí způsobit zrychlené rozpínání vesmíru, proto používáme obecnější pojem temná energie jakožto název pro něco, co způsobuje tu zrychlenou expanzi). Na základě dnešních pozorování to vypadá, že někdy v době, kdy byl vesmír stár cca devět miliard let, tedy před cca pěti miliardami let, přešel náš vesmír ze zpomalující se do zrychlené fáze svého rozpínání.

Nyní zpět k té inflaci – už jsem zmínil, že zrychlená etapa rozpínání vesmíru je formálně velice podobná té inflační. Inflační fáze pouze potřebuje o mnoho řádů větší hodnotu kosmologické konstanty, než jakou dnes pozorujeme. Kde ji vzít? Např. fázovým přechodem vakua. Dnešní vakuum tady totiž nemuselo být vždy, v nejranějších fázích vesmíru tady mohlo být jiné, tzv. falešné vakuum. To adjektivum falešné ale sugeruje, že to dřívější vakuum bylo něco zdánlivého, jenže to není pravda, je to jenom rozšířená terminologie. Můžeme si to představit tak, že to původní vakuum bylo něco jako horká pára, která se během svého chladnutí dostala do stavu, že začala kondenzovat, tedy měnit své skupenství z plynného na kapalné. Přechod vakua z jednoho stavu do energeticky nižšího (tedy ze stavu „falešného“ vakua do stavu toho dnešního) opravdu odpovídá fázovému přechodu, a stejně jako u fázového přechodu, u kterého se kondenzací uvolní skupenské teplo, tak i při přechodu z falešného do dnešního vakua se uvolní obrovské množství energie, která se – což u běžného fázového přechodu nenastává – zkonvertuje na vykreování obrovského množství částic a antičástic. Jinými slovy, z „ničeho“ (z vakua, ale samozřejmě toho falešného) vznikne veškerá hmota ve vesmíru, částice a antičástice, a díky drobným narušení v intenzitě jejich produkcí a jejich konverzí pak může jedněch vniknout o maličko více než druhých, a po vzájemné anihilaci tady zbude zbylá hmota – ejhle, vesmír.

Současné inflační teorie pracují převážně právě s touto představou rozpadu falešného vakua. Původní vakuum neobsahovalo žádné částice, ale protože bylo falešné, obsahovalo obrovskou energii, která v rovnicích figurovala identicky jako by tam bylo obyčejné vakuum, ale s obrovitánskou efektivní kosmologickou konstantou (kladnou). Tato olbřímí kosmologická konstanta působila exponenciální expanzi vesmíru, tedy inflační rozpínání, a to po celou dobu, než došlo k fázovému přechodu z falešného vakua do obyčejného za produkce obrovského množství všech možných částic a antičástic. Tím, že se původní falešné vakuum rozpadlo, zmizela i původní obrovská efektivní kosmologická konstanta, zbyl z ní jenom malilinký zbytek – vesmír byl nově plný hmoty, a ta zcela dominovala nad zdecimovaným zbytkem kosmologické konstanty, takže vesmír přešel z inflační exponenciální fáze do fáze zpomalujícího se rozpínání. Nenulový zbyteček kdysi o mnoho řádů větší kosmologické konstanty nyní nehrál žádnou roli - jeho nadvláda byla ale znovunastolena o devět miliard let později.

Mimochodem, současná kvantová teorie pole umí poskytnout přirozené vysvětlení pro existenci falešných vakuí a jejich rozpady jako důsledky tzv. spontánního narušení symetrie. Původní symetrické interakce, ve kterých všechny částice měly nulovou klidovou hmotnost a nebyly mezi nimi žádné rozdíly, přechází spontánními rozpady do méně symetrických stavů, ve kterých se vždy z původní univerzální interakce odloupne nějaká dílčí, přičemž jí odpovídající částice většinou získají nenulové klidové hmotnosti. Takovéto spontánní narušení symetrie mělo proběhnout etapovitě – nejprve se měla oddělit gravitace od zbylé grandunifikační (GUT) síly, potom silná interakce od elektroslabé, pak se elektroslabá měla rozpadnou na slabou a elektromagnetickou. Plus někde mezi nimi mělo dojít k rozpadu původní supersymetrické interakce, zaměňující bozony a fermiony, na dnešní nesupersymetrický stav, kdy bozony a fermiony jsou jasně odlišitelné. Každému takovému spontánnímu narušení symetrie měl odpovídat příslušný fázový přechod vakua z vyššího do nižšího energetického stavu.

