Материя во вселенной однородна

Материя во вселенной однородна

Данные нового исследования группы галактик, опубликованного в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, могут положить конец дискуссии об однородности или фрактальности распределения материи во Вселенной: оно однородно в масштабах крупнее 300 млн световых лет.

Уже более ста лет известно, что звёзды группируются в звёздные скопления, а те — в галактики; чуть позже были открыты также скопления и сверхскопления галактик. А потому возник соблазн распространить предложение о существовании таких структур на всю видимую Вселенную. Открытие Великой стены Слоуна подбросило аргументов сторонникам такой точки зрения: объект в 1,37 млрд световых лет занимал одну шестидесятую диаметра наблюдаемой Вселенной; выходит, заявляют они, Вселенная в целом заполнена материей неоднородно!

Существующая космологическая модель базируется на эйнштейновских уравнениях, подразумевающих, что на самых больших масштабах распределение материи во Вселенной всё же однородно. Если же принять противоположную точку зрения, то всей космологической модели потребуется серьёзнейшая ревизия. Так неужели структура Вселенной близка к фракталам, а наше представление о тёмной энергии зиждется на глубоко ошибочных догадках?

Данные из свежего исследования ряда галактик, отчёт о котором опубликован в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society , возможно, положат конец этой периодически возобновляющейся дискуссии.

Авторы исследования — Мораг Скримджер и её коллеги из Международного центра радиоастрономических исследований и Университета Западной Австралии в Перте — работали с 3,9-метровым Англо-австралийским телескопом , расположенным в Обсерватории Сайдинг-Спринг . Учёные выяснили, что при рассмотрении Вселенной на масштабах более 350 млн световых лет материя в ней распределена очень равномерно, с весьма слабыми признаками фрактального распределения. Результаты весьма значимы, поскольку при общем диаметре наблюдаемой Вселенной в 93 млрд световых лет обнаружение однородного распределения уже на масштабах менее 1 к 300 практически исключает возможность выявления какой-либо неоднородности в наблюдаемой Вселенной в целом.

«Мы использовали результаты исследования WiggleZ, которое включает в себя более 200 000 галактик, находящихся в пространстве объёмом около трёх миллиардов кубических световых лет, — отмечает г-жа Скримджер. — Таким образом, это крупнейшая работа, когда-либо проводившаяся для такого измерения Вселенной в крупном масштабе».

Несмотря на консервативные выводы, исследование очень нужно астрономии: его итоги означают, что использовавшиеся в последние десятилетия инструменты изучения космоса адекватны поставленным задачам. Обнаружение фрактальных структур во вселенских масштабах заставило бы пересмотреть космологические теории, с неизбежным построением целого ряда новых гипотез, проверка которых заняла бы значительное время.

«Всё наше видение Вселенной, даже то, как мы интерпретируем свет, доходящий до нас от звёзд и галактик, было бы подвержено [пересмотру], если бы Вселенная не была однородной в крупном масштабе. Благодаря анализу того, как распределены в пространстве изученные при помощи WiggleZ галактики в масштабах до 930 млн световых лет, мы обнаружили, что их распределение очень близко к гомогенному — а значит, никаких крупномасштабных скоплений там нет. Так что мы с высокой степенью уверенности можем сказать, что наша картина Вселенной в больших масштабах корректна», — заключает г-жа Скримджер.

Вот, кстати, краткое изложение ею своих взглядов на проблему (если вас смущает некоторый акцент, активируйте титры):

С препринтом работы можно ознакомиться здесь .

Но, как и в любой развивающейся науке, даже самое убедительное астрономическое исследование можно парировать множеством контраргументов. Поэтому нетрудно предсказать «выпады» сторонников гипотезы о фрактальном распределении материи. Существуют теории , согласно которым Вселенная в целом примерно в 10 23 больше наблюдаемой Вселенной, и тогда «крупный масштаб» вообще недоступен наблюдениям с Земли, по крайне мере в обозримом будущем. С другой стороны, есть и обратные теории, включая ту, что истинная Вселенная меньше наблюдаемой, а свет галактик на окраине этой видимой части мироздания представляет собой повторы изображений более близких галактик, принесённые к нам светом, «обогнувшим» всю Вселенную (возможно, даже не один раз)…

Источник

Квантованность микромира. Однородная материя

Квантованность микромира. Однородная материя.

