Объясните простыми словами, как вселенная может «расширяться» и «ускоряться»?
Как понять этот феномен?
Чтобы понять феномен, нужно понять, как он был обнаружен.
Расширение Вселенной было обнаружено астрономическими наблюдениями за удаленными объектами — галактиками. Спектральный анализ, который на тот момент уже широко использовался в астрономии, показал, что свет от этих галактик смещен в красную область. Следовательно, галактики от нас удаляются. Следовательно, раньше эти галактики были ближе. Интересно, что на какую удаленную галактику ни посмотри, все они без исключения смещены в красную область. Т.е. все окружающие галактики удаляются от нас. Следовательно, раньше все галактики были ближе друг к другу. Следовательно, Вселенная расширяется.
Доведя эти рассуждения до логического конца (а точнее, начала), мы автоматически придем к идее Большого взрыва.
Впрочем, сам факт того, что галактики разлетаются друг от друга, еще не говорит о том, что Вселенная расширяется сама по себе. Может они в бесконечной пустоте разлетаются? При чем тут тогда Вселенная и ее расширение?
Так вот, оказывается, если заглянуть телескопом еще чуть дальше — ну как «чуть». сильно дальше — то вместо галактик мы увидим практически равномерное микроволновое излучение по всему небу. Это первичные фотоны, выпущенные спустя примерно 350,000 лет после Большого взрыва долетают до нас с огромным опозданием (13,7 млрд. лет) и с не менее впечатляющим красным смещением, которое сдвинуло их аж в микроволновую область частот.
И вот как раз это реликтовое (т.е. древнее) микроволновое излучение и есть ключевое подтверждение теории Большого взрыва, а также того факта, что именно сама Вселенная расширяется, а не просто разлетаются галактики. Ведь если бы просто галактики разлетались в пустоте вечно, то мы бы увидели именно сформированные галактики в микроволновом спектре, а не просто равномерный фон. А если бы разлет галактик был ограничен во времени, то мы бы и вовсе за гранью определенного расстояния не видели ничего.
Как именно расширяется Вселенная? Тут простыми словами не получится. Суть в том, что увеличивается метрика пространства (не путать с числом измерений) — грубо говоря, пространства становится больше. «Грубо говоря» — потому что, если Вы скажете физику, что пространства становится больше, то он Вам очень грубо ответит. Но для нас с Вами такого описания достаточно. Можно еще такую аналогию представить (с точки зрения физика тоже кривую, конечно): резиновая простыня, с приклеенными к ней горошинами-галактиками. Растягиваем простыню — горошины разбегаются.
Что касается ускорения. Тут все немного проще. Наблюдение за удаленными галактиками показало, что красное смещение дальних галактик больше, чем ближних. Или по-простому: далекие галактики удаляются от нас быстрее, чем ближайшие к нам. Отсюда следует, что Вселенная не просто расширяется, а расширяется ускоренно. Т.е. в каждый момент времени Вселенная расширяется немного больше, чем в предшествующий момент. Скорость расширения характеризуется постоянной Хаббла, который как раз и ответственен за открытие факта расширения Вселенной.
Источник
Какова вероятность, что наша Вселенная создана искусственно? С точки зрения здравого смысла.
Автор вопроса считает этот ответ лучшим
Чтобы считать вероятности, нужно обладать информацией. В противном случае все наши предположения не имеют никакого смысла и в общем случае даже могут противоречить друг другу, что мы и наблюдаем в ответах.
Однако с точки зрения здравого смысла вводить некого создателя нет необходимости. Смотрите.
Мы, люди, наблюдаем Вселенную с помощью разнообразных технических методов. Мы видим Солнце и солнечную систему. Мы довольно точно описали нашу собственную галактику и классифицировали миллионы звезд в ней, многие из которых похожи на Солнце. Мы обнаружили, что в обозримой Вселенной таких галактик миллиарды. Мы также знаем, что Вселенная расширяется. Соединив эти знания вместе, мы можем вывести гипотезу о происхождении Вселенной, а затем попытаться найти вокруг подтверждения этой гипотезы. Вот примерно все это и осуществлялось астрономами, физиками и космологами в течение последних нескольких сотен лет. В результате появилась теория Большого взрыва, которая хорошо описывает эволюцию Вселенной и имеет массу наблюдательных подтверждений.
А раз так, то выдумывая создателя, мы вынуждены предполагать, что он создавал Вселенную, пользуясь именно этим механизмом, реальность которого многократно проверена и достоверно установлена. В противном случае нам придется отвергнуть знания человечества за последние 500 лет, как минимум. Даже Папа Римский не решился идти против фактов.
