Почему Вселенная плоская, а не сферическая?
Значение Большого взрыва очень часто неправильно понимают. Считается, что что-то взорвалось где-то, а затем взорванная часть расширилась до того места, где мы сейчас находимся. Это не правильно. До Большого взрыва не было ни пространства, ни времени. Таким образом, нет ничего «вне» Большого взрыва. Вселенная просто расширилась от очень маленького объема до огромного объема, и это расширение происходит даже сегодня. Итак, место, где мы сейчас находимся, соответствует некоторому месту в очень маленьком объеме в самой ранней Вселенной. Следовательно, Большой Взрыв произошел ВЕЗДЕ во Вселенной. Это происходило во всех местах, включая то место, где мы сейчас находимся.
Почему Вселенная выглядит плоской? Это был один из сложных вопросов в космологии долгое время. Сегодня большинство астрономов верят в теорию инфляции (и есть доказательства, подтверждающие это). Согласно этой теории, Вселенная подверглась экспоненциальному расширению примерно через 10-30 секунд после Большого взрыва. В результате к концу инфляционной эпохи что-то размером с атом расширилось до размеров Солнечной системы.
Если бы это было так, независимо от исходной геометрии Вселенной, это казалось бы нам плоским. Аналогия будет взять воздушный шар; мы можем легко увидеть его округленным; Теперь взорвите шарик до очень большого объема, а затем положите на его поверхность маленького муравья. Муравей будет думать, что это на листе; он не может обнаружить кривизну. Иными словами, расстояния, которые мы исследуем, слишком малы, чтобы обнаружить любую возможную кривизну во Вселенной.
Если, как вы говорите, «расстояния, которые мы исследуем, слишком малы, чтобы обнаружить любую возможную кривизну во Вселенной» . как мы можем принять недавние «доказательства» плоской вселенной? Все попытки доказать плоскостность или нет вселенной ограничены данными, собранными из наблюдаемой вселенной? Если это так, и мы предполагаем, что наш взгляд эквивалентен взгляду близорукого муравья на земле, то, безусловно, невозможно найти такое доказательство, если, конечно, информация не может распространяться быстрее света.
Во-первых, вы должны различать «вселенную» и «наблюдаемую вселенную». Технически, «вселенная» представляет собой все, что существует, в то время как «наблюдаемая вселенная» представляет собой все, что существует внутри нашего горизонта (то есть объем вселенной, в которой свет успел добраться до нас). Каждое наблюдение, которое мы можем когда-либо сделать, ограничено наблюдаемой вселенной, и у нас нет никакого способа точно знать, что происходит за горизонтом. Но многие люди используют «вселенную» как сокращение от «наблюдаемой вселенной», что может создать некоторую путаницу. Поэтому, когда мы говорим «WMAP предоставляет убедительные доказательства того, что Вселенная плоская», мы действительно имеем в виду «WMAP предоставляет убедительные доказательства того, что наблюдаемая Вселенная плоская».
WMAP (англ. Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) — космический аппарат НАСА, предназначенный для изучения реликтового излучения, образовавшегося в результате Большого взрыва. Запущен 30 июня 2001 года.
Однако, согласно теории инфляции, даже если у вселенной есть некоторая кривизна, наблюдаемая вселенная должна быть плоской на уровне, на котором мы можем ее измерить. Но мы не * знаем *, что теория инфляции верна. Так что да, важно проводить эксперименты, подобные тем, которые проводятся WMAP. Если бы мы обнаружили отклонения от плоскостности в наблюдаемой вселенной, то это дало бы доказательства против инфляции.
Источник
Какую форму имеет Вселенная?
Недавно мне прислали два связанных между собой вопроса, касающихся формы нашей Вселенной.
Добрый день! Большинство объектов во вселенной имеют форму шара, а какую форму имеет сама вселенная и почему?
Видимая часть Вселенной, или как еще говорят наблюдаемая Вселенная , имеет сферическую форму из-за того что скорость света — универсальная константа и мы видим на одинаковое расстояние во всех направлениях, радиус этой сферы чуть больше 46 миллиардов световых лет. Многие путают эту сферу со всей Вселенной.
По поводу формы же всей вселенной есть три основные гипотезы.
Первая из них состоит в том, что вселенная по форме может представлять гиперсферу (т.е. сферу у которой больше трёх измерений), поверхностью которой является наш трёхмерный мир.