Мы с Вами, уважаемый читатель, на данный момент накопили необходимое количество знаний, чтобы ответить на вопрос, что такое «квантованность». Физики назвали теорию о микромире квантовой механикой, но не объяснили, что стоит за этим странным термином. Раз до сих пор существует пробел в волновой квантовой механике, то ответим на вопрос с позиций вихревой квантовой механики.
Рассуждения физиков на тему «квантованности» сводится к порциальному излучению квантов света. Но почему таким свойством обладает микромир, вопрос остается открытым, по-видимому, физиков это мало интересует.
Если рассмотреть теорию «эфиродинамика» В.А. Ацюковского, то вихри эфира представлены, как обычные газовые вихри атмосферы Земли. Академиком построены эпюры распределения частиц газа внутри тороидального вихря. Однако автора такая картина не устраивала по многим причинам. Поэтому был задан вопрос В.А. Ацюковскому о возможном движении газа в теле вихря, как целой молекулы, то есть все частицы среды двигаются «строем», «ровными рядами». На вопрос «о молекуле», уважаемый Владимир Акимович ответил, что это сложная задачи газовой динамики, которую, по-видимому, не решить в ближайшее время.
После того, как стало ясно, как устроена материя, ответ на поставленный вопрос пришел автоматически.
Был задан следующий вопрос: сколько слоев амеров помещается в керне протона при плотной упаковке? Расчет вначале удивил, но затем нашёл своё обоснование. Оказалось, что в керне протона помещается ровно один слой амеров! Существуют небольшие промежутки между амерами, которые объясняются зарядом амеров. Стало понятно, почему все протоны имеют одинаковую массу, энергию и размеры — количество амеров в керне протона строго ограничено! Стало понятно, почему фотоны одной энергии квантованы. Стало понятно, почему все элементарные частицы строго квантованы. После этого удивительного результата было рассчитано количество гравитонов в керне вихря амера. Результат оказался предсказуемым, в теле вихря амера помещается ровно один слой гравитонов! Оказалось, что и у гравитонов есть свой заряд!
После этих удивительных результатов автором было разработано обоснование, которое указывало на то, что только однослойные вихри микромира могут существовать. Невозможно существование многослойных вихрей микромира.
В этой однослойной форме существования вихрей материи и заложен феномен «квантованности» микромира.
Однослойная модель вихрей элементарных частиц говорит о том, что протон, электрон и т. д. — пустотелые вихри. Поэтому фундаментальные формулы, лежащие в основе теории вихревой квантовой механики, корректно применимы и правильно описывают «полый цилиндр» вихрей микромира. Вся масса и энергия элементарных частиц располагаются в их керне.
Далее открывается еще одно удивительное свойство вихрей микромира.
В вихрях микромира «присутствует» только кинетическая энергия, поэтому все вихри «холодные». Температура вихрей близка к абсолютному нулю!
А далее автор рассчитал параметры «черной дыры» нашей галактики и пришел к еще одному интересному выводу.
Стенка керна «черной дыры» состоит из плотно упакованных протонов. Количество слоев более 1,5 * 10^11степени (единиц).
То есть «черные дыры» — это пустотелые вихри, но не квантованные. Если обратиться к «научным» фантазиям великого идеалиста современности Стивена Хокинга, то его мыслимый эксперимент падения астронавта на «черную дыру», не выдерживает критики. Астронавта не разрывает континуум «пространство — время», а он «разбивается» о твердую стенку «черной дыры», если ему удастся участвовать в рискованном эксперименте. «Черные дыры» не квантованы, как считает Стивен Хокинг, поэтому они не испаряются (если придерживаться его трактовки). Вообще вихри микромира не испаряются, хотя они квантованы. Об этом мы поговорим ниже, когда будем рассматривать основной вопрос философии — «вечное движение материи и ее формы существования».
Сделаем очередной философский вывод.
Протоны (нуклоны) являются продуктом своей среды (которую мы установим далее).
Раз протоны строго квантованы, то среда однородна. Это значит, что среда в любой точке Вселенной однородна. Это значит, что не существует никакого расширяющегося пространства. Это значит, что материя бесконечна и однородна!

Источник

Что такое темная материя? Частицы или нет?

