Мы не знаем природу ни темной материи, ни темной энергии, которая составляет 95% нашей Вселенной.
Означает ли это, что теория Большого взрыва подлежит сомнению?
Если в вашей теории есть бесконечности, именно в этих местах она перестает описывать реальность.Это своего рода чудо, что, несмотря на все наши знания, полученные в результате научных исследований, мы все еще сталкиваемся с вопросами, на которые у нас нет ответов.Если космос родился в результате Большого взрыва и к тому же бесконечен, мы должны поверить, что он мгновенно стал бесконечно большим.
И это абсурдно.
— Жанна Левин
И каждую неделю вы пытаетесь удивить меня своими вопросами и предложениями в моей еженедельной колонке.
На этой неделе читатель jlnance спрашивает:
Ученые уверены, что понимают эволюцию Вселенной с самого начала Большого взрыва.Это важный вопрос, который следует задавать себе каждый раз, когда вы узнаете новые факты: «Правильен ли сейчас наш старый образ мышленияЭ» Давай выясним.И они уверены, что Вселенная состоит из темной материи, состав которой неизвестен, и что ее динамикой управляет темная энергия, которая тоже плохо изучена (это новая сила?) Как же тогда можно экстраполировать теорию Большого Взрыва, если о материи и силе во Вселенной известно так мало?
Стоит вспомнить, откуда взялась теория Большого взрыва.
Исторически произошло несколько событий, которые заложили основу для того понимания, которое мы сейчас развили.
События следующие: 
Была разработана общая теория относительности, новая теория гравитации, и ее предсказания подтвердились.
Первоначально предполагалось объяснить орбитальную прецессию Меркурия вокруг Солнца, но затем он предсказал большой набор явлений, и все они подтвердились, в том числе искривление света далеких звезд массой, гравитационное красное смещение, замедление времени из-за гравитации уменьшение орбит ближайших звезд. массы и многое другое.
Установлено, что галактики — это объекты за пределами Млечного Пути.
Первоначально считалось, что это туманности, области звездообразования, расположенные всего в десятках тысяч световых лет от нас.
Но сочетание очень высоких скоростей, указывающих на отсутствие гравитационной связи с Млечным Путем, и различение отдельных звезд внутри них позволило прийти к выводу, что они находятся на расстоянии миллионов световых лет. 
Галактики во Вселенной, расположенные достаточно равномерно во всех направлениях и на всех расстояниях, удаляются от нас.
Объединив красное смещение (скорость удаления) и расстояние до них (полученное при наблюдении отдельных звезд), мы пришли к закону Хаббла, согласно которому, чем дальше галактика от нас, тем быстрее она удаляется от нас.
Объединив эти данные с общей теорией относительности, мы получили, что вместо Вселенной, где все галактики разлетаются от нас, словно из центра взрыва, Вселенная расширяется, и в которой между галактиками постоянно появляется новое пространство, увеличивая расстояние между ними.
Для тех, кто интересуется техническими подробностями, скажу, что все изотропные однородные пространства-времени (решения общей теории относительности, одинаковые во всех направлениях и расстояниях) должны содержать либо сжимающееся, либо расширяющееся пространство.
Один из возможных выводов из этого (хотя и не единственный) состоит в том, что Вселенная в прошлом была более горячей и плотной, а со временем она будет остывать и становиться тоньше.
В этом заключается идея Большого взрыва.
Это означает, что Вселенная расширяется, и красное смещение увеличивается по мере удаления от нас объекта, поскольку раньше он был горячее и плотнее.
Длины волн были короче, а это означало, что энергии было больше.
Материя и излучение были ближе друг к другу, а столкновения были не только сильнее, но и чаще.
Если это так, то из этого следуют очень серьезные выводы.
1) В пространственном отношении Вселенная была однородной.
Поскольку гравитация становится сильнее по мере того, как вы собираете вместе больше массы, Вселенная сегодня становится более комковатой, чем раньше.
Это значит, что когда-то давно не было галактических сверхскоплений, галактик и даже звезд. Это значит, что раньше не только разница в плотности разных регионов была не столь сильной, но и тяжелых элементов не существовало, поскольку они синтезируются только внутри звезд, которых когда-то давно не существовало.
2) Когда-то оно было настолько горячим, что в нем не могли образовываться атомы.