Гиперсфера представляет собой поверхность образованную множеством точек равноудаленных от центра в n-мерном пространстве. При этом так же как двумерным сечением 2-сферы (т.е. обычного 3-х мерного шара) всегда является 1-сфера, т.е. окружность, так и трехмерным сечением 3-сферы будет 2-сфера — шар.
Вторая гипотеза предполагает, что Вселенная это бесконечная гиперповерхность , то-есть форма как таковая у неё отсутствует. При этом эта поверхность может иметь как отрицательную, так и нулевую кривизну. В последнем случае говорят о так называемой «плоской» вселенной.
Все наши наблюдения на данный момент свидетельствуют в пользу того, что верна именно последняя гипотеза — т.е. вселенная представляет собой бесконечную плоскую гиперповерхность. Возможно в будущем более точные измерения позволят уточнить этот вопрос.
Вообще надо сказать, что геометрия в пространстве с больше чем тремя измерениями становится странной, человеческий мозг едва ли способен себе её визуализировать, хотя были ученые, которые по собственным заявлениям научились это делать.
Например одним из таких ученых был лауреат филдсовской медали (аналог нобелевки в математике) Уильям Терстон, которому принадлежит множество достижений в области многомерной геометрии.
А также, какая вероятность того, что вселенная это тоже часть какой-то большей системы?!
Теоретически существует так называемая мультивселенная, который составляют бесконечное множество Вселенных. Эти вселенные теоретически никак не пересекаются и не связаны между собой, они существуют параллельно.
Таким образом наша вселенная входит в состав более крупного объекта, при этом не будучи в его составе как кирпич в составе дома.
Ставьте палец вверх чтобы видеть в своей ленте больше статей о космосе и науке!
Подписывайтесь на мой канал здесь, а также на мой канал в телеграме . Там вы можете почитать большое количество интересных материалов, а также задать свой вопрос.
Источник
Форма Вселенной.Плоская или Сфера?
Как выглядит Вселенная, если посмотреть на нее со стороны? Ну чисто гипотетически) В далекой древности Пифагор и Аристотель считали что она геоцентрична.Согласно этой теории наша планета являлась своеобразным центром Вселенной, и вокруг нее вращались Солнце и все планеты солнечной системы. через пару тысяч лет ученые сделали вывод что Вселенная может быть ограниченна и не является бесконечной. Возможно наша Вселенная искривлена, мягко изгибается по неизвестным нам принципам. Та часть ученых которой ближе теория инфляции, считают что после Большого Взрыва Вселенная расширилась таким образом что стала плоской. Два луча света двигаясь параллельно, никогда не пересекутся, это и есть нулевая кривизна пространства. Но если же она имеет форму сферы, то она конечна. Кризис в космологии начал зарождаться когда современные технологии привели к тому что поток данных захлестнул человечество информацией, приведя к тому что каждая новая теория опровергала предыдущую. Существует множество теорий о строении Вселенной но пока не одна не подтверждена. Альберт Эйнштейн предполагал что Вселенная статична и бесконечна. Но последние наблюдения и иследования реликтового излучения привели к тому что ученые начали склонятся к теории замкнутой Вселенной. Изменения в космологических теориях будут в каждом новым поколении. Каждая крупица информации будет приводить к тому что ученые будут искать подтверждения и не находить ответа. Вселенная играет с человеком , как кот с мышью.
Давно читал статью про исследования космоса, не помню авторов, но суть в следующем, ничего мы не знаем об этом вообще! И ученые астро-физики, при расчете расстояний до звезд и других галактик говорят неправду, такова традиционная наука. В чем дело? Кто-нибудь задавался вопросом, почему все планеты СС расположены в одной плоскости, почему космический корабль невозможно запустить перпендикулярно этой плоскости? Отсюда делался вывод: свет звезд, который мы видим не дает представления о расстоянии, потому,что идет не напрямую, а по галактической спирали и до земли доходит пройдя всю систему. То есть эффект дерева, где два листа могут быть рядом, но соединяются через ветвь. А сама форма плоскостная или объемная не играет никакой роли.
Реклама для любителей астрономии . Невероятная новинка на рынке гаджетов и аксессуаров.