Однако введение такого создателя никакой новой информации нам не дает. Вселенная, созданная создателем с помощью Большого взрыва, ничем не отличается от Вселенной, которая в результате Большого взрыва появилась сама по себе. В ней действуют ровно те же законы. И тогда вопрос: а зачем вводить создателя?
Конечно, такая логика рассуждений не означает автоматически, что Вселенную никто не мог создать. Но само это предположение абсолютно ненаучно. Его нельзя изучать. Его нельзя подтвердить или опровергнуть. И оно не дает людям ровным счетом ничего. В него можно только верить.
А вера — это личное дело каждого и от вероятностей никак не зависящее. Хотите верить — верьте.
Источник
Относительно чего расширяется Вселенная?
Понятно, что вопрос — троллинг, и никаких ответов автор не ждет. Однако есть вероятность, что ответ увидят и другие люди, поэтому попробую ответить для них.
Во-первых, начнем с того, что сам вопрос содержит в себе неявное предположение, что расширение обязательно должно быть относительно чего-то еще. Тогда как на самом деле это вовсе не обязательно. Расширяться можно относительно своих собственных размеров в прошлом.
Во-вторых, факт расширения Вселенной установлен Эдвином Хабблом. Закон расширения записывается так: u=H*r. Здесь u — это скорость некой галактики относительно условного начала координат, r — расстояние до нее, а H — постоянная Хаббла. Наблюдения за галактиками показали, что закон справедлив. Очень просто: чем дальше галактика от выбранной системы отсчета, тем быстрее она движется.
Однако при чем тут расширение Вселенной? Может, это просто галактики разбегаются от Земли и Земля — это действительно центр Вселенной? Фокус в том, что если закон Хаббла перенести в другую систему отсчета, то его форма не поменяется. Из чего следует, что любой наблюдатель в любой связанной с ним системе отсчета будет видеть ту же самую картину расширения Вселенной. Из чего, в свою очередь, следует, что это не галактики разбегаются от Земли, а именно Вселенная как целое расширяется. Как изюминки в кексе, который поднимается в духовке, разбегаются друг от друга. Как разбегаются точки на поверхности надуваемого шарика. Для пуристов уточняю: это аналогия, и она ложная.
Далее. Если речь именно о расширении Вселенной, а не о движении галактик в разные стороны, то должны наблюдаться некоторые следствия. В стационарной Вселенной, где движутся галактики, их оптическое изображение определяется пришедшим к нам светом. Однако из закона расширения (см. выше) следует, что чем дальше галактика, тем быстрее она должна двигаться. В стационарной Вселенной это означает, что сильно удаленные галактики должны были бы двигаться со скоростью выше скорости света, что невозможно. А вот в расширяющейся Вселенной наблюдаемая скорость убегания (скорость рецессии), измеренная по величине космологического красного смещения галактик, вполне может превышать скорость света! Ведь в данном случае ни о каком реальном движении галактик речь не идет — расширяется сама Вселенная. И астрономические наблюдения показывают именно такую картину. Так, объекты с красным смещением z>=10 убегают от нас со скоростью рецессии около 2c.
И вновь вернемся к относительности расширения. Относительно чего расширяется Вселенная? Ответ ищем в той же космологии. Дело в том, что если оценить суммарную плотность вещества во Вселенной, и сравнить ее с критическим значением плотности, полученной из решения Фридмана для изотропной Вселенной, то окажется, что наблюдаемая сейчас плотность Вселенной в точности равна критической вплоть до точности измерений, доступной на сегодняшний день. Критическая плотность вычисляется по этой формуле:
Из соотношения плотности и критической плотности можно сделать вывод о пространственной кривизне Вселенной. Если плотность больше критической, то Вселенная — сфера. Если меньше — гипербола (седловидное пространство). Если они равны, то Вселенная плоская. А они равны. Таким образом, кривизна пространства близка к нулю, из чего следует, что с высокой вероятностью Вселенная плоская и не замкнутая. А значит представляет собой евклидово пространство. Поэтому вопрос расширения Вселенной правомерно свести к любой простой аналогии в обычном евклидовом пространстве, как это уже сделали другие отвечающие. Действительно: нас ведь не удивляет, что евклидово пространство можно расширять бесконечно. И вопрос куда оно расширяется или относительно чего тоже не возникает.
а) Расширение Вселенной — это весьма надежно установленный факт.