Все, что мы когда-либо наблюдали во Вселенной, от материи до излучения, можно разложить на малейшие составляющие. Все в этом мире состоит из атомов, которые состоят из нуклонов и электронов, а нуклоны делятся на кварки и глюоны. Свет тоже состоит из частиц: фотонов. Даже гравитационные волны, в теории, состоят из гравитонов: частиц, которые мы однажды, если повезет, найдем и зафиксируем. Но что с темной материей? Косвенные доказательства ее существования невозможно отрицать. Но должна ли она также состоять из частиц?

Галактика — это настоящее хранилище тайн. Но их надо разгадывать.

Мы привыкли считать, что темная материя состоит из частиц, и безнадежно пытаемся их обнаружить. Но что, если мы ищем не то и не там?

Если темную энергию можно интерпретировать как энергию, присущую самой ткани пространства, может ли быть так, что “темная материя» также является внутренней функцией самого пространства – тесно или отдаленно связанной с темной энергией? И что вместо темной материи гравитационные эффекты, которые могли бы объяснить наши наблюдения, будут больше обусловлены «темной массой»?

Что ж, специально для вас физик Итан Зигель разложил по полочкам наши теоретические подходы и возможные варианты развития событий.

Одна из самых интересных особенностей Вселенной заключается в соотношении один к одному между тем, что есть во Вселенной, и тем, как меняется скорость расширения с течением времени. Благодаря множеству тщательных измерений многих разрозненных источников – звезд, галактик, сверхновых, космического микроволнового фона и крупномасштабных структур Вселенной – мы смогли измерить и то и другое, определив, из чего состоит Вселенная. В принципе, есть много разных представлений о том, из чего может состоять наша Вселенная, и все они по-разному влияют на космическое расширение.

Благодаря полученным данным, теперь мы знаем, что Вселенная сделана из следующего:

• 68% темной энергии, которая остается при постоянной плотности энергии даже при расширении пространства;
• 27% темной материи, которая проявляет гравитационную силу, размывается по мере увеличения объема и не дает измерить себя при помощи любой другой известной силы;
• 4,9% обычной материи, которая проявляет все силы, размывается по мере увеличения объема, сбивается в комки и состоит из частиц;
• 0,1% нейтрино, которые проявляют гравитационное и электрослабое взаимодействия, состоят из частиц и сбиваются вместе, только когда замедляются достаточно, чтобы вести себя подобно материи, а не излучению;
• 0,01% фотонов, которые проявляют гравитационные и электромагнитные воздействия, ведут себя как излучение и размываются как по мере увеличения объема, так и при растяжении длин волн.

Со временем эти различные компоненты становятся относительно более или менее важными, а это процентное соотношение представляет, из чего сегодня состоит Вселенная.

Темная энергия, как следует из лучших наших измерений, обладает одинаковыми свойствами в любой точке пространства, во всех направлениях космоса и во все эпизоды нашей космической истории. Другими словами, темная энергия одновременно гомогенна и изотропна: она везде и всегда одинакова. Насколько мы можем судить, темной энергии не нужны частицы; она запросто может быть свойством, присущим ткани пространства.

Но темная материя принципиально другая.

Задав вопрос, главное получить на него ответ.

Чтобы сформировалась структура, которую мы видим во Вселенной, особенно в больших космических масштабах, темная материя должна не только существовать, но и собираться вместе. У нее не может быть одинаковой плотности повсюду в пространстве; скорее, она должна концентрироваться в регионах повышенной плотности и должна иметь меньшую плотность, либо вообще отсутствовать, в регионах пониженной плотности. Мы можем фактически сказать, сколько всего вещества находится в различных областях пространства, руководствуясь наблюдениями. Вот три наиболее важных из них:

Подписывайтесь на наш канал в Яндекс Дзен. Там можно найти много всего интересного, чего нет даже на нашем сайте.

Спектр мощности материи. Нанесите на карту материю во Вселенной, посмотрите, на каких масштабах она соответствует галактикам, – то есть с какой вероятностью вы найдете другую галактику на определенном расстоянии от той галактики, с которой вы начинаете, – и изучите результат. Если бы Вселенная состояла из однородного вещества, структура была бы смазанной. Если бы во Вселенной была темная материя, которая не собралась достаточно рано, структура в небольших масштабах была бы разрушена. Спектр мощности энергии говорит нам, что приблизительно 85% материи во Вселенной представлено темной материей, которая серьезно отличается от протонов, нейтронов и электронов, и эта темная материя родилась холодной, либо же ее кинетическая энергия сопоставима с массой покоя.