A co to dnešní vakuum, není to také jen další ze stupňů falešného vakua, který se po dlouhé době rozpadne na jiné, energeticky nižší vakuum, za vzniku obrovského množství částic? V principu to nemůžeme vyloučit. Může existovat dnes nepozorované pole, které rovnoměrně prostupuje náš vesmír, prakticky neinteraguje s naší hmotou, a proto je v podstatě nepozorovatelné, které ale přesto obsahuje velkou energii, a které s expanzí našeho vesmíru postupně chladne a blíží se ke svému fázovému přechodu – je to samozřejmě divoká spekulace, ale vyloučit to úplně nelze.

Toto je ve skutečnosti jenom malý výtah, co se dá napsat ohledně možných příčin inflačního rozpínání – v žádném případě to není reprezentativní výčet, množství různých teorií a v nich předkládaných mechanismů je totiž mnohonásobně obsáhlejší, než ty možnosti, které jsem zde nastínil.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Když byla

Roman Truneček,2019-10-30 09:00:17

Parádně vysvětleno, díky :-)

Odpovědět


Re: Re: Když byla

Stanislav Brabec,2019-10-29 23:31:35

Rozpínání vesmíru má rozměr s⁻¹ (konkrétně v článku uváděná hodnota odpovídá 2,32 ⋅ 10⁻¹⁸ s⁻¹). Je tedy nesprávné hovořit o nadsvětelné rychlosti rozpínání. Přesnější je hovořit o vzdálenosti objektů, které se od sebe vlivem rozpínání vzdalují rychlostí světla.

Odpovědět

Nie je to žiadny zázrak.

Richard Pálkováč,2019-10-25 11:58:12

Nie je to žiadny zázrak, len treba pochopiť veľmi jednoduchú vec :

Zápornú, tmavú, temnú, čistú energiu, vysvetlím veľmi jednoducho. Je to energia (jediná), ktorá sa uvoľnila pri Veľkom tresku. Jej časť sa zmenila na hmotu (a na pre nás tmavú hmotu vo vesmíroch v iných dimenziách) , teda látku a pole a zvyšok sa zmenil na ostatné energie tejto hmoty. Najjednoduchším príkladom týchto ostatných energií je pohybová energia hmotných objektov vesmíru. Toto je priamo rozpínanie vesmíru, ale aj ostatný pohyb galaxií a hviezd v galaxiách. Všetky tieto pohyby sú prirodzene brzdené gravitáciou, alebo udržiavané na obežných dráhach.

Teraz prichádza môj predpoklad hypotéza (http://riki1.eu/zaporna_temna_tmava_energia_hmota.htm). Odmietam totiž uveriť, že hmota dokáže zotrvať vo svojej kvalite (napríklad schopnosti gravitačne pôsobiť), do nekonečna, čiže napríklad v "gravitačnom lise", ktorý sa nachádza v centrách galaxií veľkosti našej galaxie. Teda predpokladám, že tu v singularite tohoto centrálneho objektu (podľa mňa v Sivom objekte) dochádza k "miznutiu" gravitačnej hmoty. Z hľadiska nejakej fyzikálnej inventúry energií, môžme rovno povedať, že tu sa hmota (a pre nás tmavá hmota vo vesmíroch v iných dimenziách) mení na tmavú, temnú, čistú energiu.

A táto "inventúra", je presne dôvod, prečo tmavá, temná, čistá energia odpudzuje, lebo ak sa stráca gravitačná hmota, tak gravitácia zoslabuje a pohyb objektov vesmíru bude stále menej brzdený, galaxie sa budú rozpadávať (vznik priečky v galaxiách) a vesmír sa bude zrýchlene rozpínať.