Достаточно сильные и частые столкновения фотонов с атомами выбивают электроны со своих орбит. Экстраполируя в прошлое, мы можем заключить, что сначала было невозможно сформировать стабильный атом без его немедленной ионизации каким-нибудь фотоном.
3) Когда-то здесь было так жарко, что даже атомное ядро не могло образоваться.
И хотя ядерные силы примерно на шесть порядков превосходят атомные, Вселенная изначально была такой горячей и плотной, и поэтому было время, когда она представляла собой море протонов, нейтронов и электронов.
Затем, по мере охлаждения, он прошел фазу, в которой протоны и нейтроны могли объединиться.
Это должно было привести к появлению определенного количества легких элементов и изотопов — дейтерия, гелия-3, гелия-4 и лития-7. Их количество и пропорции определяются соотношением барионов (протонов и нейтронов) к фотонам, присутствующим во Вселенной.
Если у вас есть обычная материя (протоны, нейтроны, электроны) и излучение и теория Большого взрыва верна, то мы можем увидеть доказательства всех трех выводов.
В частности, будет остаточное свечение от излучения ранних стадий Вселенной — почти идеально изотропное и однородное, всего на несколько градусов теплее абсолютного нуля.
Будут также облака древнего газа, где звезды не образовывались со времен Большого взрыва.
И мы должны уметь определять количества элементов и изотопов на ранних стадиях развития.
Наконец, мы должны увидеть колебания остаточного свечения, хотя и незначительные.
Кроме того, мы должны увидеть эволюцию структуры и химии Вселенной: более старые и более близкие регионы состоят из более крупных скоплений и имеют более высокую плотность тяжелых элементов.
Мы бы не приняли теорию Большого взрыва, если бы не наблюдали все эти явления – но мы их наблюдаем.
Никакая другая теория не может предсказать эти вещи или конкурировать с теорией Большого взрыва.
Вернемся к главному вопросу: Большой Взрыв не предсказал ни темную энергию, ни темную материю.
Есть ли в этом проблема? Все, что я описал выше, было бы правдой независимо от того, что еще можно найти во Вселенной.
Единственное, что меняет наличие темной энергии и темной материи, это следующее: 
Темная материя влияет на некоторые детали формирования структуры.
В частности, поскольку она, как и материя, слипается, но не взаимодействует посредством столкновений ни с самой собой, ни с обычной материей, ни с излучением — ее присутствие меняет размер и количество малых галактик, больших галактик и то, как они группируются.
Это влияет и на спектр колебаний микроволнового космического излучения.
Но даже если темной материи в пять раз больше, чем обычной, остальная часть истории остается прежней.
Темная энергия влияет на скорость космического расширения ближе к текущему моменту жизни Вселенной.
О его существовании начали подозревать еще в 1933 году, но неудивительно, что эта идея не рассматривалась всерьез до 1990-х годов: необходимы очень точные измерения расстояний порядка десяти миллиардов световых лет, чтобы хотя бы начать видеть ее влияние на развитие Вселенной.
Поэтому, хотя темная материя и темная энергия составляют большую долю энергетического содержания Вселенной — темная материя занимает 26%, темная энергия — 69%, — они не представляют затруднений для теории Большого взрыва.
В принципе, Вселенная может содержать что-либо или все из следующего списка (отсортировано от самого высокого положительного давления к наименее отрицательному):
- излучение в виде безмассовых частиц
- нейтрино
- обычное вещество (протоны, нейтроны, электроны)
- темная материя
- топологические дефекты точечных частиц (магнитные монополи)
- космические струны
- значительная кривизна пространства
- границы домена
- космические текстуры
- космологическая постоянная
- темная энергия, нарушающая условие слабой энергии, ведущая к «Большому разрыву»
Наверное, больше ничего.
Можно, конечно, посмотреть на это с точки зрения «Большой Взрыв этого не предсказал», но Большой Взрыв – это не окончательный ответ в истории Вселенной, а лишь часть истории.
Всегда будет что-то, чего мы еще не знаем, поэтому космическая инфляция, темная материя и темная энергия не являются проблемой для Большого взрыва — они просто показывают нам ограничения этой теории и рассказывают нам полную историю Вселенной.
Теги: #астрономия #Популярная наука #темная энергия #вселенная #большой взрыв #темная материя
Мы не знаем природу ни темной материи, ни темной энергии, которая составляет 95% нашей Вселенной.
