Re:

Jen Dejf,2023-03-06 21:52:43

Zde píšou o viděném objektu 235 milionů let po Velkém třesku, tzn. světlo této galaxie k nám letělo zhruba 13,56 miliard let. Uvedených 13,56 miliard světelných let představuje „dráhu světelných paprsků“ (light travel distance). Skutečná vzdálenost (proper distance) je ale podstatně větší, zhruba 35 miliard světelných let.
Takže z těch limitních 46 mld už vidíme 35 mld. A taky to znamená, že se všeobecně ví, že jsou takto vzdálené objekty. A mám pocit, že ten objekt se v kosmologickém měřítku prakticky "nehnul s místa" (pokud abstrahujeme lokální pohyb v mizivých řádech vůči c srovnatelný s pohybem naší soustavy a galaxie). Takže rychlost světla nepřekonal. Pohnul se s ním prostor - platí limit rychlosti c na pohyb v rámci prostoru nebo i na pohyb samotného prostoru?
https://www.osel.cz/12436-webbuv-teleskop-je-k-nezastaveni-galaxie-z-vesmiru-stareho-235-milionu-let.html

Odpovědět

Re: Re:

Florian Stanislav,2023-03-07 00:24:09

I diskuze u Vašeho odkazu je na podobné téma jako nynější článek. Vaše otázka:"platí limit rychlosti c na pohyb v rámci prostoru nebo i na pohyb samotného prostoru?" je podstatná. Je otázka, co je prostor, prázdný asi není a energie vakua je další ořech, ne jen oříšek.
Našel jsem pár věcí k inflaci.
Rychlost světla ve vakuu, obvykle značená c, je stejná pro všechny pozorovatele v inerciálních vztažných soustavách, stejná ve všech směrech, a nezávisí na rychlosti objektu vyzařujícího světlo. Zkráceně: Rychlost světla ve vakuu je ve všech inerciálních vztažných soustavách stejná.
Inerciální soustava je v klidu nebo se pohybuje rovnoměrně přímočaře.
Vesmír se rozpíná stále rychleji, takže inerciální soustava to není. Soustavy mají popisovat prostor, takže jak jinak popsat rozpínající se prostor než soustavami (souřadnic)?
Panuje vcelku souhlas, že v okamžiku Velkého třesku neplatily současné zákony fyziky, vznikla prostor a čas, nebyly ani 3 základní síly.
Prof. Kulhánek:
"Nejpravděpodobnějším důvodem inflační fáze bylo spontánní narušení GUT symetrie a následné oddělení silné interakce od elektroslabé při energii kolem 1E+14 GeV (tomu odpovídá čas 1E−35 s od nuly dané extrapolací expanze do počáteční singularity)
Elektromagnetická, silná a slabá interakce jsou teoreticky popsány v tzv. standardním modelu pomocí kvantové teorie pole. Podle ní jsou interakce zprostředkované bosony základních interakcí neboli intermediálními částicemi, kterými jsou foton (elektromagnetická), gluon (silná) a bosony W a Z (slabá)."
Snad se nemýlím, že fotony, gluony a bosony se objevily až po kosmické inflaci. Krátce po kosmické infalci ( řádově minuty) se objevují protony, neutrony a neutrina, lehká jádra. později reliktní záření ( 400 000 let).
https://www.aldebaran.cz/bulletin/2015_11/bb.png
Jinak řečeno, současná fyzika začala platit po inflaci. Je tedy otázka, proč počátek vesmíru nepoložit až po inflaci ( čas 1E−35 s od nuly), kdy rozpínání prostoru je tak extrémní, že současnou fyzikou lze těžko zdůvodnit.

Odpovědět

Re: Re: Re:

Jirka Naxera,2023-03-09 06:41:51

Tak bojím se, že se trochu (jen trochu) mýlíte. Fotony, gluony a vše tu mohlo být skoro od samotného začátku. (k tomu, co je skoro se pozdějc vrátím). Pouze čím vyšší energie, tím energetištější částice (resp páry částice-antičástice, více dole) Vám k těm už známým vznikají. Vidíte to na urychlovači. Při malé energii kolize Vám vznikají jen fotony, pak začnou elektron-pozitronové páry, když jdete ještě vejš, tak mion-antimion, ještě dál (kde už není slabá interakce slabá - víceméně na energii W/Z bosonu) se to začne hodně komplikovat, ... (tohle je zjednodušeně víc než zdrávo, záleží co koliduje etc...)