Odpovědět


Re: Nie je to žiadny zázrak.

Peter Somatz,2019-10-25 12:24:50

Ak sa podla Vas v singularitach ciernych dier meni pritazlivo posobiaca hmota, na odpudivo posobiacu "cistu energiu", tak potom by CD nemali mat ziadnu gravitaciu, nie?
Lenze pozorujeme opak. Ale myslienka ze gravitovat sa neda donekonecna sa mi pozdava. Tak ako hviezdy ziaria sice mld rokov, ale nie donekonecna, tak by mohol aj kazdy hmotny objekt "ziarit" gravitony, rychlostou c, podplanckovskej velkosti.

Odpovědět


Re: Re: Nie je to žiadny zázrak.

Jiri Naxera,2019-10-25 16:50:17

Tak to pokud gravitony existují, tak to opravdu může nastat, ale (předpokládejme že jsou velmi hmotné) až ve finální fázi vypařování.
Jinak je to stejný model jako byste tvrdil, že nabité atomové jádro ztrácí energii emisí fotonu.
Přestože (podle QED) to nastává pořád, nic podobného nepozorujeme - prostě proto že ty virtuální fotony žádnou energii samy o sobě neodnášejí.
Nicméně excitované jádro opravdu může vyzářit (reálný) foton a tím snížit energii. Ale za jakých okolností k tomu dojde je dost omezené, stejně jako u té černé díry.

Odpovědět


Re: Re: Nie je to žiadny zázrak.

Richard Pálkováč,2019-10-25 17:34:27

Pán Somatz, "moje čierne diery" , ktoré ja nazývam Sivé objekty, a sú to hlavne objekty v centrách galaxií veľkosti našej galaxie, majú hmotnú časť (ktorá ešte nie je v singularite) a nehmotnú časť, ktorá už je v singularite. Moja myšlienka nie je o tom, že "gravitovat sa neda donekonecna" , aj keď aj to je zaujímavé, ale o tom, že hmota zatlačená do singularity, stráca kvalitu hmoty. Je to vlastne Veľký tresk, ale naopak.

Odpovědět


Re: Re: Re: Nie je to žiadny zázrak.

Peter Somatz,2019-10-27 13:53:39

Takze jadro Siveho objektu v singularite vlastne roztlaca casopriestor cim simuluje temnu energiu. Hmota ktora este nie je v singularite zotrvacnostou pada do singularity, ale uz nie je pritahovana gravitaciou, ale kedze je jej vela, tak sama tato hmota posobi na okolie pritazlivo. Zaujimava myslienka, otazka je, ci je jej bez singularity dost na to, aby ta gravitacia bola taka silna ze zakrivi svetlo atd. A co vlastne potom tu samotnu singularitu drzi pokope.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Nie je to žiadny zázrak.

Richard Pálkováč,2019-10-27 16:02:34

Singularitu drží pokope práve tá hmota, ktorá ešte v singularite nie je. Vysvetľujem to podrobne tu (http://riki1.eu/Sive_objekty_Grey_objects.htm). Písal som to (okrem úvodného slova) pred 16 rokmi, približne keď som sa začal o kozmológiu zaujímať, takže je to dosť naivné a viem že je tam veľa chýb, ale nemienim to meniť, lebo som presvedčený, že základná myšlienka (strata kvality hmoty v singulrite) je správna.

