Альберт эйнштейн модель вселенной

Все за сегодня

Политика

Экономика

Наука

Война и ВПК

Общество

ИноБлоги

Подкасты

Мультимедиа

Забытая модель вселенной, предложенная Эйнштейном

В 1917 году Альберт Эйнштейн поразил физический мир, опубликовав общую теорию относительности, в которой он описал гравитацию как геометрическое свойство пространства-времени. Это сразу же поставило вопрос о структуре вселенной в целом, из которого развилась современная космология.

В течение нескольких следующих лет многие ученые разрабатывали различные модели структуры пространства-времени. Этим занимались и русский физик Александр Фридман, и голландский математик Виллем де Ситтер (Willem de Sitter), и бельгийский священник Жорж Леметр (Georges Lemaitre). В этой дискуссии Эйнштейн принимал сравнительно мало участия, ограничившись несколькими важными репликами.

В то время было принято считать, что вселенная находится в стабильном состоянии — не расширяется и не сокращается. Поэтому Эйнштейн ввел в свою модель космологическую постоянную, которая могла регулироваться, чтобы вселенная не расширялась и не сокращалась.

Однако у головоломки отсутствовала ключевая часть. Примерно тогда же Эдвин Хаббл (Edwin Hubble) начал публиковать данные, согласно которым видные астрономам «островные вселенные» или галактики были намного дальше звезд и стремительно удалялись от нас. Его вывод, кардинально изменивший наши представления о мире, заключался в том, что вселенная расширяется.

Ведущие физики того времени сразу же осознали значимость открытия Хаббла. Если он был прав, модель вселенной нужно было менять.

В результате в 1932 году Эйнштейн и де Ситтер опубликовали новую модель, в рамках которой они отказались от космологической постоянной, позволив вселенной расширяться. В дальнейшем эта модель стала для космологического сообщества основной «рабочей лошадкой».

Сейчас Кормак O’Раферти (Cormac O’Raifeartaigh) и Брендан Макканн (Brendan McCann) из ирландского Уотефордского института технологии продемонстрировали важный этап продвижения Эйнштейна к этой модели, впервые переведя малоизвестную статью создателя теории относительности, написанную на год раньше работы 1932 года.

В этой статье, озаглавленной «Zum kosmologischen Problem der allgemeinen Relativitätstheorie» («К космологической проблеме общей теории относительности»), Эйнштейн предлагает модель вселенной, которая сначала расширяется, а потом сокращается. Этот процесс начинается с сингулярности и ею же заканчивается. Данная модель также важна, потому что она впервые придает космологической постоянной нулевое значение.

Сперва O’Раферти и Макканн обсуждают исторический контекст статьи. Эйнштейн, по-видимому, написал ее после своего визита в США, продолжавшегося три месяца. Большую часть этого времени он провел в Принстоне, но также успел съездить к Хабблу, чтобы обсудить его открытия.

Интересно, что в своей статье Эйнштейн постоянно пишет фамилию Хаббла с ошибкой. По мнению авторов, это доказывает, что он был плохо знаком с работами американского астронома. В статье также отсутствует ряд важных ссылок, вероятно, пропущенных в спешке — O’Раферти и Макканн считают, что Эйнштейн написал ее всего за четыре дня.

Модель, которую Эйнштейн опробует в статье, носит явно переходный характер. Скажем, она предполагает положительную кривизну пространства-времени. Это было необходимым элементом эйнштейновской модели стабильной вселенной, однако позднее оказалось необязательным в рамках расширяющейся модели, которая могла иметь как положительную кривизну, так и отрицательную или нулевую. О возможности последнего Эйнштейн и де Ситтер писали годом позже.

Один из наиболее интересных аспектов статьи связан с попыткой Эйнштейна на основании своей модели вычислить размер вселенной, который он оценивает в 10^8 световых лет или 9,5×10^25 сантиметров в радиусе (на несколько порядков меньше, чем по современным оценкам).

В связи с этим он оценивает возраст вселенной примерно в 10 миллиардов лет. Согласно современному консенсусу, вселенной около 14 миллиардов лет.