Означает ли это, что теория Большого взрыва подлежит сомнению?
Если в вашей теории есть бесконечности, именно в этих местах она перестает описывать реальность.Это своего рода чудо, что, несмотря на все наши знания, полученные в результате научных исследований, мы все еще сталкиваемся с вопросами, на которые у нас нет ответов.Если космос родился в результате Большого взрыва и к тому же бесконечен, мы должны поверить, что он мгновенно стал бесконечно большим.
И это абсурдно.
— Жанна Левин
И каждую неделю вы пытаетесь удивить меня своими вопросами и предложениями в моей еженедельной колонке.
На этой неделе читатель jlnance спрашивает:
Ученые уверены, что понимают эволюцию Вселенной с самого начала Большого взрыва.Это важный вопрос, который следует задавать себе каждый раз, когда вы узнаете новые факты: «Правильен ли сейчас наш старый образ мышленияЭ» Давай выясним.И они уверены, что Вселенная состоит из темной материи, состав которой неизвестен, и что ее динамикой управляет темная энергия, которая тоже плохо изучена (это новая сила?) Как же тогда можно экстраполировать теорию Большого Взрыва, если о материи и силе во Вселенной известно так мало?
Стоит вспомнить, откуда взялась теория Большого взрыва.
Исторически произошло несколько событий, которые заложили основу для того понимания, которое мы сейчас развили.
События следующие:
Была разработана общая теория относительности, новая теория гравитации, и ее предсказания подтвердились.
Первоначально предполагалось объяснить орбитальную прецессию Меркурия вокруг Солнца, но затем он предсказал большой набор явлений, и все они подтвердились, в том числе искривление света далеких звезд массой, гравитационное красное смещение, замедление времени из-за гравитации уменьшение орбит ближайших звезд. массы и многое другое.
Установлено, что галактики — это объекты за пределами Млечного Пути.
Первоначально считалось, что это туманности, области звездообразования, расположенные всего в десятках тысяч световых лет от нас.
Но сочетание очень высоких скоростей, указывающих на отсутствие гравитационной связи с Млечным Путем, и различение отдельных звезд внутри них позволило прийти к выводу, что они находятся на расстоянии миллионов световых лет.
Галактики во Вселенной, расположенные достаточно равномерно во всех направлениях и на всех расстояниях, удаляются от нас.
Объединив красное смещение (скорость удаления) и расстояние до них (полученное при наблюдении отдельных звезд), мы пришли к закону Хаббла, согласно которому, чем дальше галактика от нас, тем быстрее она удаляется от нас.
Объединив эти данные с общей теорией относительности, мы получили, что вместо Вселенной, где все галактики разбегаются от нас, словно из эпицентра взрыва, Вселенная расширяется, и в которой между галактиками постоянно появляется новое пространство, увеличивая расстояние между ними.
Для тех, кто интересуется техническими подробностями, скажу, что все изотропные однородные пространства-времени (решения общей теории относительности, одинаковые во всех направлениях и расстояниях) должны содержать либо сжимающееся, либо расширяющееся пространство.
Один из возможных выводов из этого (хотя и не единственный) состоит в том, что Вселенная в прошлом была более горячей и плотной, а со временем она будет остывать и становиться тоньше.
В этом заключается идея Большого взрыва.
Это означает, что Вселенная расширяется, и красное смещение увеличивается по мере удаления от нас объекта, поскольку раньше он был горячее и плотнее.
Длины волн были короче, а это означало, что энергии было больше.
Материя и излучение были ближе друг к другу, а столкновения были не только сильнее, но и чаще.
Если это так, то из этого следуют очень серьезные выводы.
1) В пространственном отношении Вселенная была однородной.
Поскольку гравитация становится сильнее по мере того, как вы собираете вместе больше массы, Вселенная сегодня становится более комковатой, чем раньше.
Это значит, что когда-то давно не было галактических сверхскоплений, галактик и даже звезд. Это значит, что раньше не только разница в плотности разных регионов была не столь сильной, но и тяжелых элементов не существовало, поскольку они синтезируются только внутри звезд, которых когда-то давно не существовало.
2) Когда-то оно было настолько горячим, что в нем не могли образовываться атомы.
Достаточно сильные и частые столкновения фотонов с атомами выбивают электроны со своих орбит. Экстраполируя в прошлое, мы можем заключить, что сначала было невозможно сформировать стабильный атом без его немедленной ионизации каким-нибудь фотоном.