Druhá věc je inflace - jak byla ještě začátkem tisíciletí ložená, tak k ní poslední léta pomalu rostou výhrady (i od některých jejích objevitelů, třeba Paul Steinhardt), ve stylu že přináší nejméně stejně problémů než které řeší, takže dalo by se říci, že situace začíná být trochu turbulentní a otázka je to víceméně neuzavřená, i když je asi pořád považována za majoritní hypotézu.

Třetí otázka je GUT sjednocení - ještě před LHC to spolu se SUSY bylo ložené, dnes ... spousta fyziků _věří_ že k ní dochází, ale poctivě lze říci jen to, že co je energeticky nad LHC prostě nevíme. Velká neznámá je třeba to, jestli částice SM jsou všechny částice až k GUT škále (pokud existuje) popř. k Planckově škále (kde když už nic jiného, tak by měly existovat Planckovské černé díry, pokud tam nebude něco mnohem exotičtějšího samozřejmě) - particle desert hypothesis.

Nahoře jsem napsal něco o párech částice-antičástice. Dříve v některých GUT scénářích se počítalo s narušením symetrií a procesy, které by mohly za přebytek hmoty. Nicméně na jejich základě se předpokládalo, že je proton nestabilní, ale mezitím tam tuším je experimentální limit někde kolem >10^35 let, což spoustu GUT modelů falzifikovalo, a hlasy, že přebytek hmoty nad antihmotou mohl být prostě jednou z počátečních podmínek jsou také validní vysvětlení, byť ne takové, které by se nám líbilo. :)

Mimochodem, inflační modely existují i na základě současné známé fyziky (pozor, rozlišujme fyziku jako takovou, teda Yang-Millsovy teorie, a současná známá fyzikální pole == částicový obsah Standardního modelu.) Prostě vezmete existující teorie, strčíte do ní nové pole https://en.wikipedia.org/wiki/Inflaton a máte inflaci. I když (to je pro mě novinka) jak ten článek čtu, tak pan Atkins přišel s možností, že by za to mohl sám Higgs.

Každopádně ať to bylo jakkoli, někde mezi tím a Planckovým časem (pokud v té době dával pojem "čas" a "před" vůbec smysl) nastal čas, kde opravdu známá fyzika (byť s hypotetickým neznámým částicovým obsahem) přestává dávat použitelné předpovědi.

No když se nad tím zamyslím, tak tu nastává paradox - čím více máme jako lidstvo dat k dispozici, čím více máme hypotéz a modelů, tím méně toho víme, resp tím více musíme pochybovat o tom, co si myslíme, že víme. "Vím že nic nevím" bylo bolestně nadčasové.

BTW 1e-35 je hypotetický počátek inflace ne? Konec pokud vím podle modelů je někde v rozpětí 1e-34 až 1e-30, což už samo o sobě je pro T=0 dost špatná kvalifikace. (navíc, nechť je počátek tam kde je. U běžné každodenní fyziky taky bereme pro plyn počátek T=0K, V=0, i když tam je ve skutečnosti "jiná fyzika" jako třeba supratekutý stav nebo jiná exotika)

Odpovědět

Re: tak mne napadlo

Ivo Lyčka,2023-03-07 13:30:21

Co kdyby se vlastnosti vakua v našem vesmíru lišily od vlastností prostoru za naším vesmírem, do kterého se náš prostor rozpíná? Pak by rychlost světla mimo náš vesmír mohla být jiná.

Odpovědět

Re: Re: tak mne napadlo

Jirka Naxera,2023-03-09 07:42:45

Musíte si uvědomit jednu, ne zcela snadnou věc na představu. Žádné "za" naším Vesmírem nejspíše neexistuje. Samozřejmě názorné příklady se zdeformovanou gumovou plachtou nebo balónkem na vysvětlení základních pojmů pomáhají hodně, ale jsou to analogie, nic takového není vůbec nutné *). Samozřejmě, (mem)brána v podání stringaře může znamenat vetknutí Vesmíru do vícerozměrného prostoru, ale tam spíš vysvětlujete to, proč některé částice jsou vázané na tu membránu **) Snad mě někdo opraví, tady si vůbec jistý nejsem, ale mám pocit že c platí i pro bulk (všech 10+1 resp 11+1 rozměrů), stejně v obecné relativitě jsou časté kausálně oddělené oblasti, (jedním z mnoha možných popisů, co se stalo během velkého třesku, je oddělení bubliny našeho Vesmáru od inflační "polévky"). Ale není to rozpínání do prázdného prostoru. To, co se rozpíná, je samotný prostor.