Звездный проектор Astrostar который приносит волшебную и романтическую атмосферу в вашу комнату. Покажите прекрасное ночное небо на ваших стенах и потолке с этим удивительным проектором Astrostar! Идеально подходит для детских комнат, спален, гостиных и многого другого! Заказать со скидкой 50%
Источник
Что имеют ввиду учёные, когда говорят, что вселенная — плоская?
Читая научно-популярную литературу касающуюся физики и космологии, такую, как например «Краткая история времени» Стивена Хокинга, часто можно увидеть, как авторы рассуждают о том, что вселенная «плоская». Что это значит? Учёные внезапно поверили в «теорию плоской земли» или что-то еще? Как вселенная может быть одновременно и плоской, и иметь объем? Давайте разбираться вместе.
На самом деле людям верящим в то, что наша Земля плоская не стоит радоваться, что мол учёные приняли их точку зрения. К сожалению для плоскоземельщиков ни один сколько-нибудь серьезный учёный не является сторонником теории плоской Земли.
Согласно космологическому принципу вселенная однородна и изотропна. Это означает, что в ней нет какого-то выраженного центра, границ, осей симметрии и т.п. и что её свойства одинаковы во всех направлениях. Если это так, то кривизна пространства во вселенной должна быть примерно одинакова на большом масштабе. И тогда возникает вопрос — каково пространство нашей вселенной?
Можно заметить, что в пространстве с положительной кривизной сумма углов треугольника больше 180 градусов, а в пространстве с отрицательной кривизной — сумма углов меньше 180 градусов. Ну и разумеется мы знаем, что на плоской поверхности сумма углов треугольника равна 180 градусам.
Благодаря экспериментальным исследованиям реликтового излучения удалось с довольно хорошей точностью измерить кривизну пространства вселенной.
Кривизна пространства, согласно этим измерениям равна Ω = 1.0023±0.0056. Этот результат согласуется с предположением о том, что пространство вселенной плоское. Однако существует очень небольшая вероятность того, что вселенная все-таки может иметь небольшую положительную или отрицательную кривизну. В будущем у нас должны появится более точные наблюдательные средства, которые позволят уточнить это значение.
Таким образом когда учёные говорят о «плоской» вселенной они имеют ввиду то, какую кривизну имеет пространство вселенной, а вовсе не то, что вселенная имеет форму плоского блина или что-то в таком духе.
Ставьте палец вверх чтобы видеть в своей ленте больше статей о космосе и науке!
Подписывайтесь на мой канал здесь, а также на мой канал на youtube . Каждую неделю там выходят видео, где я отвечаю на вопросы о космосе, физике, футурологии и многом другом!
Источник
Все за сегодня
Политика
Экономика
Наука
Война и ВПК
Общество
ИноБлоги
Подкасты
Мультимедиа
Наука
Quanta Magazine (США): какая форма у Вселенной? Новое исследование указывает на то, что мы все неправильно понимаем
Когда ученые заново проанализировали ставший золотым стандартом набор данных о ранней Вселенной, они пришли к выводу, что космос должен быть «замкнутым», или круглым как мяч. Но очень многих эти выводы так и не убедили.
Сегодня в журнале «Нейчер астрономи» (Nature Astronomy) опубликована весьма любопытная статья, авторы которой утверждают, что Вселенная может быть закругленной и закрытой как сфера, а не плоской, как лист бумаги, на чем настаивает стандартная космологическая теория. Ученые заново проанализировали большой массив космологических данных и пришли к заключению, что эта информация с 99-процентной долей вероятности указывает на замкнутость Вселенной, хотя другие данные говорят о том, что она плоская.
Речь идет о данных, полученных космическим телескопом «Планк». Это были наблюдения за древним светом, носящим название космический микроволновый фон (реликтовое излучение). «Они однозначно указывают на модель замкнутой Вселенной», — сказал Алессандро Мелькиорри (Alessandro Melchiorri) из Римского университета Сапиенца. Это он написал новое исследование в соавторстве с Элеонорой ди Валентино (Eleonora di Valentino) из Манчестерского университета и с Джозефом Силком (Joseph Silk), основным местом работы которого является Оксфордский университет. На их взгляд, несоответствие данных космического фона о закрытом характере Вселенной и других данных, свидетельствующих о ее плоской форме, представляет собой «кризис космологии», который требует «радикального переосмысления».