3) Когда-то здесь было так жарко, что даже атомное ядро не могло образоваться.
И хотя ядерные силы примерно на шесть порядков превосходят атомные, Вселенная изначально была такой горячей и плотной, и поэтому было время, когда она представляла собой море протонов, нейтронов и электронов.
Затем, по мере охлаждения, он прошел фазу, в которой протоны и нейтроны могли объединиться.
Это должно было привести к появлению определенного количества легких элементов и изотопов — дейтерия, гелия-3, гелия-4 и лития-7. Их количество и пропорции определяются соотношением барионов (протонов и нейтронов) к фотонам, присутствующим во Вселенной.
Если у вас есть обычная материя (протоны, нейтроны, электроны) и излучение и теория Большого взрыва верна, то мы можем увидеть доказательства всех трех выводов.
В частности, будет остаточное свечение от излучения ранних стадий Вселенной — почти идеально изотропное и однородное, всего на несколько градусов теплее абсолютного нуля.
Будут также облака древнего газа, где звезды не образовывались со времен Большого взрыва.
И мы должны уметь определять количества элементов и изотопов на ранних стадиях развития.
Наконец, мы должны увидеть колебания остаточного свечения, хотя и незначительные.
Кроме того, мы должны увидеть эволюцию структуры и химии Вселенной: более старые и более близкие регионы состоят из более крупных скоплений и имеют более высокую плотность тяжелых элементов.
Мы бы не приняли теорию Большого взрыва, если бы не наблюдали все эти явления – но мы их наблюдаем.
Никакая другая теория не может предсказать эти вещи или конкурировать с теорией Большого взрыва.
Вернемся к главному вопросу: Большой Взрыв не предсказал ни темную энергию, ни темную материю.
Есть ли в этом проблема? Все, что я описал выше, было бы правдой независимо от того, что еще можно найти во Вселенной.
Единственное, что меняет наличие темной энергии и темной материи, это следующее:
Темная материя влияет на некоторые детали формирования структуры.
В частности, поскольку она, как и материя, слипается, но не взаимодействует посредством столкновений ни с самой собой, ни с обычной материей, ни с излучением — ее присутствие меняет размер и количество малых галактик, больших галактик и то, как они группируются.
Это влияет и на спектр колебаний микроволнового космического излучения.
Но даже если темной материи в пять раз больше, чем обычной, остальная часть истории остается прежней.
Темная энергия влияет на скорость космического расширения ближе к текущему моменту жизни Вселенной.
О его существовании начали подозревать еще в 1933 году, но неудивительно, что эта идея не рассматривалась всерьез до 1990-х годов: необходимы очень точные измерения расстояний порядка десяти миллиардов световых лет, чтобы хотя бы начать видеть ее влияние на развитие Вселенной.
Поэтому, хотя темная материя и темная энергия составляют большую долю энергетического содержания Вселенной — темная материя занимает 26%, темная энергия — 69%, — они не представляют затруднений для теории Большого взрыва.
В принципе, Вселенная может содержать что-либо или все из следующего списка (отсортировано от самого высокого положительного давления к наименее отрицательному):
- излучение в виде безмассовых частиц
- нейтрино
- обычное вещество (протоны, нейтроны, электроны)
- темная материя
- топологические дефекты точечных частиц (магнитные монополи)
- космические струны
- значительная кривизна пространства
- границы домена
- космические текстуры
- космологическая постоянная
- темная энергия, нарушающая условие слабой энергии, ведущая к «Большому разрыву»
Наверное, больше ничего.
Можно, конечно, посмотреть на это с точки зрения «Большой Взрыв этого не предсказал», но Большой Взрыв – это не окончательный ответ в истории Вселенной, а лишь часть истории.
Всегда будет что-то, чего мы еще не знаем, поэтому космическая инфляция, темная материя и темная энергия не являются проблемой для Большого взрыва — они просто показывают нам ограничения этой теории и рассказывают нам полную историю Вселенной.
Теги: #астрономия #Популярная наука #темная энергия #вселенная #спроси Итана #большой взрыв #темная материя
-
Правильная Альтернатива Ebay Для Вас
19 Oct, 24 -
Каким Был Ваш Последний Завершенный Проект?
19 Oct, 24
