Šířilo se světlo a gravitace v raném vesmíru stejnou anebo různou rychlostí?  
Podle nové hypotézy mohlo být světlo na počátku vesmíru rychlejší než gravitace. A nejlepší je, že to bude možné poměrně snadno ověřit.

Předstihlo světlo v raném vesmíru gravitaci? Kredit: Jeff Keyzer / Flickr.
Předstihlo světlo v raném vesmíru gravitaci? Kredit: Jeff Keyzer / Flickr.
Rychlost světla je svorníkem celé relativistické fyziky. Jak jistě každý ví, rychlost elektromagnetického záření ve vakuu je přesně 299 792 458 metrů za sekundu a je to zároveň nejvyšší možná rychlost šíření informace. Stejně tak se rychlostí světla šíří i gravitační vlny. Zdálo by se, že pozice rychlosti světla je naprosto neotřesitelná. Čas od času se ale objeví kontroverzní hypotéza, která počítá s tím, že rychlost světla nemusela být vždy v historii stejná.


Například v roce 1998 Joao Magueijo z Královské univerzity v Londýně navrhl, že by změna rychlosti světla mohla vysvětlit nepříjemný problém současného kosmologického modelu. Jde o takzvaný problém horizontu (horizon problem), který spočívá v tom, že vesmír, tak jak ho známe z mapy reliktního mikrovlnného záření, je navzdory své obrovitosti překvapivě homogenní. Kosmologové tento problém obvykle vysvětlují kosmologickou inflací, tedy extrémní nafouknutím velice mladého vesmíru. Sama kosmologická inflace je ale stále zahalena tajemství. Vůbec není jasné, proč by k ní vlastně mělo dojít a proč by měla zase skončit. Jiným řešením problému horizontu je právě zmíněná změna rychlosti světla. Tahle hypotéza je ale mezi fyziky považována za velmi výstřední a doopravdy kontroverzní.

Joao Magueijo. Kredit: J. Magueijo.
Joao Magueijo. Kredit: J. Magueijo.

Magueijo ale není z těch, co by se vzdávali. Dal se dohromady s Niayeshem Afshordim z kanadského Hraničního institutu a společně přišli s novým nápadem. Za pár dní by ho měl publikovat časopis Physical Review. Velkou výhodou této novinky je, že je vcelku rozumně testovatelná. Jinými slovy, je v našich možnostech věrohodně ověřit, jestli na tomhle nápadu něco je. Podle Magueija a Afshordiho se v raném vesmíru světlo a gravitace nepohybovali stejnou, ale naopak různou rychlostí. Pokud by to tak bylo, tak by fotony v raném vesmíru předstihly šíření gravitace a zařídily by homogenní podobu vesmíru, kterou dnes pozorujeme v mapě reliktního záření.

Niayesh Afshordi. Kredit: N- Afshordi.
Niayesh Afshordi. Kredit: N- Afshordi.

Proč tento nový nápad stojí za pozornost? Podle Magueija je to tím, že zahrnuje poměrně specifickou předpověď pro reliktní záření. Pokud jejich hypotéza s různými rychlostmi šíření světla a gravitace platí, tak by se to mělo promítnout do spektrálního indexu reliktního záření, který popisuje počáteční hustotu vlnění ve vesmíru. Tato hodnota by podle Magueija a Afshordiho měla být 0,96478. A v blízké budoucnosti bychom to měli být schopni ověřit. Podle nejnovějších výstupů vesmírného teleskopu Planck z roku 2015 činí tento spektrální index přibližně 0,968, což je až provokativně blízko.


Vizualizace dat teleskopu Planck z roku 2015. Kredit: Planck Collaboration.
Vizualizace dat teleskopu Planck z roku 2015. Kredit: Planck Collaboration.
Jestli se časem ukáže, že se hodnota spektrálního indexu reliktního záření od předpovědi Magueija a Afshordiho liší, tak hypotézu různých rychlostí světla a gravitace v podstatě můžeme zahodit. Vlastně by šlo o celou skupinu hypotéz, které s tímto rozdílem počítají. Magueijo už naznačil, že mu to rozhodně vadit nebude. Vlastně to prý bude dobře, když kosmologii vysmýčíme od kontroverzních modelů.