Гравитационное линзирование. Взгляните на массивный объект. Допустим, квазар, галактику или скоплений галактик. Посмотрите, как фоновый свет искажается присутствием объекта. Поскольку мы понимаем законы тяготения, которЫЕ регулируются общей теорией относительности Эйнштейна, то, как искривляется свет, позволяет нам определить, сколько массы присутствует в каждом объекте. Посредством других методов мы можем определить количество массы, которое присутствует в обычном веществе: звезды, газ, пыль, черные дыры, плазма и пр. И снова мы находим, что 85% материи представлено темной материей. Более того, она распределена более диффузно, облачно, чем обычная материя. Это подтверждается слабым и сильным линзированием.

Космический микроволновый фон. Если вы посмотрите на оставшееся свечение излучения Большого Взрыва, вы обнаружите, что оно примерно равномерное: 2,725 Kво всех направлениях. Но если взглянуть пристальнее, можно обнаружить, что в масштабах от десятков до сотен микрокельвинов наблюдаются крошечные дефекты. Они рассказывают нам несколько важных вещей, включая энергетические плотности обычной материи, темной материи и темной энергии, но самое главное – они говорят нам, насколько однородной была Вселенная, когда ей было всего 0,003% от ее нынешнего возраста. Ответ таков, что самый плотный регион был всего на 0,01% плотнее наименее плотного региона. Другими словами, темная материя начала с однородного состояния и по мере течения времени сбилась в комки.

Разгадка тайн Вселенной даст новые возможности для развития нашей планеты.

Объединяя все это, мы приходим к выводу, что темная материя должна вести себя как жидкость, наполняющая Вселенную. Эта жидкость обладает пренебрежимо малым давлением и вязкостью, реагирует на давление излучения, не сталкивается с фотонами или обычным веществом, была рождена холодной и нерелятивистской и сбивается в кучу под действием собственной гравитации с течением времени. Она определяет формирование структур во Вселенной на самых больших масштабах. Она высоко неоднородна, и величина ее неоднородности растет со временем.

Чтобы не пропустить ничего интересного из мира высоких технологий, подписывайтесь на наш новостной канал в Telegram. Там вы узнаете много нового.

Вот что мы можем сказать о ней в больших масштабах, поскольку они связаны с наблюдениями. На малых масштабах мы можем лишь предполагать, не будучи уверенными сполна, что темная материя состоит из частиц со свойствами, которые заставляют ее вести себя таким образом на больших масштабах. Причина, по которой мы это предполагаем, состоит в том, что Вселенная, насколько нам известно, состоит из частиц в основе своей, да и все. Если ты вещество, если у тебя есть масса, квантовый аналог, то ты неизбежно должен состоять из частиц на определенном уровне. Но пока мы не нашли эту частицу, мы не имеем права исключать другие возможности: например, что это некое жидкое поле, которое состоит не из частиц, но влияет на пространство-время так, как должны были бы частицы.

Если взяться за вопросы неизведанного, на них можно ответить.

Вот почему так важно предпринимать попытки прямого обнаружения темной материи. Подтвердить или опровергнуть фундаментальную составляющую темной материи в теории невозможно, только на практике, подкрепив наблюдениями. По всей видимости, темная материя никак не связана с темной энергией.

Состоит ли она из частиц? Пока мы не найдем их, мы можем только догадываться. Вселенная проявляет себя как квантовая по своей природе, когда речь заходит о любой другой форме материи, поэтому разумно предположить, что темная материя будет такой же.

Новости, статьи и анонсы публикаций

Свободное общение и обсуждение материалов

Космические аппараты «Вояджеры» и «Пионеры», запущенные с Земли в 1970-х годах, по-прежнему следуют своими путями, которые вывели их за пределы Солнечной сис…

С самого момента их открытия, около 10 лет назад, быстрые дискретные радиоимпульсы не перестают удивлять ученых. Эти межгалактические всплески радиоизлучений…

Мне очень нравится идея о существовании параллельных вселенных. Из-за последних событий в мире, связанных с пандемией CoVID-19, я особенно часто думаю о том,…

Источник