Большой взрыв и расширение Вселенной!

[Афанасьев]

И ещё, если принять за основу безграничность пространства Вселенной, тогда полемика о возрасте и границах последней бессмысленна.

Владимир, безграничность Вселенной никто не оспаривает, существует точка зрения, что она конечна, но безгранична. Ньютон понимал, что если в космосе существует только сила тяготения, то конечная Вселенная будет сжиматься, поэтому он решил, что она бесконечна, тогда получается неопределенность.
В рамках бесконечной и вечной Вселенной невозможно убедительно объяснить красное смещение в спектрах галактик, реликтовое излучение и тот факт, что Вселенная за бесконечное время существования не достигла термодинамического равновесия.

Тайны Вселенной, которые предстоит открыть, непредсказуемы, но должны быть представлены в доступной для понимания (восприятия) форме. Кстати, это сложно, особенно, когда открытие или предположение абсурдно по сути проблемы.

Здесь две разные проблемы: 1) Возможна ли будет популяризация научных идей в будущем? Наука может стать настолько сложной, что будет понятна только специалистам (уже сейчас любителю трудно разобраться в тонкостях теории относительности и квантовой механики).
2) Абсурдное, с точки зрения нашего бытового опыта, может быть вполне разумным с научной точки зрения. Почему Вы думаете, что тайны Вселенной должны быть понятны любой домохозяйке?

[Pegas]

Представить сложное явление просто и понятно, даже домохозяйке, не каждому ученому дано, это талант и искусство.
Особенно это ценно для педагога. От одного вышел просвещенным, от другого - ничего не понял.

[Афанасьев]

Вот пример того, как абсурдны, с точки зрения нашего повседневного опыта, могут быть современные научные представления:
«Если спросят, постоянно ли его положение, нужно сказать "нет", если спросят, меняется ли оно со временем, нужно сказать "нет". Если спросят, неподвижен ли он, нужно сказать "нет", если спросят, движется ли он, нужно сказать "нет"». Законы квантовой механики весьма трудны для восприятия, похожи на мистические откровения, и эти слова Роберта Оппенгеймера о поведении электрона вполне могли быть сказаны Лао Цзы за две с половиной тысячи лет до появления современной физики.
http://elementy.ru/lib/430290

[Pegas]

"Отрицание отрицания". Я предпочел бы: "Лучше сказать, не знаю".

[Афанасьев]

"Лучше сказать, не знаю".

Так сказать тоже нельзя, потому что движение электрона описывается волновой функцией.
«Математически распределение вероятности представляет собой неравномерные волновые колебания. Чем больше амплитуда волны в определенном месте, тем выше вероятность существования частицы в нем. При этом длина ее непостоянна — расстояния между соседними гребнями неодинаковы, и чем выше амплитуда волны, тем сильнее разница между ними. В то время как амплитуда соответствует положению частицы в пространстве, длина волны связана с импульсом частицы, то есть с направлением и скоростью ее движения. Чем больше амплитуда (чем точнее можно локализовать частицу в пространстве), тем более неопределенной становится длина волны (тем меньше можно сказать об импульсе частицы). Если мы сможем установить положение частицы с предельной точностью, у нее вообще не будет никакого определенного импульса».
http://elementy.ru/lib/430290

[Pegas]

Владимир, по отношению к ссылке Вы точно правы, в этом тексте сплошной каламбур, недоступный для понимания домохозяйки с высшим техническим образованием. Такая интерпретация волновой теории в квантовой физике является нормой?

[Афанасьев]

Владимир, благодаря Вам я возвращаюсь в свою студенческую молодость и стараюсь понять в основах квантовой механики то, что когда-то не понял!!!
Так вот, о представлениях волновой функции, об амплитуде и длине волны.

Состояние электpона можно хаpактеpизовать волновой функцией (комплексной), в двух пpедставлениях - либо в кооpдинатном, либо в импульсном. Уpавнение движения свободного электpона особенно пpосто выглядит в импульсном пpедставлении, т.к. импульс свободного электpона сохpаняется. Уpавнение же связанного электpона, на котоpый действуют силы, удобнее получить в кооpдинатном пpедставлении.
Свободные электpоны с опpеделенным импульсом описываются волнами де-Бpойля. Импульс волны де-Бpойля опpеделяется длиной волны, энеpгия – частотой.
Обpатимся тепеpь к электpону, на котоpый действует сила. Нужно сказать, что в квантовой механике, стpого говоpя, нельзя ввести понятие силы, как нельзя ввести понятие скоpости. И это ясно, если вспомнить, что по опpеделению сила есть пpоизводная от импульса частицы по вpемени. Импульс же электpона является неопpеделенным, и его невозможно пpодиффеpенциpовать по вpемени. Поэтому взаимодействие частиц в квантовой механике хаpактеpизуют не силой, а потенциальной энеpгией, фоpмула котоpой заимствуется из классической механики.
Если квантовая частица находится в поле дpугой частицы и потенциальная энеpгия взаимодействия частиц задается функцией U(x, y, z), то связь энеpгии с импульсом усложняется. В классической механике она задается соотношением вида:
E = p^2/2m +U(x, y, z)
Далее, если подставить значения E и p, выраженные через пси-функцию (чтобы получить энергию, нужно продифференцировать пси-функцию по времени, а чтобы получить квадрат импульса, нужно дважды продифференцировать пси-функцию по координатам), то получится уравнение Шредингера. Его решение – это пси-функция, а квадрат модуля (модуль иногда называют амплитудой) этой функции есть плотность вероятности нахождения электрона в точке с координатами (x, y, z).
http://www.toehelp.ru/theory/fizika2/fisics32.htm

