Я просматривал сообщение в блоге arXiv, в котором обсуждался поиск темной энергии с помощью атомной интерферометрии, и наткнулся на следующий отрывок:
Концепция темной энергии странна даже с космологической точки зрения.Даже если бы я не был профессиональным космологом, мне было бы трудно поверить, что сотни космологов по всему миру приняли идею, нарушающую один из основных законов физики, просто забыв о ней.Космологи навязали нам эту идею, чтобы объяснить кажущееся ускорение расширения Вселенной.
Они утверждают, что это ускорение происходит за счет энергии, заполняющей пространство плотностью 10 -10 джоули на кубический метр.
Странно то, что пространство расширяется, а это значит, что количество энергии увеличивается.
Если вы заметили проблему с этим рассуждением, вы не одиноки.
Забыть о законе сохранения энергии – это не шутка.
Если бы идея темной энергии шла вразрез с более известным и фундаментальным принципом, она бы не обрела такую популярность.
Но у многих людей именно такая реакция.
Понятно, что космологи недостаточно широко говорили о том, что было известно с 1920 года: в общей теории относительности энергия не сохраняется.
Суть проста: когда вы думали, что энергия сохраняется, для этого была причина — инвариантность относительно перевода времени.
Эта концепция означает, что фон, на котором развиваются частицы и силы, а также динамические правила, управляющие их движением, фиксированы и не меняются со временем.
Но в общей теории относительности это уже не так.
Эйнштейн обнаружил, что пространство и время динамичны и могут меняться с течением времени.
Когда пространство, в котором движутся частицы, меняется, полная энергия этих частиц не сохраняется.
И дело не в том, что после этого открылись все врата Ада – мы просто смотрим на физику в более общем контексте, чем это было необходимо для законов Ньютона.
И кроме того, есть одно важное уравнение, которое иногда называют «сохранением энергии-импульса».
i.imgur.com/Mkg2Y0k.png?1 Детали здесь не столь важны, но смысл уравнения довольно прост: энергия и импульс развиваются по определенному закону, реагируя на поведение пространства-времени вокруг них.
Если пространство-время остается неподвижным, то общее количество энергии сохраняется.
Если он эволюционирует, то энергия меняется однозначно.
В случае темной энергии эта эволюция проста: плотность энергии вакуума в пустом пространстве постоянна, даже если объем области пространства (движущейся вместе с галактиками и частицами) растет по мере расширения Вселенной.
Поэтому полная энергия, а именно плотность, умноженная на объем, увеличивается.
Многих это раздражает, но в связи с теорией темной энергии нам не было бы представлено ничего нового.
Это также верно и для излучения — таких частиц, как фотоны, движущихся со скоростью, близкой к скорости света.
Фотоны смещаются в красную сторону и теряют энергию по мере расширения пространства.
Если мы будем следить за определенным количеством фотонов, то их число останется постоянным, а энергия каждого из них уменьшится – следовательно, уменьшится их общая энергия.
Уменьшение их энергии тоже выглядит как «нарушение законов сохранения», но почему-то это не всех так волнует. В конце концов, не важно, насколько это вас беспокоит – это совершенно очевидное следствие общей теории относительности.
И это даже было проверено экспериментально! Успех нуклеосинтеза Большого взрыва зависит от наших знаний о том, как быстро Вселенная расширялась в первые три минуты своего существования, а это, в свою очередь, зависит от скорости изменения плотности энергии.
И эта плотность почти полностью состоит из излучения, поэтому концепцию отсутствия сохранения энергии просто необходимо учитывать, чтобы правильно делать предсказания древнего нуклеосинтеза.
Стоит отметить, что многие специалисты по космологии или общей теории относительности объяснили бы все это по-разному.
У нас нет сомнений относительно науки; вопросы вызывает только выбор слов, которые к нему нужно присоединить.
Многие люди хотели бы утверждать, что «в общей теории относительности энергия сохраняется, только нужно включить в уравнение энергию гравитационного поля, энергию материи и излучения и так далее».
И этот метод не ошибочен — его можно использовать, если только при нем правильно использовать определения.
Мне кажется, проще забыть о т.н.
«энергия гравитационного поля» и просто признать, что энергия не сохраняется.
И для этого есть две причины.
Во-первых, в отличие от полей материи, не существует такого понятия, как плотность гравитационной энергии.
То, что вы хотели бы определить как энергию, связанную с искривлением пространства, не определяется однозначно в каждой точке пространства.
Строго говоря, точно определить можно только всю энергию Вселенной в целом, а не говорить об энергии отдельных ее кусочков.
Во-вторых, цель этого упражнения — объяснить, что происходит в мире общей теории относительности, людям, незнакомым с математическими деталями теории.
Все эксперты сходятся во мнении, что это проблема перевода, а не физики.
По моему опыту, объяснения типа «энергия гравитационного поля отрицательна и полностью компенсирует энергию, приобретаемую материальными полями» ни у кого не повышают степень понимания ситуации.
Это просто заглушает их голоса.
А если вы скажете, что «в общей теории относительности пространство-время может передавать энергию материи или поглощать ее из материи таким образом, что общее количество энергии не сохраняется», то люди, хотя и удивятся, но будут хоть что-то понять.
Энергия не сохраняется – она изменяется из-за изменений пространства-времени.
Ну, это было не так уж сложно, правда? Теги: #Популярная наука #физика #темная материя #общая теория относительности #закон сохранения энергии
-
Вакуумное Напыление «На Коленке»
19 Oct, 24 -
Делаем Веб-Клиент Gmail Удобным
19 Oct, 24 -
Спам, Порно, Народ.ру
19 Oct, 24 -
Краткое Знакомство Со Стойкой
19 Oct, 24 -
Правильное Чтение Книг По Программированию
19 Oct, 24 -
Firefox 3 Ждет Инструкций Пользователя
19 Oct, 24