Ať už ale měření spektrálního indexu reliktního záření dopadne tak či onak, nebude prý vůbec snadné kompletně vyloučit kosmologickou inflaci. Peter Coles z Univerzity v Cardiffu tvrdí, že tu stále bude veliké pole působnosti pro rozličné inflační teorie, které je velice obtížné nějak rozumně ověřit. Proto je podle Colese nutné pečlivě prozkoumat i další možnosti vysvětlení problému horizontu, jako je i hypotéza Magueija a Afshordiho.


John Webb z australské Univerzity Nového Jižního Walesu v Sydney se už dlouho zabývá zpochybňováním konstantnosti konstant. Magueijo a Afshordi ho pochopitelně nadchnuli, obzvláště tím, že jejich hypotéza je testovatelná. Jestli se ukáže, že jejich hypotéza platí, tak to bude mít dalekosáhlé důsledky. Podle Magueija by jejich model dokonce mohl ukázat cestu k usilovně hledané kvantové gravitaci, čímž by se navždy zapsali do bouřlivé historie fyziky.

Video:  Varying constants for philosophers... and not only (Joao Magueijo)


Literatura
New Scientist 23. 11. 2016, arXiv:1603.03312, Wikipedia (Horizon problem).

Autor: Stanislav Mihulka
Datum: 24.11.2016
Tisk článku

Jak vesmír přišel ke svým skvrnám - Levinová Janna
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 298 Kč
cena: 265 Kč
Jak vesmír přišel ke svým skvrnám
Levinová Janna
Související články:

Nový obraz dětství vesmíru podle sondy Planck     Autor: Stanislav Mihulka (04.08.2013)
Žijeme ve vesmíru plném giganticky supermasivních černých děr?     Autor: Stanislav Mihulka (17.04.2016)
Vysvětlí temnou hmotu nová teorie gravitace?     Autor: Stanislav Mihulka (10.11.2016)



Diskuze:

Jak se váží planety

N. K.,2016-11-25 22:29:16

V internetech se objevilo:

"je těžší kilo železa, nebo kilo peří? Přece ani jedno, vždyť kilo je kilo, odpovíme. Jenže pozor! Tíha není hmotnost."

- K tomu by se asi ještě mělo přidat, že ani jedno není "gravitace"?

Možná by někdo tu mohl zodpovědět jak se například váží planety? Jak "víme že něco tolik váží (byť je to aproximace, ale přesto - jakou metodou?)

Co potom takové ty úvahy o "nekonečně malých a nekonečně hmotných bodech"?...

Takové "kilo (jako "kilo" zvážené nejprve na Zemi) železa" přemístěné někam jinam v prostoru bude třeba vážit "nic". Jaká "částice" by něco takového (co není vlastností toho "předmětu" jako takového nýbrž funkcí prostoru v prostoru...) jakože měla "nést"?
"Světlo" je na tom podobně - je to jev - vlastně to není světlo, co vnímáme a na co dokážeme vyladit i "vnímání" přístrojů, co existuje, je to "stav spojitosti vakua". Světlo samo o sobě není něco "reálného".

Odpovědět


Re: Jak se váží planety

Richard Palkovac,2016-11-26 07:04:46

Tiha (tiaz) 1 kg zeleza a 1 kg peria na tom istom mieste, napriklad povrchu planety, nemusi byt rovnaka, napriklad kvoli prostrediu v akom to meriame (atmosfera, voda). V takom pripade totiz zalezi aj od objemu, aky teleso zlozene zo zeleza, alebo peria zabera. Ide o Archimedov zakon. Na nasom Mesiaci, ale na tom istom mieste povrchu, bude ta tiha rovnaka, lebo je tam vakuum (samozrejme ina ako na Zemi).

Planety sa nevazia, ale zistuje sa ich hmotnost. Toto sa da vypocitat podla Newtonovho gravitacneho vzorca a podla toho kde a ako obiehaju okolo svojej hviezdy. Ale musime z niecoho vychadzat, takze napriklad hmotnost tej hviezdy musime vypocitat inym sposobom, aspon dufam.

Svetlo, ktore dopadlo do Vasho oka, uz je urcite realne a teda vsetko to, co vidite okolo seba, napriklad vsetky hviezdy, vidite kvoli realnemu svetlu, ktore uz dopadlo do Vasho oka.