Ale na druhou stranu, vůbec nemusíte být daleko od pravdy. 10/11 rozměrný expandující Vesmír, ve kterém se nějak vyrobila bublina (ale pozor, od něj kausálně oddělená), ve které se 6(+1) rozměrů nějak svinulo (a nejspíš mnohokrát, jak postupně kvantově tunelovaly ty svinutí (správným názvem kompaktifikace) do takového, který alespoň 14 miliard let vydržel stabilní je už dlouhá léta asi nejjednodušším možným popisem big bangu už od úsvitu stringových teorií.


*) Čistě pro matematickou zvědavost, jestli jde vetknout Riemannovský prostor do plochého s více rozměry, tak https://en.wikipedia.org/wiki/Nash_embedding_theorem .

**) Jeden z argumentů (často ne hotových modelů), co jsem kdysi několikrát četl proč je gravitace tak slabá byl ten, že se šíří v 10 rozměrech na rozdíl od zbytku, který je vázán na rozměry 3. Jedním z nich byly makroskopické kompaktifikace (Randall-Sundrum modely, to byly ty kterými se před spuštěním LHC strašilo civilisty černými děrami co tam vzniknou a sežerou zemi jestli vzpomínáte, tam šlo o to, že ony smotané rozměry měly mít zlomek milimetru, což na oslabení gravitace o desítky řádů stačilo, stejně jako to stačilo na efektivní snížení nutné energie z Planckovy škály na něco kolem 2TeV na reakci q + q -> black hole), pak někdy i o bránovém Vesmíru (tam jsem ale nepochopil přesně, jak se rychlý úbytek na makroskopických rozměrech měl zastavit, dvě blízké membrány? netuším)

Odpovědět

Re:

Karel Ralský,2023-03-09 03:06:03

Podle mého laického názoru je Váš myšlenkový experiment správný Pane Florian.
A jak píši o podobném myšlenkovém experimentu to sem již nejméně 20 let.
A přišel jsem na další myšlenku že před energií nebo současně přišla i informace neboť bez ní by nemohl vzniknout prostor ani hmota. Tedy zákon o zachování energie předchází zákon o zachování informace. Neboť nevěřím ve "velký třesk" který tyto myšlenkové experimenty i Einsteinovu rovnici popírá.Přitom stačí velmi málo změnit šipku času a OTR bude sedět lépe než dnes.

Odpovědět

Re:

Jirka Naxera,2023-03-09 08:44:51

Pane Florian, mate tam jednu podstatnou chybu ohledne te inflace.

Velikost Vesmiru po inflaci, byla neco kolem 10^-30*c. Vsechno dal je za horizontem udalosti -> "neexistuje to". Ten zdanlivy rozpor (vzdaluje se 3x rychleji nez c) jsem zkousel vysvetlit minule, ve zkratce - ty galaxie co pozoruje Webber, jsou "dnes" (ctete: ve stejnem comoving case od BB jako mame my) daleko za horizontem udalosti, neboli pro nas navzdy zmizely.
Ostatne expanze behem inflace se odhadovaly nekde mezi 10^50 - 10^5000, to z kulicky o velikosti 10^-35 * 3*10^8 udelalo misto neceho kolem 10^-24m (v case 10^-32s) kouli o rozmeru 10^26m az 10^4976m. Ze ktere, pochopitelne, tvori nas Vesmir jen to, co zustalo "na dohled", proste zanedbatelny drobek z celku, o ktery jsme ale definitivne prisli.
---


ad ta limitni rychlost c, zkusim to vysvetlit uplne jinak, geometricky. Zapomenme vse, co jsme se naucili (ze je to limitni rychlost apod) a udelame maly vylet do geometrie.

Predne, zacneme s Eukleidovou geometrii (a kartezskym morem). invariantem tam je vzdalenost dvou bodu, kterou muzete vyjadrit klasicky Pythagorkou ds^2 = dx^2 + dy^2. Grupou symetrii (jinak receno, co vsechno si s tim prostorem muzete dovolit delat, aniz by se neco zmenilo) je Galileova grupa, ktera obsahuje posunuti, rotaci a plynuly pohyb. Proste kdyz mate dva body a posunete je o kus dal, cele to nejak natocite a pripadne to bude merit pozorovatel v nejake rakete, tak mezi temi body porad zmeri stejnou vzdalenost. (a samozrejme uhly take)
Kdyz v nem formulujete fyziku, tak treba svetlo se siri po extremni trajektorii (obvykle takove, ktera ma nejkratsi cas)