Odpovědět

Nevím

Stanislav Poutník,2019-10-25 09:48:57

Nevím jestli to souvisí, ale prý je všechno špatně.
https://www.youtube.com/watch?v=qFzugryPQvg&t=708s

Odpovědět


Re: Nevím

Richard Pálkováč,2019-10-25 11:52:23

Problém je s použitím matematiky tam, kde použiteľná nie je a to aj pán profesor veľakrát zdôrazňuje. Môj názor je takýto : http://riki1.eu/matematika.htm

Odpovědět


Re: Re: Nevím

Jiri Naxera,2019-10-25 17:10:28

A máte to jako obvykle špatně.
Time reversal symmetry neříká nic o rostoucí entropii, můžete mít perfektně symetrické zákony, a prostě pořád se reálný systém podle nich bude statisticky vyvíjet ke zvyšující entropii.
A není za tím žádná raketová věda, stačí si uvědomit co to je entropie (logaritmus) počet různých mikrostavů odpovídající makrostavu, a pak je čistě statisticky jednoznačné, že přechod k vyšší entropii (neboli kdy to popisuje mnohem víc různých mikrostavů) je pravděpodobnější než naopak, kdy se musíte trefit do mnohem méně mikrostavů.

Takže ještě jednou, polopatě.
To, že je nějaký zákon časově symetrický znamená, že pokud nahradíte t -> -t, tak se tvar zákona nezmění.
Nápodobně pokud máte rotační symetrii, tak se nezmění tvar fyzikálních zákonů pokud místo x,y,z použijete (x', y', z') = M x (x,y,z) kde M je n2jak7 porvek z SO(3)
atd, máme, CPT invarianci, Lorentzovskou invarianci, U(1), SU(2) a SU(3) vnitřní symetrie (nějakého kvantového čísla) apod.
To vše říká že se při jejich aplikaci nezmění tvar FYZIKÁLNÍHO ZÁKONA.

Ale nic, opravdu nic to neříká o tom, jestli konkrétní fyzikálná systém má tuto symetrii. To, že fyzikálně neexistuje žádný privilegovaný směr nic nevypovídá o tom, že právě teď se Vy koukáte jedním konkrétním směrem a žádným jiným.

Fyzikální zákony jsou invariantní proti rotaci. Ale pokud máte laboratoř na Zemi, tak už jevy v ní symetrické po rotaci nejsou. Šutr bude vždycky padat laboratorně dolu, i když mu otočíte souřadnice. (musel byste otočit i pozici Zeměkoule...)
Stejně tak pokud budeme mít Vesmír ve stavu tepelné smrti, pak už bude platit reverzibilnost termodynamiky. Ale ne pokud začnete ve vysoce uspořádaném stavu.

Takže ano, matematika, to zdůrazňuji, pokud se používá správně, tak může správně popisovat náš Vesmír. U Vašeho příkladu s entropií to bylo nepochopení rozdílu mezi symetrií rovnic a symetrií fyzikálního systému který popisují.

Tvrdíte-li že ne, dejte jediný příklad, který matematicky popsat nelze.

Odpovědět


Re: Re: Re: Nevím

Richard Pálkováč,2019-10-25 17:48:32

Pán Naxera, veľmi dobre viete, že matematicky nejde popísať počiatok Veľkého tresku, ani jeho opak, teda pád hmoty do singularity. Matematicky tiež nejde popísať vedomie. A je Vám úplne nanič to, že niečo ide matematicky popísať, ak výsledok simulácie miliárd rokov (lebo analytické riešenie je nemožné) môže byť hocijaký, aký len potrebujete pre svoju teóriu/hypotézu.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Nevím

Jiri Naxera,2019-10-25 18:04:22

Rozlišujete prosím mezi "nelze" a mezi "nedoážeme"?

Já se vsadím, že jak velký třesk, tak i to vědomí je příklad "nedokážeme" a dokonce si troufám tvrdit, že vím i proč (nedostatečná znalost v obou případech)

Ale to, že neznáme rovnice podle kterých systém funguje není důkazem neexistenci těch rovnic.
Opět příklad: Vezmu krabičku, vygeneruju random klíč, do krabičky dám jednočip který bude podle toho klíče počítat AES256, a nechám Vás si s tím hrát. (+nějaké zabezpečení proti otevření)
Zcela evidentně AES256(k,d) lze popsat matematicky. Nicméně Vy, když nemáte přístup dovnitř maximálně zvládnete popis statistický, co udělá změna bitu na vstupu s výstupy, případně si dělat rainbow tabulku, ale pořád je to pro Vás random oracle.