б) Вопрос, относительно чего расширяется Вселенная, лишен смысла, потому что пространственная геометрия Вселенной не подразумевает какого-либо абсолюта, с которым размеры Вселенной следует сравнивать.
в) Тем не менее, упрощение вида «Вселенная расширяется относительно самой себя в прошлом, с точки зрения любого произвольного наблюдателя» вполне адекватно отвечает на вопрос.
Источник
Расширяюсь как вселенная футболка
В 1929 году астроном Хаббл обнаружил, что чем дальше от нас находятся космические объекты, тем больше красное смещение. В соответствии с этим фактом он сделал ложное открытие, что наша Вселенная расширяется. Вселенная – это та часть пространства, которое мы можем увидеть, почувствовать, получить от него сигнал.
Но теория расширяющейся вселенной противоречит закону о ее однородности. Ведь если в одном месте вселенной возникает вакуум, туда немедленно устремляется вещество из других областей и заполняет его. Как в область пониженного давления. Но это, конечно, слабый аргумент. Неоднородности обязательно присутствуют. Правда не в таких количествах. Кроме того, почему нет других расширяющихся вселенных?
Поэтому в соответствии с утверждением Хаббла о разбегающейся Вселенной начали строить объяснение существованием темной материи. А также о том, что само вещество может появляться ниоткуда, из пустоты. Все для того, чтобы его плотность сохранялась во Вселенной. Иначе однородности приходит конец. Разберемся, почему утверждение о расширении Вселенной ложно.
Измерение скорости по доплеровскому смещению
Если мы измеряем относительное движение тел, то в отсутствии сильной гравитации скорость сближения и расхождения пропорциональна доплеровскому смещению. На этом эффекте работают радары измерения скорости.
Что же происходит со светом при воздействии на него сильного гравитационного поля? По учению Эйнштейна свет отклоняется при прохождении мимо массивных объектов.
Свет, пройдя мимо солнца изгибается. мы видим звезду совсем не там, где она расположена на самом деле.
Что же будет со светом, если он выходит из массивного тела? Когда сила тяжести направлена противоположно направлению излучения. Да то же самое. Гравитация воздействует на свет и забирает часть его энергии. А энергия фотона пропорциональна его частоте.
ν – частота фотона.
При уменьшении энергии происходит доплеровский сдвиг ее частоты. Он направлен в красную и инфракрасную область, т.е. происходит снижение частоты (увеличение длины) волны. Потому что чем больше энергии у фотона заберет гравитация, тем меньше станет его частота. Таким образом, чем больше звезда, тем больше сдвиг.
Таким образом, сдвиг спектра в красную сторону происходит и в случае удаления, и за счет гравитации. Но от притяжения сдвиг есть всегда, а от удаления в 50%. Да и то максимум смещения будет, если вектор скорости направлен от нас по прямой.
Почему красное смещение больше с увеличением расстояния?
Какое излучение доходит до нас от удаленных объектов Вселенной? Конечно же от больших звезд и чем дальше они расположены, тем массивнее они должны быть, чтобы мы зарегистрировали его. От малых тел на таких расстояниях ничего не доходит. Особенно если они путешествовали несколько миллиардов световых лет. Потому и смещение большое. Причем оно может изменяться по мере путешествия фотонов. Если они пролетают мимо других массивных тел.
Можно ли реально измерить скорость разбегания галактик во вселенной, напичканной огромными скоплениями материи?
Для этого нужно исключить влияние гравитации. Как сделать, я не знаю. Она присутствует везде. Есть предположение, что никак. Наоборот, можно сделать предположение о массе источника излучения по данному сдвигу, но при этом считать, что ничто никуда не разбегается. Я не удивлюсь, что если влияние тяготения будут учитывать, окажется, что никакого разбегания Вселенной нет вообще. Вселенная однородна.
Нелинейная зависимость красного смещения
Сила гравитации F воздействует на энергию фотона нелинейно. Т.е. на удаляющийся фотон действует сила K*M/R² (R – расстояние, M – масса звезды). Энергия E, забранная у фотона, будет зависеть от расстояния, причем дифференциал энергии равен силе, умноженной на дифференциал расстояния dE=F*dR. Берем определенный интеграл от радиуса звезды r до расстояния до нее D
Подставляем граничные значения и получаем зависимость E=K2(1/D-1/r). Т.е. красное смещение из-за гравитации зависит от расстояния до объекта. Зависимость нелинейная. Но в пределе стремится к K2/r при D=∞. Т.е. на далеких расстояниях зависит в основном от радиуса и массы звезды.