Однако группа работающих с телескопом «Планк» ученых в 2018 году сделала иные выводы по результатам проведенного анализа. Космолог из Сассекского университета и сотрудник обсерватории «Планк» Энтони Льюис (Antony Lewis) рассказал о самом простом объяснении этой особенности данных космического фона. По его мнению, те данные, которые Валентино, Мелькиорри и Силк истолковали как доказательство сферичности Вселенной, являются просто «статистической неточностью». Льюис и другие эксперты говорят, что они уже внимательно изучили данный вопрос, а также соответствующие загадки в данных.
«Бесспорно, эти признаки на определенном уровне существуют, — сказал космолог из Университета Джонса Хопкинса Грэм Эддисон (Graeme Addison), не участвовавший в новом исследовании и в анализе данных „Планка». — Разногласия существуют только в вопросе толкования».
Является ли Вселенная плоской — то есть, остаются ли навсегда параллельными два луча света, идущие через космическое пространство, вместо того, чтобы со временем пересечься и вернуться обратно в начальную точку, как в замкнутой Вселенной — в первую очередь зависит от плотности Вселенной. Если вся материя и энергия во Вселенной, включая темную материю и темную энергию, дойдет до такой концентрации, при которой расширение вовне уравновесит энергию направленного вовнутрь гравитационного притяжения, космос расширится в одной плоскости во всех направлениях.
Преобладающая научная теория о рождении Вселенной, известная как космическая инфляция, свидетельствует об абсолютной плоскостности Вселенной. Проведенные с начала 2000-х годов наблюдения показывают, что наша Вселенная почти плоская и должна приближаться к критическому значению плотности, которое расчетно составляет по массе около 5,7 атома водорода на кубометр космического пространства, большая часть которого невидима.
Контекст
Quanta: ученые открывают все новые планеты, и их удивляет одна закономерность
Quanta: физики оспаривают главную идею Хокинга
Телескоп «Планк» измеряет плотность Вселенной, рассчитывая, какое количество космического фонового света в СВЧ-диапазоне отразилось или отклонилось за счет гравитации, проходя в течение 13,8 миллиарда лет через Вселенную. Чем больше материи эти фотоны космического фона встречают на своем пути во Вселенной, тем больше они могут отклоняться, и в этом случае направление их движения уже не так строго отражает начальную точку в ранней Вселенной. В данных это проявляется в виде эффекта размытости, когда в пространственной модели света сглаживаются определенные пики и падения. Согласно данным нового анализа, большое количество отклонений космического фона говорит о том, что Вселенная процентов на пять плотнее критического значения плотности. То есть, в среднем это шесть атомов водорода на кубометр, а не 5,7. Значит, гравитация побеждает, и космос закольцовывается.
Ученые обсерватории «Планк» еще несколько лет тому назад заметили этот эффект отклонения, который оказался больше ожидаемого. Наиболее заметно эта аномалия проявилась в их окончательном анализе полного набора данных, опубликованного в прошлом году. Если Вселенная плоская, то, согласно прогнозам космологов, размеры изогнутости не выходят за рамки «стандартного среднеквадратического отклонения» со значением 0, что объясняется случайными статистическими изменениями данных. И команда «Планка», и авторы новой работы обнаружили, что данные космического фона СВЧ отклоняются на 3,4 значения среднеквадратического отклонения. Если предположить, что Вселенная плоская, это невероятное везение — как если брошенная монета 11 раз подряд падает вверх решкой, что случается менее чем в одном проценте случаев. Ученые обсерватории «Планк» объясняют эти показатели как раз таким везением или неким неучтенным эффектом, который размывает свет космического фона в СВЧ-диапазоне, имитируя дополнительную материю.
А может, Вселенная действительно замыкается? Валентино с коллегами отмечает, что такая закрытая модель дает ответы на другие аномальные находки в космическом фоне СВЧ-диапазона. Например, исследователи выводят значения ключевых составляющих нашей Вселенной, такие как количество темной материи и темной энергии, измеряя изменения цвета космического микроволнового фона, исходящего из разных частей звездного неба. Что любопытно, они получают разные ответы, когда сопоставляют маленькие участки неба, и когда сопоставляют большие участки. Авторы отмечают, что если пересчитать эти значения, исходя из сферичности Вселенной, ответы ничем не будут отличаться.