Как отмечают O’Раферти и Макканн, непонятно, на чем основана оценка Эйнштейна. Они предполагают, что в ее основе лежат некие расчеты Фридмана. Они также указывают, что в спешке Эйнштейн допустил в расчетах ряд ошибок.

«Эйнштейн здесь выглядит, скорее, увлекающимся космологом, чем ученым, пытающимся показать совместимость своей величайшей теории с поразительными новыми астрономическими наблюдениями», — отмечают они.

Это интересный материал не только об эволюции взглядов Эйнштейна на природу вселенной, но и о личности самого Эйнштейна. Кто из нас не работал второпях и потом не замечал ошибок в своей работе?

Заметим, что после совместной работы 1932 года с де Ситтером Эйнштейн почти не проявлял интереса к космологии, предпочитая заниматься не удавшимися в итоге попытками объединить относительность с квантовой теорией.

Эйнштейн один из самых обсуждаемых и изученных исследователей в истории. Поэтому крайне странно, что находятся его работы, которые до сих пор не были переведены на английский. Однако именно это и делает перевод O’Раферти и Макканна ценным добавлением к корпусу материалов об этом удивительном человеке.

Материалы ИноСМИ содержат оценки исключительно зарубежных СМИ и не отражают позицию редакции ИноСМИ.

Источник

Статическая вселенная — Static universe

• Категория
• Астрономический портал

В космологии , A статической Вселенной (также упоминается как стационарной , бесконечной , статической бесконечной или статической вечной ) представляет собой космологическая модель , в которой Вселенная является как пространственно и во времени бесконечно, и пространство не является ни расширяется и не сжимается. Такая вселенная не имеет так называемой пространственной кривизны ; то есть «плоский» или евклидов . Статическая бесконечная Вселенная была впервые предложена английским астрономом Томасом Диггесом (1546–1595).

В отличие от этой модели, Альберт Эйнштейн в 1917 году в своей статье « Космологические соображения в общей теории относительности» предложил бесконечную во времени, но пространственно конечную модель в качестве своей любимой космологии .

После открытия отношения красного смещения к расстоянию (выведенного обратной корреляцией яркости галактики с красным смещением) американскими астрономами Весто Слайфером и Эдвином Хабблом астрофизик Жорж Леметр интерпретировал красное смещение как свидетельство всемирного расширения и, следовательно, Большого взрыва , тогда как швейцарцы астроном Фриц Цвикки предположил, что красное смещение было вызвано тем, что фотоны теряли энергию при прохождении через материю и / или силы в межгалактическом пространстве. Предложение Цвикки получило название « усталый свет » — термин, изобретенный главным сторонником Большого взрыва Ричардом Толменом .

Содержание

Вселенная Эйнштейна

В течение 1917 года Альберт Эйнштейн добавил положительную космологическую константу к своим уравнениям в общей теории относительности , чтобы противодействовать привлекательные эффекты гравитации на обычной материи, которая в противном случае вызвать статическую, пространственно конечную Вселенную в любой коллапс или расширяться вечно . Эта модель Вселенной стала известна как Мир Эйнштейна или статическая вселенная Эйнштейна .

Эта мотивация исчезла после предложения астрофизика и римско-католического священника Жоржа Лемэтра о том, что Вселенная кажется не статичной, а расширяющейся. Эдвин Хаббл исследовал данные наблюдений, сделанных астрономом Весто Слайфер, чтобы подтвердить связь между красным смещением и расстоянием , которая составляет основу современной парадигмы расширения , введенной Леметром. По словам Джорджа Гамова, это побудило Эйнштейна объявить эту космологическую модель, и особенно введение космологической постоянной, его «самой большой ошибкой».