Jenomze se ukazalo (elmag., rychle pohyby), ze svet neni Eukleidovsky. Pozorovatel v rychle rakete nameri neco jineho, nez ten v klidu. Takze, co se tedy nemeni? Ukazalo se, ze je neco, co se nemeni, a tim je prostorocasova vzdalenost ds^2 = c^2dt^2 - dx^2 - dy^2 - dz^2 (takze modifikovana Pythagorka, hezky matematicky uvod napsal treba Elie Cartan v knizce o teorii spinoru), kde c neboli rychlost svetla, je proste konstanta umernosti mezi merenim casu a delek. (kdyz budete merit vysku ve forme letove drahy a sirku/delku v metrech, tak pokud nechcete zustat u affini geometrie a budete chtit pracovat s uhly a vzdalenostmi, take budete potrebovat nejakou konstantu, ktera Vam prevede letovou hladinu na metry...).
Takovy prostor se nazyva pseudoEukleidovsky, nebo v pripade jednoho casoveho rozmeru Minkowskeho. Samozrejme grupa symetrii je jina, Poincareho. (opet, prostor muzete otocit, posunout nekam, a prostorocasovy element - zobecnena vzdalenost, se nezmeni. Ta se nezmeni ani kdyz se pozorovatel pohybuje - na rozdil od "bezne vzdalenosti" bez casu, ktera se samozrejme jak vsichni vime zmeni podle znamych vzorcu Lorentzovy transformace)
Tady uz je to trochu slozitejsi, svetlo (a gravitace a dalsi sily s nehmotnymi nosici) se siri po takzvanych null geodetikach - neboli po takovych krivkach, pro ktere urazi presne nulovou casoprostorovou vzdalenost. -> z tohodle okamzite plyne, ze rychlost svetla = c plati pouze a jenom lokalne (a zustava to platit i kdyz prejdeme do zakriveneho casoprostoru).
Pro podsvetelny pohyb opet plati, ze (za nepritomnosti dalsich sil) se telesa pohybuji po takove casoprostorove trajektorii, aby maximalizovaly vlastni cas.
(a kdyz se zamyslite, co je vlastni cas toho objektu, tak ten je roven prave nasemu ds, neboli invariantni metrice, co jsme zavedli!)
Ale porad jsme v nezakrivenem prostoru, takze vyse uvedene symetrie jsou globalni (kdyz se posunete o parsek, tak pokud porad neco uvidite, zalezi jen na Vasi rychlosti vuci telesu).


Tak a posledni, co zbyva, je zavest zakriveny casoprostor. Neresme, co/jak ho zakrivuje (to rikaji Einsteinovy polni rovnice), ale co to pro nas znamena.
S trochou matematickeho hrani muzete vzit princip ekvivalence (gravitace = projev zakriveni prostorocasu == setrvacnost), z toho okamzite vyplyne, ze pokud mate teleso ve volnem padu, tak v nem (a v dostatecne blizkosti) muzete pouzit nezakrivenou Minkowskeho souradnou soustavu, ktera se pohybuje spolu s tim telesem, a plati tam zakonitosti, co jsme si rekli u nezakriveneho prostoru. Samozrejme, matematicky aparat nam narusta, jinde nez lokalne prichazime o spousty socialnich jistot (rovnobeznost napr.), ale porad je to o tom samem, jak jsme si vyse rekli, proc je c rychlost svetla a jak se pohybuje nenulova hmota, tak porad to plati i nadale. Az na tu drobnost, ze v nezakrivenem Vesmiru se muzete posunout o svetelny rok jinak a ta c zustane porad c, tady to udelat nemuzete, a kdyz to udelate, tak se z te c muze stat cokoli si zamanete ;-)
Tudiz i z globalnich symetrii se stanou symetrie lokalni (receno cesky, fyzika se nezmeni, kdyz celou laborku posunete o tak maly kousek, aby se nezmenila krivost vic nez zanedbatelne - kdyz laborku posunete vic kde je prostor jinak zakriveny, tak proste dostanete jine vysledky - zkuste jit 10 metru na Zapad na rovniku a par metru od severni tocny pro ilustraci (i kdyz tady mluvime sice o snadno predstavitelnem, ale nepravem (jen souradnicovem) zakriveni, ale nechci to komplikovat predstavou, ze laborku presunete do centra geonu...)

Odpovědět