V podobném stavu jsme s BB i s vědomím - nejspíš matematika pod tím existuje, ale nemáme dotatek znalostí na její zformulování.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Nevím

Vladimír Bzdušek,2019-10-25 22:33:03

Poznámka: Môj názor je taký, že existujú "ľahko" a "ťažko" (matematicky?) popísateľné systémy. Príklad - ľahko popísateľný je vybrúsený briliant, stačia jeho tvarové rozmery a kedykoľvek si urobím jeho dokonalú kópiu. (Pritiahnuté za vlasy, ale predpokladám, že syntéza je technicky zvládnutá, pointa je v pravidelnosti kryštálovej mriežky. Farebný tón doladím podľa potreby).
Čokoľvek nepravidelné je ťažký problém - napr. živá bunka. Jej popis sa vymyká zvládnuteľnosti, bol by zrejme rádovo komplikovanejší než ona sama. (Postupnosť náhodných čísel môže byť definovaná aj tak, že ona sama postupnosť je jej najmenší možný popis).
A nad tým sú nepopísateľné? systémy - napr. proces myslenia v mozgu. Ako ho popísať a následne simulovať? (Primitívnosti dnešnej tzv. AI sú mimo mojej rozlišovacej schopnosti.)
Napadá ma takýto príklad: Ráno za svitania dvíham roletu, do miestnosti vniká svetlo - prúd fotónov. Kto popíše ich interakcie s vnútorným prostredím miestnosti?

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Nevím

Peter Somatz,2019-10-25 23:10:55

Napriklad tu: http://povray.org/

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Nevím

Richard Pálkováč,2019-10-26 10:20:39

A ste úplne presvedčený o tom, že vôbec existuje nejaké vnútorné prostredie a roleta ? Možno len nejaký veľmi nadaný srandista, sa s nami takto zahráva (http://riki1.eu/fotonovy_svet.htm)

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Nevím

Richard Pálkováč,2019-10-26 10:15:08

Pán Naxera, medzi "nedá sa" a "nedokážeme" samozrejme rozlišujem. Keď má pochádzať Veľký tresk so singularity, bezrozmerného bodu, tak sa jeho počiatok NEDÁ matematicky popísať. Keď je Veľký tresk niečo iné, alebo vôbec neexistoval, tak len nevieme/nedokážeme.

S vedomím je to ale úplne niečo iné, lebo ho každý máme na dosah a predsa "nedokážeme". Ja ale dávam minimálne 50 percent tomu, že sa "nedá".

No a matematické prepočty/simulácie systémov, ktoré aj keď sú v súčasnosti celkom usporiadané, ale zárodok chaosu v nich vždy existuje, cez miliardy rokov, je veľmi pochybné.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Nevím

Jiri Naxera,2019-10-27 02:17:46

Tak to, ze se patrne zadna singularita nekonala musi byt jasne uz ze zakladni znalosti kvantovky (resp. staci zakladni znalost kvantovky, abychom vedeli, ze OTR v blizkosti singularit *) nemuze byt spravna/uplna teorie).

ad vedomi: Byl bych hodne opatrny s tim "neda se", zacal bych definici, co to vedomi je. Spis bych to videl podobne jak pise pan Bzdousek - formulace muze byt klidne jednoducha, ale nasledne vypocty prilis slozite.

Matematicke systemy se zarodkem chaosu - tak pokud vim, tak i to pocasi jde simulovat relativne uspesne.

*) Jo, v blizkosti singularity ktera neni ;). Zni to blbe, ale nechci se zamotavat do formulaci "pokud by .... platilo i tam kde platit nemuze ... extrapolujeme do casu kdy ..."

Odpovědět


Re: Re: Nevím

Jiri Naxera,2019-10-25 17:55:50

ad teorie chaosu - možná místo vymýšlení filozofické fyziky byste měl sledovat skutečnou, t5eba existence atraktorů je věcí, která řešení chaotických problémů usnadňuje - zkuste kouknout na glovální proudění vzduchu, časosběrné video je hodně poučné.
Nebo. Vemte takové proudění. Popisuje to Navier-Stokesova rovnice, o které ani nevíme, jestli vůbec má řešení. (jestli to víte, tak máte milion dolarů v kapse).