Космолог Уилл Кинни (Will Kinney), работающий в Университете штата Нью-Йорк в Буффало, назвал «очень интересной» эту особенность модели закрытой Вселенной. Вместе с тем, он отметил, что несоответствия между вариациями больших и малых масштабов, наблюдаемые в свете космического фона СВЧ, вполне могут быть статистическими колебаниями, или возникать в результате той же самой невыявленной ошибки, которая влияет на измерения отклонений.
На форму Вселенной влияют шесть ключевых свойств, о чем говорит стандартная теория космологии «Лямбда Си Ди Эм» (ΛCDM). Согласно ей, Вселенная заполнена, помимо обычной барионной материи, темной энергией (обозначаемой греческой буквой Λ — лямбда) и холодной темной материей (CDM). Эта теория точно описывает почти все свойства космоса. Но «Лямбда Си Ди Эм» не говорит ни о какой изогнутости; согласно этой теории, Вселенная плоская.
Авторы нового исследования по сути дела утверждают, что теории «Лямбда Си Ди Эм» может понадобиться седьмой параметр, описывающий изогнутость Вселенной. Если добавить такой седьмой параметр, соответствие данных по отклонениям будет точнее.
Статьи по теме
National Geographic: межзвездное пространство еще более странное, чем считалось
Ars Technica: НАСА раскрывает подробности планируемых полетов на Луну
Forbes: к Венере отправляется российская станция «Венера-4»
Однако другие космологи утверждают, что прежде чем всерьез рассматривать аномалию и добавлять в теорию седьмой параметр, надо принять во внимание все прочие положения, которые ΛCDM излагает верно. Конечно, мы можем сосредоточиться только на этой аномалии, когда решка выпадает 11 раз подряд, и сказать, что что-то не срослось. Но данных по реликтовому излучению так много, что это похоже на подбрасывание монеты сотни тысяч раз. Нетрудно себе представить, что сделав это, мы случайно получим 11 решек подряд. Физики иногда называют это «эффектом поиска где угодно».
Далее ученые отмечают, что в большинстве других измерений седьмой параметр не нужен. Есть второй способ определить пространственную кривизну по космическому микроволновому фону. Для этого надо измерить соотношение между светом из наборов по четыре точки в небе. Такая «реконструкция отклонений» показывает, что Вселенная плоская, и никакой седьмой параметр не нужен. Кроме того, независимые наблюдения за космологическими сигналами, носящими название барионные акустические колебания, тоже указывают на плоскостность Вселенной. Ученые из обсерватории «Планк» в своем анализе за 2018 год объединили измерения колебаний с двумя другими измерениями и получили общее значение искривления пространства в пределах одного стандартного среднеквадратического отклонения от нуля.
Валентино, Мелькиорри и Силк считают, что когда три набора данных собираются воедино, это скрывает тот факт, что разные массивы данных не согласуются между собой. «Главное здесь не в том, что Вселенная смыкается, — написал Мелькиорри по электронной почте, — Проблема состоит в несоответствии между данными. А это указывает на то, что в настоящее время нет согласованной модели, и что мы что-то упускаем». Иными словами, «Лямбда Си Ди Эм» — это ошибочная или неполная теория.
Все остальные ученые, с которыми мы беседовали во время подготовки этой статьи, считают, что научные данные убедительно указывают на плоскую форму Вселенной. «С учетом всех прочих измерений, — сказал Эддисон, — самая четкая интерпретация данных обсерватории „Планк» указывает на то, что это статистические отклонения. Может быть, это вызвано небольшой неточностью в расчетах и анализе, может, это просто помехи, а может, случайность. Так или иначе, у нас нет достаточных оснований воспринимать замкнутую модель Вселенной всерьез».
Нельзя сказать, что в этой космологической картине наличествуют все составляющие. Теория ΛCDM как будто неверно прогнозирует нынешнюю скорость расширения Вселенной, что вызывает проблему константы Хаббла. Но если предположить, что Вселенная замыкается, проблема не будет решена. На самом деле, если сюда еще добавить искривление, прогнозы по скорости расширения будут еще хуже. Если не считать аномальные данные измерений «Планка», нет никаких оснований полагать, что Вселенная является закрытой сферой.
«Время покажет, но меня лично этот вопрос не очень волнует, — сказал Кинни, имея в виду предположения о закруглении Вселенной на основании данных реликтового излучения. — Это своего рода похожие аномалии, которые на деле оказались паром».
Материалы ИноСМИ содержат оценки исключительно зарубежных СМИ и не отражают позицию редакции ИноСМИ.
Источник