Svetlo (fotony), ktore bludi vesmirom je uz podla mojho nazoru len virtualne, nik nevie kde sa tie fotony nachadzaju v konkretnom momente, kym niekam nedopadnu, teda nie su pohltene nejakou casticou.

http://riki1.eu/ako_sa_svetlo.htm

Nekonecne male a nekonecne hmotne body su nezmysel. Pri teoretickych uvahach mozeme uvazovat o nekonecne malom hmotnom bode (s konecnou hmotnostou). To je uzitocne v teorii, aj ked v praxi neexistujuce. Ina vec je, ked je hmota zatlacena ("gravitacnym lisom") do nekonecne maleho, nuloveho rozmeru, singularity. Ja to povazujem za realitu a podstatu nasho vesmiru. Mnohi o takom niecom pochybuju. Podla mojho nazoru sa hmota v singularite meni na "cistu energiu" dnes s oblubou nazyvanu tmava energia.

http://riki1.eu/temna_tmava_energia_hmota.htm

*

Odpovědět


Jak se váží hvězdy

N. K.,2016-11-26 20:18:02

Proto to chtělo aby nám podal odpověď někdo z praxe... totiž jak se váží planety a ani nedoufám, že nejinak se "váží hvězdy".

S těmi fotony etc. je to jako se Sněhurkou a sedmi trpaslíky (to jsou ty "částice") versus Occamovou břitvou... Na co trpaslíci, na dělat z něčeho "částice"? Zatím slouží akorát k tomu, že když se neví, co jak "vysvětlit", tak se přivymyslí nějaká další virtuální částice co za to prej může. Tohle hokynaření brzdí rozvoj poznání možná o desítky let, je to bludný směr.

To máte jako s tím "fotonem" - nikdo ještě ani jediný neviděl...(nebo právě jen jediný spatřit nemohl)...asi jakobyste se ptal:

JAK SE "ŠÍŘÍ RADOST"? Jakou částici si vymyslet že ju "působí" (event. přináší)?

Odpovědět


Re: Jak se váží hvězdy

Milan Krnic,2016-11-26 22:01:15

Souhlasím. Jen co se týče té brzdy, poměrně nedávno jsem na nějaké přednášce slyšel zajímavou myšlenku, že by se děti už od malička měly učit kvantovku. Čistě hypoteticky by to byl zajímavý experiment. Ale také možná "lehká" katastrofa. Tedy zřejmě nejde od boku jistě říct, zda je současné pojetí brzda. Vyzkoušet by se ale mělo (skoro) všechno :)

Odpovědět


Re: Re: Jak se váží hvězdy

Richard Palkovac,2016-11-27 07:33:39

Podla mojho nazoru, by sa tie deti mali skor ucit rozmyslat vo viac ako troch dimenziach a ze vyskusat treba vsetko, to je pravda.

Odpovědět


Re: Jak se váží hvězdy

Richard Palkovac,2016-11-27 07:37:34

Fotony prave ze vidime vsetci (preto vlastne vidime svet okolo nas), len nemozeme uviediet svet, ktory vidi niekto iny, to je ten problem. Ale mozno uz ani to nie je celkom pravda, ako aj pisem vo svojom linku vyssie :

"(V roku 2012 bola udelená Nobelova cena za fyziku, za objavenie takej metódy zistenia existencie fotónu pomocou Rydbergových atómov a Ramseyovho interferometra, pri ktorej sa tento fotón nezničí.)
"

Odpovědět


Re: Re: Jak se váží hvězdy

N. K.,2016-11-27 12:01:26

Proč se vy osobně domníváte, že to, co působí je "částice" (třeba foton)? Co vás osobně přesvědčilo, že to je něco vyděleného od prostoru... Jaká je definice "částice" od "celku" (Není určení toho, co je "část" a co je "celek" jen uměle arbitrární?)

Odpovědět


Re: Re: Re: Jak se váží hvězdy

Richard Palkovac,2016-11-27 14:12:55

Castice nie su ziadne gulicky, avsak casticami ich volame preto, lebo su nositelmi konkretneho mnozstva energie, pripadne hmotnosti (tie co maju nenulovu pokojovu hmotnost), ale ta hmotnost je vlastne tiez energia. To, ze co je energia, sa da tazko vysvetlit, fyzici na to ale maju jeden krkolomny sposob vysvetlenia ...