Proč o tom mluvím - jednak existují obory jako aerodynamika, hydrodynamika etc. které by podle skeptického pohledu neměly existovat, a pak tu máme dost zajímavou práci matematiků, kteří se opravdu snaží o lepší pochopení. https://terrytao.wordpress.com/2007/03/18/why-global-regularity-for-navier-stokes-is-hard/ jako starting point.
Je zajímavá sledovat vývoj a postupné pokroky, jakým způsobem se dá pracovat místo házení flinty do žita.

Jinak zpátky k tématu. Vezměte nějaký systém, který je popsaný jednou hodnotou A, a v diskrétních intervalech se vyvíjí podle vzorce
P(x) = x/2; A(t+1) = P(A(t))

Funkce P(x) je evidentne symetricka vuci transformaci x -> -x (na fieldu Q nebo R), nebo x -> x * e^i*fi na fieldu C.

Presto vyvoj systemu jednoznacne není symetrický vůči A -> -A. Řada vzniklá z A=10 je klesající, zatímco z -10 stoupá, což bychom od symetrie nečekali ;-)

Odpovědět


Re: Re: Re: Nevím

Richard Pálkováč,2019-10-25 18:00:54

Ja samozrejme všetkým týmto matematikom/fyzikom fandím a vždy tvrdím, že je lepšie dať peniaze za ich prácu im, ako ich nechať rozkradnúť politikom.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Nevím

Michal Vojtíšek,2019-10-26 09:11:49

Myslíte, že fandíte tomu když dá politik peníze jim raději než někomu jinému jo?

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Nevím

Richard Pálkováč,2019-10-26 10:34:14

Fandím tomu, keď dá peniaze radšej im, než sebe.

Odpovědět


Re: Re: Re: Nevím

Stanislav Poutník,2019-10-26 18:33:58

10 na 127000
Joseph Polchinski
https://www.youtube.com/watch?v=Z3r9ZZYGGG4 - 2:07:22

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Nevím

Jiri Naxera,2019-10-27 09:12:22

A odkud se ty čísla berou třeba viz tady https://physics.stackexchange.com/questions/2873/where-does-the-10500-estimate-for-the-number-of-stringy-vacua-come-from

Pro vysvětlenou: fluxy jsou něco jako pole, které drží daný smotaný prostor v celku (keyword: moduli stabilization), aby se nerozmotal nebo nepřemotal jinak. Calabi-Yau variety není jediná možná kompaktifikace (proto zřejmě ten mnohem vyšší odhad J.Polchinského), ale jestli jsem pochopil p. Yaua tak má tu výhodu, že při jejich použití dostanete supersymetrii, kterou stringaři berou jako axiom. (že to na urychlovačích vypadá úplně jinak je trochu smutné, zajímalo by mě, kde soudruzi z přírody udělali chybu)

Pak se loni na Arxivu objevilo pár prací, které vyjadřují pochybnosti, jestli v celěm 10^hodněmoc vakuí vůbec existuje alespoň jediné De-Sitterovské. Další nepříjemností může být stringový swampland (nepřekládám, aby to zůstalo googlitelné), takže vývoj může být zajímavý.

AdS (Anti de-Sitterův) prostor je to, co by stringaři rádi, protože jim tam fungují věci jako Maldacenova AdS-CFT korespondence. Je s velkým otazníkem, jestli AdS platí i v De-Sitterovském vesmíru (tedy v našem, se zrychlující se expanzí). Člověk by na jednu stranu řekl že by měl když je kosmologická konstanta zanedbatelně malá, ale jak správně nedávno podotkla Sabine Hossenfelder, může to být úplně jinak http://backreaction.blogspot.com/2019/07/m-is-for-maggot-n-is-for-nonsense.html

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