Статическая Вселенная Эйнштейна замкнута (т.е. имеет гиперсферическую топологию и положительную пространственную кривизну) и содержит однородную пыль и положительную космологическую постоянную с точным значением , где — постоянная тяготения Ньютона, — плотность энергии вещества во Вселенной и — скорость свет . Радиус кривизны пространства Вселенной Эйнштейна равна Λ E знак равно 4 π г ρ / c 2 <\ displaystyle \ Lambda _ = 4 \ pi G \ rho / c ^ <2>> г <\ displaystyle G> ρ <\ displaystyle \ rho> c <\ displaystyle c>

р E знак равно Λ E — 1 / 2 знак равно c 4 π г ρ . <\ displaystyle R_ = \ Lambda _ ^ <- 1/2>= >>.>

Вселенная Эйнштейна является одним из решений Фридмана уравнения поля Эйнштейна для пыли с плотностью , космологической постоянной и радиусом кривизны . Это единственное нетривиальное статическое решение уравнений Фридмана. ρ <\ displaystyle \ rho> Λ E <\ displaystyle \ Lambda _ > р E <\ displaystyle R_ >

Поскольку Вселенная Эйнштейна вскоре была признана нестабильной по своей природе, в настоящее время от нее отказались как от жизнеспособной модели Вселенной. Она нестабильна в том смысле, что любое небольшое изменение значения космологической постоянной, плотности материи или пространственной кривизны приведет к тому, что Вселенная либо расширится и ускорится навсегда, либо снова схлопнется до сингулярности.

После того, как Эйнштейн отказался от своей космологической постоянной и принял модель расширяющейся Вселенной Фридмана-Лемэтра, большинство физиков двадцатого века предположили, что космологическая постоянная равна нулю. Если это так (при отсутствии какой-либо другой формы темной энергии ), расширение Вселенной будет замедляться. Однако после того, как в 1998 году Сол Перлмуттер , Брайан П. Шмидт и Адам Г. Рисс представили теорию ускоряющейся Вселенной , положительная космологическая постоянная была возрождена как простое объяснение темной энергии .

В 1976 году Ирвинг Сигал возродил статическую Вселенную в своей хронометрической космологии . Подобно Цвикки, он приписал красное смещение далеких галактик искривлению космоса. Хотя он утверждал, что это подтверждается астрономическими данными, другие находят результаты неубедительными.

Требования статической бесконечной модели

Чтобы статическая модель бесконечной Вселенной была жизнеспособной, она должна объяснить три вещи:

Во-первых, он должен объяснить межгалактическое красное смещение . Во-вторых, он должен объяснить космическое микроволновое фоновое излучение . В-третьих, он должен иметь механизм для воссоздания материи (особенно атомов водорода ) из излучения или других источников, чтобы избежать постепенного «истощения» Вселенной из-за преобразования вещества в энергию в звездных процессах . Без такого механизма Вселенная состояла бы из мертвых объектов, таких как черные дыры и черные карлики .

Источник

Все за сегодня

Политика

Экономика

Наука

Война и ВПК

Общество

ИноБлоги

Подкасты

Мультимедиа

Забытая модель вселенной, предложенная Эйнштейном

В 1917 году Альберт Эйнштейн поразил физический мир, опубликовав общую теорию относительности, в которой он описал гравитацию как геометрическое свойство пространства-времени. Это сразу же поставило вопрос о структуре вселенной в целом, из которого развилась современная космология.

В течение нескольких следующих лет многие ученые разрабатывали различные модели структуры пространства-времени. Этим занимались и русский физик Александр Фридман, и голландский математик Виллем де Ситтер (Willem de Sitter), и бельгийский священник Жорж Леметр (Georges Lemaitre). В этой дискуссии Эйнштейн принимал сравнительно мало участия, ограничившись несколькими важными репликами.

В то время было принято считать, что вселенная находится в стабильном состоянии — не расширяется и не сокращается. Поэтому Эйнштейн ввел в свою модель космологическую постоянную, которая могла регулироваться, чтобы вселенная не расширялась и не сокращалась.

Однако у головоломки отсутствовала ключевая часть. Примерно тогда же Эдвин Хаббл (Edwin Hubble) начал публиковать данные, согласно которым видные астрономам «островные вселенные» или галактики были намного дальше звезд и стремительно удалялись от нас. Его вывод, кардинально изменивший наши представления о мире, заключался в том, что вселенная расширяется.