Расстояние до звезд измеряют по яркости взрыва сверхновой звезды. Потому что яркость у них одинаковая, масса тоже. Но радиус разный в разные моменты от взрыва. И красное смещение от гравитации тоже разное. Только в самый момент взрыва радиус известен. Далее оболочка звезды взрывается и быстро расширяется. А ядро уплотняется.
Да еще есть и размытие смещения из-за взрыва, потому что части светящейся оболочки движутся в разных направлениях с большой скоростью. Очень сомнительно, что можно определить какую-то точную зависимость красного смещения от гравитации. Оно все время должно быть разным. Нам же сообщают о каких-то точных измерениях. Да еще и сравнивают измерения с другими сверхновыми. Значит, красное смещение от гравитации не учитывают.
Кстати, яркость объекта зависит от и от спектрального состава, т.е. от того же красного смещения. Поэтому при таких измерениях никакой линейности нет. Возможно поэтому из-за ошибки измерения получилось расширение вселенной с ускорением.
Почему физики поддерживают теорию, что вселенная расширяется?
Возникает справедливый вопрос. Зачем столько умных людей поддерживают бредовую идею с расширением вселенной?
Куда девать работающих над проблемой расширения Вселенной?
Во-первых, куда деваться ученым, с их работами, диссертациями, высокими должностями? Зачем они нужны, зачем им платить?
Ну допустим, что Вселенная однородна и не разлетается. Очень просто, обыденно, даже и поговорить не о чем. Никаких сенсаций и мифов о загадочной темной материи. С одной стороны расширение вселенной объясняют существованием темной материи. Мол из-за темной материи галактики отталкиваются. Но с другой стороны ею же объясняют и дополнительное притяжение в спиральных галактиках. Непонятная логика. Так отталкивает или притягивает? За что платить физикам?
А куда девать все их работы и псевдо открытия? Это же все коту под хвост. На объяснение несуществующего расширения работали целые институты. Их всех уволить, работы выбросить, званий лишить? На это никто в ближайшее время не пойдет.
Что такое вещество?
Физики уже завершили открытие практически всех элементарных частиц. И что дальше? Над чем им работать?
Хотя на самом деле там не паханное поле. Например, мы до сих пор не знаем, что такое электрон. Как он выглядит, его строение. Да вообще, что это такое? Знаем только некоторые его свойства. Второй парадокс. Эйнштейн как бы доказал, что масса и есть энергия в своей формуле
Но фотон, имеющий энергию, не имеет массы. Получается, что-то не так в формуле. Некоторые даже находят массу покоя у фотона, используя эту формулу. А другие пишут, что формула не действует для тел с нулевой массой. Но почему? Может потому что мы не знаем, что такое фотон?
Не знаем, как устроен атом. Если не считать примитивную и не выдерживающую никакой критики модель Резерфорда с его вращающимися электронами вокруг ядра. Но по какой-то неизвестной причине не излучающими электромагнитные волны. И зачем-то движущиеся по определенным орбитам на определенных уровнях. Но, похоже, что мы еще долго не узнаем о настоящем строении вещества, потому что тема очень сложная. Слава богу что с моделью Резерфорда уже покончено в современной физике.
И тут появляется глобальная идея про Вселенную, которая переворачивает наши представления о мире с ног на голову. Одни парадоксы. Мало того, что Вселенная расширяется, причем с ускорением. И тут уже каждый фантазирует, как хочет. Физики опять востребованы. Деньги текут рекой на исследования и статьи. Появляются новые идеи про темную материю, про возникновение вещества из пустоты и разную чертовщину. Жизнь, кажется, налаживается. Получается, что с точки зрения финансов и занятости это очень полезная идея.
Вопросы без ответа
Лучше бы товарищи ученые занялись ответом на вопросы:
- Насколько справедлив закон Ньютона всемирного тяготения для больших масс и сил и больших расстояний? Возможно его нужно модифицировать, как в теории относительности.
- Откуда взялось вещество или энергия во Вселенной?
- Почему такая концентрация вещества или энергии во Вселенной?
- Из-за чего общий заряд Вселенной равен 0?
- Почему именно такой баланс микрочастиц (электронов, протонов, нейтрино, кварков и др.), почему не сдвигается?
- Как любые частицы переходят друг в друга, например, излучение в элементарную частицу и наоборот?
Выводы
Если наша вселенная и расширяется, то не с такой скоростью и не с таким ускорением, как это интерпретировали по красному смещению. А значительно меньшими значениями.
Источник