Pre mna je podstatny rozdiel medzi casticami, teda energiou rozlozenou v priestore (to je hmota a ziarenie) a "cistou energiu" (tmavou energiou) ktora pre svoju existenciu priestor nepotrebuje.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Jak se váží hvězdy

Milan Krnic,2016-11-27 21:58:31

"lebo su " ... nie sú, iba sme si ich tákto zadefinovali.

Odpovědět

Různé rychlosti gravitace a světla.

Vlastislav Výprachtický,2016-11-25 06:34:38

Lze předpokládat, že v prostředí VT gravitační vlnění měnilo svou frekvenci a docházelo k jeho výchylování. Tím docházelo k rozdílům v rychlosti šíření.

Odpovědět

drobná korekce - Perimeter Institute opravdu není Hraniční :)

Petr Y. Žemla,2016-11-24 23:10:14

http://perimeterinstitute.ca Takovou "Hraniční instituci" bych si v Evropě velmi přál :))

Odpovědět

reliktne ziarenie

Peter Somatz,2016-11-24 22:02:31

Ako je mozne, ze reliktne ziarenie je mozne detekovat? Predsa ak bol velky tresk - co si predstavujem ako vybuch granatu, tak tam je najskor zablesk, svetlo uleti ako prve (rychlostou svetla), potom idu crepiny granatu - co su v pripade vesmiru galaxie atd.(rychlostami mensimi ako C). Cize v sucasnom vesmire (minimalne na Zemi) by uz ziadne ziarenie byt nemalo. Malo by byt davno "za humnami". V com je problem? Je to sposobene tou uvodnou "inflaciou"?

Odpovědět


Re: reliktne ziarenie

Jakub Beneš,2016-11-24 22:18:29

ja to chapu tak, ze reliktni zareni se nesiri jen smerem ven z vesmiru (a protoze my jsme uvnitr, tak bychom ho logicky nemeli videt), ale siri se i zpet smerem dovnitr. a to my uz vidime :)

Odpovědět


Re: Re: reliktne ziarenie

Xavier Vomáčka,2016-11-24 22:59:52

No vzhledem k tomu, že reliktní záření vzniklo až cca 400.000 let po velkém třesku, nedokáži si ten váš mechanismus vůbec představit.

Odpovědět


Re: Re: reliktne ziarenie

Ondřej Mlha,2016-11-26 18:25:30

Žádné vně vesmíru není stejně tak představa velkého třesku jako výbuchu granátu je zcela špatně. Výbuch granátu má střed exploze. Vesmír žádný střed rozpínání ani privilegovaný směr nemá a třesk proběhl v celém objemu najednou.

Odpovědět


Re: reliktne ziarenie

Adam Sedli,2016-11-25 08:25:38

Jde o to, že cca 400 000 let po VT klesla teplota "plasmatu" natolik (cca 4000K), že se volné elektrony chytly svých jader, čímž se oddělilo světlo od látky. A to světlo vyplňovalo celý tehdejší vesmír a i s tím vesmírem se rozpínalo. Tím, že rychlost světla je konstantní, musela se měnit vlnová délka z tehdy viditelného světla na dnešní mikrovlnné, o teplotě 2,73K.

Odpovědět

sirenie dezinformacii

Jozef Gatial,2016-11-24 20:37:59

"a je to zároveň nejvyšší možná rychlost šíření informace". Pokial budem mierit na Mesiac nejakym laserom a dostatocne rychlo s nim otocim ci pohnem tak svetelna stopa na Mesiaci moze ist vacsou rychlostou ako je rychlost svetla. Samozrejme nic hmotne tam vacsou rychlostou ako rychlost svetla neleti ale bolo by mozne nazvat tento fenomen ako sirenie dezinformacii, aby sme zachovali vetu o maximalnej rychlosti sirenia informacii?

Odpovědět


Re: sirenie dezinformacii

Pavel A1,2016-11-24 21:23:43

A jaká informace se tak šíří? Tedy jakou konkrétní informaci přenesu mezi body A a B na Měsíci, jestliže mezi nimi proběhne tato světelná stopa? Když se nad tím zamyslíte, tak zjistíte, že se tak žádná informace z bodu A do bodu B nepřenese. Ani dezinformace.

Odpovědět


Re: Re: sirenie dezinformacii

Richard Palkovac,2016-11-26 06:32:52

Pekne sa to da vysvetlit na "mexickej vlne" na futbalovom stadione.

