V novém modelu viskozity vesmíru straší Big Rip  
Řešení problémů s dynamikou relativistických kapalin vede vesmír k depresivnímu Velkému roztržení veškeré hmoty.

 

Skončí náš vesmír Velkým roztržením? Kredit: NASA / JPL-Caltech / ESA / CXC / STScI.
Skončí náš vesmír Velkým roztržením? Kredit: NASA / JPL-Caltech / ESA / CXC / STScI.

Jak se zdá, náš vesmír má problém s viskozitou. Kosmologové dlouhou dobu bojovali s viskozitou klasicky založenou na termodynamických zákonech v prostředí Einsteinovy obecné relativity. Tým Vanderbiltovy univerzity ale nedávno přišel se zcela novým matematickým vyjádřením tohoto problému a tvrdí, že jejich výsledky mají závažný dopad na povahu temné energie a konečný osud vesmíru.

Marcelo Disconzi. Kredit: John Russell / Vanderbilt.
Marcelo Disconzi. Kredit: John Russell / Vanderbilt.


Matematik Marcelo Disconzi a jeho kolegové samozřejmě nemají na mysli dynamickou viskozitu, kterou bychom zabili, třeba když přeléváme med a strašně spěcháme. V jejich případě jde o takzvanou objemovou viskozitu (bulk viscosity, volume viscosity), která zohledňuje odpor kapaliny vůči roztažení nebo stlačení. V každodenním životě se s touto formou viskozity prý příliš nesetkáme, protože většina kapalin, k nimž se dostaneme, nemůže být moc stlačena nebo roztažena. 

Jenže Disconziho tým se zabýval problematikou relativistických kapalin. To jsou takové kapaliny, kterým se přihodilo něco doopravdy strašlivého, jako je výbuch supernovy či vznik neutronové hvězdy, který doprovází brutální stlačení hmoty. Vědci už v minulosti slušně uspěli s modelováním ideálních kapalin, tedy takových, které mají nulovou viskozitu, zrychlených téměř na rychlost světla. Jenže, jak už to chodí, ideální kapaliny jsou jen v pohádkách a všechny kapaliny na světě mají nějakou viskozitu. A navzdory desetiletím intenzivního úsilí se nikomu nepodařilo vytvořit obecně přijímaný model chování realisticky viskózních kapalin při relativistických rychlostech. Vědce pronásledovaly různé nepříjemnosti, především to, že jim v modelech za jistých podmínek viskózní kapaliny letěly rychleji než světlo. A to by Einsteinovi ani za mák nelíbilo.

Od Velkého třesku k Velkému roztržení. Kredit: Jeremy Teaford / Vanderbilt University.
Od Velkého třesku k Velkému roztržení. Kredit: Jeremy Teaford / Vanderbilt University.


Trable s rychlostí světla Disconziho dovedly k přepracování rovnic dynamiky relativistických kapalin tak, aby nešťastné kapaliny už nepřekračovaly rychlost světla. Pak se dal dohromady s fyziky a novou dynamiku relativistických kapalin společně našroubovali na kosmologii. Nakonec získali spoustu zajímavých výsledků, včetně nového pohledu na povahu temné energie.

Med a jeho viskozita. Kredit: Luc Viatour / Wikimedia Commons
Med a jeho viskozita. Kredit: Luc Viatour / Wikimedia Commons

Temná energie je stále naprosto přízračná a neuchopitelná záležitost, jejímž účelem je vysvětlit pozorované zrychlování rozpínání vesmíru. Disconzi podotýká, že většina teorií temné energie nepočítá s viskozitou vesmíru, přestože je její působení překvapivě podobné tomu, co očekáváme od temné energie. Je prý dokonce možné, že by viskozita mohla vysvětlit veškeré zrychlování expanze vesmíru. Sám Disconzi se ale kloní spíše k tomu, že viskozita vesmíru zodpovídá nikoliv za celé zrychlování rozpínání vesmíru, ale za jeho významnou část. I to by bylo velice zajímavé. 
Ještě napínavější je, že se Disconzimu a jeho týmu v rovnicích najednou zjevila Smrtka, tedy pozoruhodný konec celého vesmíru, známý jako Big Rip, Velké roztržení. Podle tohoto, v současné době spíše okrajového kosmologického modelu převládne rozpínání vesmíru natolik, že postupně roztrhá veškeré hmotné objekty. Z vesmíru zmizí galaxie, hvězdy, planety i částice, prostě všechno, za nějakých 22 miliard let. V dřívějších modelech viskozity vesmíru se rozpínání vesmíru nedostalo tak daleko, aby vedlo k Velkému roztržení. Viskozita v nové dynamice relativistických kapalin vesmír přímo tlačí k tomuto extrémnímu scénáři.