Ведущие физики того времени сразу же осознали значимость открытия Хаббла. Если он был прав, модель вселенной нужно было менять.

В результате в 1932 году Эйнштейн и де Ситтер опубликовали новую модель, в рамках которой они отказались от космологической постоянной, позволив вселенной расширяться. В дальнейшем эта модель стала для космологического сообщества основной «рабочей лошадкой».

Сейчас Кормак O’Раферти (Cormac O’Raifeartaigh) и Брендан Макканн (Brendan McCann) из ирландского Уотефордского института технологии продемонстрировали важный этап продвижения Эйнштейна к этой модели, впервые переведя малоизвестную статью создателя теории относительности, написанную на год раньше работы 1932 года.

В этой статье, озаглавленной «Zum kosmologischen Problem der allgemeinen Relativitätstheorie» («К космологической проблеме общей теории относительности»), Эйнштейн предлагает модель вселенной, которая сначала расширяется, а потом сокращается. Этот процесс начинается с сингулярности и ею же заканчивается. Данная модель также важна, потому что она впервые придает космологической постоянной нулевое значение.

Сперва O’Раферти и Макканн обсуждают исторический контекст статьи. Эйнштейн, по-видимому, написал ее после своего визита в США, продолжавшегося три месяца. Большую часть этого времени он провел в Принстоне, но также успел съездить к Хабблу, чтобы обсудить его открытия.

Интересно, что в своей статье Эйнштейн постоянно пишет фамилию Хаббла с ошибкой. По мнению авторов, это доказывает, что он был плохо знаком с работами американского астронома. В статье также отсутствует ряд важных ссылок, вероятно, пропущенных в спешке — O’Раферти и Макканн считают, что Эйнштейн написал ее всего за четыре дня.

Модель, которую Эйнштейн опробует в статье, носит явно переходный характер. Скажем, она предполагает положительную кривизну пространства-времени. Это было необходимым элементом эйнштейновской модели стабильной вселенной, однако позднее оказалось необязательным в рамках расширяющейся модели, которая могла иметь как положительную кривизну, так и отрицательную или нулевую. О возможности последнего Эйнштейн и де Ситтер писали годом позже.

Один из наиболее интересных аспектов статьи связан с попыткой Эйнштейна на основании своей модели вычислить размер вселенной, который он оценивает в 10^8 световых лет или 9,5×10^25 сантиметров в радиусе (на несколько порядков меньше, чем по современным оценкам).

В связи с этим он оценивает возраст вселенной примерно в 10 миллиардов лет. Согласно современному консенсусу, вселенной около 14 миллиардов лет.

Как отмечают O’Раферти и Макканн, непонятно, на чем основана оценка Эйнштейна. Они предполагают, что в ее основе лежат некие расчеты Фридмана. Они также указывают, что в спешке Эйнштейн допустил в расчетах ряд ошибок.

«Эйнштейн здесь выглядит, скорее, увлекающимся космологом, чем ученым, пытающимся показать совместимость своей величайшей теории с поразительными новыми астрономическими наблюдениями», — отмечают они.

Это интересный материал не только об эволюции взглядов Эйнштейна на природу вселенной, но и о личности самого Эйнштейна. Кто из нас не работал второпях и потом не замечал ошибок в своей работе?

Заметим, что после совместной работы 1932 года с де Ситтером Эйнштейн почти не проявлял интереса к космологии, предпочитая заниматься не удавшимися в итоге попытками объединить относительность с квантовой теорией.

Эйнштейн один из самых обсуждаемых и изученных исследователей в истории. Поэтому крайне странно, что находятся его работы, которые до сих пор не были переведены на английский. Однако именно это и делает перевод O’Раферти и Макканна ценным добавлением к корпусу материалов об этом удивительном человеке.

Материалы ИноСМИ содержат оценки исключительно зарубежных СМИ и не отражают позицию редакции ИноСМИ.

Источник