Ak "mexicka vlna" funguje takym sposobom, ze sused si vsima suseda sediaceho vedla seba a podla toho sa postavi, tak mexicka vlna je prenos informacie a nemoze prebehnut nadsvetelnou rychlostou.

Ak "mexicka vlna" funguje takym sposobom, ze kazdy jej ucasnik ma uz dopredu prikazane, ze v akom presnom casovom okamihu sa ma postavit (teda nevsima si svojho suseda), tak to nie je prenos informace a takato vlna sa moze sirit lubovolnou aj nadsvetelnou rychlostou.

Odpovědět


Re: sirenie dezinformacii

Jakub Beneš,2016-11-24 22:08:41

ta svetelna stopa na mesici ale nebude spojita. a v cilovem bode se objevi az ve chvili, kdyz s tim hybat prestanete a ubehne sekunda. takze tim nic poruseno neni.

Odpovědět


Re: sirenie dezinformacii

Pavel Vrchota,2016-11-25 20:04:26

Je dobré si uvědomit rozdíl mezi grupovou a fázovou rychlostí.
http://www.aldebaran.cz/studium/f2_2001/vlny_p.html#light1

Odpovědět


Re: sirenie dezinformacii

Alexandr Kostka,2016-11-26 06:45:14

Možná by nebylo od škody změřit rychlost komunikace mezi vágusáky. Mobil nemají, nehalekají na kilometry, ale nějak záhadně přenáší informace jedinec od jedince. Měl jsem vícekrát to "potěšení" sledovat, jak se rojí u kontejneru kam supermarket vyhodil prošlé potraviny. První se v tom dohrabal a dřív než to mohl někomu říct tam bylo pět dalších.

Odpovědět

Sireni informace

Petr Pečiva,2016-11-24 20:24:19

Dobry den,
Udavate, ze "Jak jistě každý ví, rychlost elektromagnetického záření ve vakuu je přesně 299 792 458 metrů za sekundu a je to zároveň nejvyšší možná rychlost šíření informace." Je tedy pravdou, ze "quantum entanglement" neumoznuje rychlejsi sireni informace?

Odpovědět


Re: Sireni informace

Peter Somatz,2016-11-24 21:50:46

Entaglement by nemal byt vecou rychlosti sirenia informacie. Tam ide o to, ze 2 entaglovane castice maju opacny spin. T.j. ked jednu zmeriam, o druhej viem hned povedat ze ho ma opacny. Bez ohladu na to, ako daleko je.

Odpovědět


Re: Sireni informace

Martin Jahoda,2016-11-24 22:04:22

Problem je v tom, ze nejdriv musite prenest stav te prvni castice abyste po zmereni te druhe mohl rozhodnout zda se stav zmenil.
Nicmene by tu jedna teoreticka moznost nadsvetelneho prenosu byla. Pokud by se k prenosu informace o stavu te prvni castice vyuzil cas. Pokud byste dokazal menit stav prvni castice treba kazdou sekundu na opacny pak by se dalo mereni druhe castice synchronizovat casove a v pripade vynechani teto zmeny byste to poznal okamzite bez nutnosti cokoliv prenaset klasickynm informacnim kanalem.
Teorie je to pro to, ze zatim nevim, ze by slo cilene pravidelne menit stav nejake castice....

Odpovědět


Re: Re: Sireni informace

Jakub Beneš,2016-11-24 22:27:00

vite ale ze zmerenim provazanost zanikne? k cemu by to bylo menit periodicky stav jedne vzdalene castice (coz odpovida samo mereni), kdyz pri prvni zmene by provazanost s tou vasi castici zanikla? :)

Odpovědět


Re: Re: Re: Sireni informace

Martin Jahoda,2016-11-26 16:43:10

No pokud jsem spravne pochopil tak uz se udelali experimenty kde se merilo ale provazanost se nenarusila. Myslim, ze se to psalo i tady na oslu. Uz neslo o jednotlive atomy. Nicmene porad je problem v cilene zmene stavu... To ze nejaky stav zmerim a pak zmerim, ze se zmenil a na druhe strane zmerim, ze se zmenil stav take je hezke ale porad prakticky k nicemu. Skratka porad jen merime zmenu stavu ale informaci jeste nikdo neprenesl.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Sireni informace

Richard Palkovac,2016-11-26 17:25:01

Hmmm, tak toto sa mi nezda ako pravda . Mohol by ste pohladat clanok o tomto na Oslovi ?

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