Co s viskozitou vesmíru dál? Disconzi a spol. by rádi prověřili své nápady mnohem hlubšími analýzami, na které budou potřebovat pořádně nadupaný superpočítač. Pak se ukáže, za co jejich koncept stojí.




The End of the Universe: Big Crunch, Big Freeze or Big Rip? Kredit: HD Universe Channel.

 

 


Literatura
Vanderbilt University 30. 6. 2015, Physical Review D 91: 043532, Wikipedia (Viscosity, Big Rip).

Datum: 11.07.2015
Tisk článku

Související články:

Velký třesk slaví narozeniny     Autor: Stanislav Mihulka (23.02.2014)
Rozpínání vesmíru přesně změřeno díky kvasarům     Autor: Stanislav Mihulka (18.04.2014)
Temní chameleoni, hologramy a přízraky     Autor: Stanislav Mihulka (11.09.2014)



Diskuze:

Neexistující temná hmota

J. Vrták,2015-07-16 09:03:02

Jsem zvědav kdy se konečně vykašleme na hledání něčeho tak abstraktního a nedokazatelného jako je temná hmota a temná energie a přijmeme konečně smysluplný model vesmíru, který není v rozporu s fyzikálními zákony. např. vesmír založený na fyzice plazmatu

Odpovědět

pakliže že Všehomír je zhruba 4 hm. díly vodíku +1 díl helia

Josef Hrncirik,2015-07-13 15:27:55

+ zanedbatelné množství smetí težších prvků, kolik % toho smetí cca je?
Není ten hlavní poměr dokonce jen 3/1?
Potom by šlo jen o viskozity H2, H, či He ?ev. tmavé hmoty,
stejně ale asi gradienty smyku jsou při astronomických podmínkách dobíhání jevů nezajímavě malé.
Rozhoduje gravitační a kinetická (rotační a tepelná energie) a kompresní práce u plynu.
Viskozity jsou jen třešinky.

Odpovědět

Big Rip vs Quark confinement

Josef Hlava,2015-07-11 18:35:37

S Big Ripem vzniká jeden problém. Roztrhání galaxií, planet, molekul, atomů je v pohodě. Co ale roztrhání protonů? Kvarky není možné roztrhnout - vznikne kaše dalších částic. Takže Velké roztrhání pravděpodobně dá vzniknout nové hmotě! Temná energie bude roztrhávat protony tak dlouho, dokud vzniklá kaše částic svou vlastní gravitací nepřekoná sílu temné energie. Tím by vznikla oblast vesmíru s dočasně stabilním prostředím - takhle mohl vzniknout i náš vesmír. Možná jeden proton byl trhán temnou energií tak dlouho, až vzniklo dost hmoty pro stabilní vesmír.

Big Rip a Quark confinement jsou dvě výrazně protichůdné síly. Překvapivě na internetu není dost diskuzí kolik by si tento model zasluhoval.

Vyjádření expertů bych ocenil... Děkuji.

Odpovědět


Re: nejsem expert na vytunelovávání Všehomírů

Josef Hrncirik,2015-07-12 12:47:17

ale co si matně pamatuji z VUML a PŠM,
tak poslední verdikt Neslitovného byl:"Stvořit a rozprášit Vyvolené i gójim Big Bangem bez možnosti odvolání a recidivy".
Slitovný však slibuje navíc něco húr na hůře.
Probuzený nabízí anonymní recidivu bez konců a počátků.

Med objemové viskozity je ale vždy pod jejich rozlišovací schopností, jak správně nazřela již bl. Deborah při svém vykřičeném tripu:
"... hle, pohoří tekou jako bystřiny a prudce rostou z tuhnoucích okeánů lávy, medu, medoviny a Okeny a metylů i toluenů ...".

Odpovědět

Radka Sladká,2015-07-11 11:03:49

Myslím, že tahle teorie je jen další z extravagantních doplněků k extravagantní košili pana Disconziho. Nejspíš to nikam nepovede.

Odpovědět


Donu Discorzimu by za šíření CeloVesmírné poplašné zprávy

Josef Hrncirik,2015-07-12 13:25:02

velmi slušela košile se širokými svislými pruhy.
Dynamice relativistických reálných tekutin sice nerozumím, ale zajímalo by mne jak
měřili a jakou hodnotu měla alespoň reálná složka smykové viskozity vakua.
Jaký je alespoň netriviální kvalifikovaný odhad zdarma?
Určitě na Konci Věků nenastane Big Rip, ale nanejvýše pouze velmi suchý a velmi studený Small Pš´.
(Pokud vyjdeme z udávané střední hodnoty hustoty hmoty Vesmíru cca 7 atomů H/m3, pak konverze na tepelné reliktální záření vydá slabých 100 K v reliktu, což je mnoho parseků, ne-li přimo Gly od Big Rip).
Spálení temné hmoty a energie již příliš nepomůže, protože hustota módů vlnění roste s qva drátem jeho frekvence, tj. blbne (diverguje) na kvadrát a růst teploty zamrzá.

Odpovědět

zda se mi

Mojmir Kosco,2015-07-11 08:30:45

Že objemový viskozitou kapalin je navázána ještě na jednu veličinu a to teplotu.Neboli nevím proc bych mel zjišťovat vlastnosti kapaliny na hvězdě. Když neznám látku která se v Danem prostředí je kapalinou

Odpovědět

matematika

Milan K,2015-07-11 06:39:22

Jen jestli používají správné rovnice :-)
https://www.youtube.com/watch?v=MgTLQVQ_Aww

Odpovědět


Re: matematika

Josef Jindra,2015-07-11 21:19:04

Velmi zajímavá přednáška.

Odpovědět


Re: Re: matematika

Milan K,2015-07-11 22:56:17

Aktuálně probíhá perfektní "souboj" na poli teorie (další videa na stejném kanálu... Prof. Cejnar (pěkný maraton přednášek), Prof. Podolský, Škorpík).
Ovšem vzhledem k počtu shlédnutí soudím, že to zdaleka nedosahuje zajímavosti českých "telenovel", ke kterým jsem se zatím bohužel nedostal :-/

Odpovědět


Re: Re: Re: matematika

Radka Sladká,2015-07-12 07:01:33

Jestli to není tím, že telenovely se obrací na diváky tak, aby jim rozuměli, na rozdíl od pan profesora :-) Pak i přidaná informační hodnota telenovely může být vyšší, než hodina a půl nesrozumitelné profesorštiny.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: matematika

Milan K,2015-07-12 09:01:56

Vzhledem k vaší předchozí specifické formě diskuze opět vyvstává otázka, jak osobně definujete jednotlivé pojmy, např. "rozumět", "přidaná informační hodnota", "nesrozumitelný".

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: matematika

Radka Sladká,2015-07-13 06:39:22

Když tedy tak všem (kromě mě) rozumíte, tak schválně, co se nám snaží říct pan Hrnčiřík?

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: matematika

Milan K,2015-07-13 07:04:49

Děkuji za odezvu. Vzhledem k vašemu předchozímu vyjádření "Vy si snad myslíte, že existuje nějáká obecná definice čehokoliv. Neexistuje" bohužel nevím, co uvedenými slovy, resp. větou vy konkrétně myslíte. Omlouvám se, ale nerad bych způsobil nedorozumění.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: matematika

Radka Sladká,2015-07-13 23:55:37

Tak mluvte vy :-) Ráda si vás vyslechnu. I kdyby to zabralo 50 stran formátu A4.

Odpovědět


matematika je sice pěkná, ale je to hlavně o fyzice. Viskozita Vesmíru. Vesmír je skoro dokonalé prázdno, skoro jako státní kasa.

Josef Hrncirik,2015-07-13 08:46:36

Don pravděpodobně chce popsat nerovnoměrnost dynamiky expanze Fšehomíra pomocé jedinýho párametra objemové viskozity nejspíše celého Fšehohomíra, není přeci žádný troškař s.r.o..
Nejspíše to vzal od samého zrodu časů a prostorů, kdy jeho relativistický met expandoval v rámci jemu přidělené objemové viskozity až k Big Rip.
Ámen.
P.s.: pomineme-li období nutné inflace teorií, Fšehomír se již z hustého medu vlastní medovice vylízal a je to prakticky čisté nic ? s ? zákonitě rostoucí viskozitou kvůli thermodinamicki nutnému ochlazování, pokude se zákonitě nepřehřívá vlivem nejčernější energie?
Nebo po lopatě: Viskozita hraje roli v systémech s velkou interakcí v rámci střední volné dráhy mezi frekventovanými chaotickými (tepelnými)srážkami a při velkém gradientu rychlostí, kdy takto vyvolaná disipace energie je srovnatelná se změnami potenciální energie podél dráhy.
To asi není zrovna případ šutrů letících vakuem a možná ani srážky (vlastně vzájemného průletu dvou nesmírně řídkých, i když velkých oblaků).
Nebo čistě formálně: Nejsou to situace s nesmírně vysokým Re číslem, kdy viskozitní disipace nakonec hraje zanedbatelnou roli?
Vyvraťte prosím mé obludné bludy.

Odpovědět


Re: matematika je sice pěkná, ale je to hlavně o fyzice. Viskozita Vesmíru. Vesmír je skoro dokonalé prázdno, skoro jako státní kasa.

Milan K,2015-07-13 08:59:56

Přiznávám se, Vesmír jsem stvořil já. Jen už si přesně nepamatuji jak :-/

Odpovědět


tuctové přiznání k paternitě

Josef Hrncirik,2015-07-13 15:10:58

Odpovědět


a mají doklady na SW?

Josef Hrncirik,2015-07-15 06:58:37

Odpovědět


Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku







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