[Pegas]

Добавлю. Общие положения классической механики, также распространяются при взаимодействии электронов в квантовой механики, однако имеет место существенные особенности в последней, в части задания численных значений и параметров движения из-за наличия неопределенности последних и случайного (вероятностного) характера этих значений, накладываемыми волновыми свойствами. Поэтому, значения задаются радиус-вектором в системе координат распространения волны и импульсом (адекватным скорости в классической механике). Конечным, можно назвать приоритетным показателем, является потенциальная энергия электрона.
Из ссылки: "С физической точки зpения нужно отметить, что согласно уpавнению Шpедингеpа волновая функция изменяется детеpминиpованно, то есть совеpшенно однозначно. В этом смысле квантовая механика напоминает классическую, в котоpой движение системы тоже детеpминиpованно, т.е. заpанее пpедопpеделено начальными условиями. Однако сама волновая функция имеет веpоятностный смысл. Можно сказать, в квантовой механике детеpминиpованно изменяются веpоятности, а не сами физические события. События же всегда случайны и совеpшаются непpедсказуемо. http://www.toehelp.ru/theory/fizika2/fisics32.htm.

[Афанасьев]

Нашел стишок про квантовую механику:
. . .
И сто генералов имеет твой враг:
Ландау, Нильс Бор, Гейзенберг и Дирак…
В горах же скитаться ты можешь года,
Коль хочешь всё сам... Пропадёшь навсегда!
И вот: отступаешь по пыльным следам,
И думаешь: Боже! Экзамен не сдам!

[Pegas]

Светлые студенческие годы. Даже теплом повеяло.
Чтобы не плодить посты, продолжу. О ТМ и ТЭ. В силу своего положения, не могу утверждать, а могу только размышлять и высказывать свои мысли на основе анализа информации по проблеме ТМ и ТЭ от научного сообщества. В частности, нет однозначного ответа о ТМ и ТЭ. Пока невозможно дать утвердительный ответ, что ТМ и ТЭ есть, также аргументированно утверждать, что её нет. Как говорят: "50 на 50". Я больше склонен к тому, что наличие её достаточно иллюзорно, когда заявляют, что реально существующая материя Вселенной, видимая и невидимая её часть, составляет порядка 4%. Откуда такое заявление, как её взвесили, а вот чего нет, составляет львиную долю в пространстве Вселенной, да ещё в кривом, искаженном процессами пространстве. Это абсолютно не укладывается в моем сознании. Ранее касались понятия вакуума, пришли к мнению, нет абсолютного вакуума, а есть пространство межзвёздное, межгалактическое заполненное молекулами водорода, космической пылью, газообразными химическими соединениями, достаточно неоднородно по плотности и давлению, пронизанное гравитационным континуумом, в пределах галактик и межзвездных систем насыщенным радиационным излучением, ослабленных на далеких пространствах Вселенной и поглощенным материей. Ранее приходилось иметь дело с космической атмосферой (КА) вблизи ИСЗ и космических станций, её составом, ничего привлекательного в ней не находиться, но явного вакуума нет. Солнечная радиация, пыль, частицы космического мусора этого достаточно, конечно, не как на свалке. Можно предположить что пространство заполнено чем-то, представляющем сплошную среду, без частиц. А среда эта, по моему мнению, не что иное, как загадочное гравитационное поле. Не настаиваю, только предположение.

[Афанасьев]

Откуда такое заявление, как её взвесили?

Космический аппарат WMAP составил самую подробную карту реликтового излучения. В число научных заслуг зонда за девять лет работы вошло, например, определение точного возраста Вселенной. WMAP, запущенный в июне 2001 года, сменил зонд COBE (Cosmic Background Explorer) на «посту» исследователя космического микроволнового излучения (CMBR), возникшего всего лишь через 380 тысяч лет после Большого взрыва. WMAP, составлявший карты неба в микроволновом диапазоне, выполнил последние научные операции 20 августа 2010 года. 8 сентября зонд покинул рабочую орбиту и «припарковался» на новой итоговой орбите вокруг Солнца. Среди главных достижений зонда, в частности, самое точное на сегодняшний день измерение возраста Вселенной, за которое WMAP попал в Книгу рекордов Гиннеса. Ученым удалось с точностью до 1%, или примерно 120 миллионов лет, установить, что Вселенная возникла 13,75 миллиарда лет назад. Кроме того, именно с помощью информации с WMAP астрономы оценили «состав» Вселенной: измерения показали, что на «обычную», барионную, материю приходится лишь 4,6% ее массы. Еще 23% составляет темная материя, а почти три четверти всей массы Вселенной, 72% – темная энергия; их нельзя напрямую наблюдать современными средствами, но можно оценивать косвенно по гравитационным эффектам, оказываемым на видимые объекты.
На изображениях, составленных по данным WMAP, ученые впервые увидели так называемое «холодное пятно» – достаточно большой участок неба в районе созвездия Эридана, температура излучения в котором ниже средней. По разным гипотезам, таинственное «холодное пятно» может быть следом огромного войда (области Вселенной, в которой нет звезд и галактик) или просто артефактом анализа.
Наблюдения зонда также поддерживают гипотезу быстрого расширения Вселенной в первую триллионную долю секунды ее существования. Как отмечается в сообщении NASA, они позволяют исключить одни сценарии этого процесса и дают свидетельства в пользу других.
За относительно недолгое время работы в открытом космосе Planck уже смог получить ряд важных научных результатов. Первые изображения он передал на Землю в сентябре 2009 года.
http://www.modcos.com/news.php?id=25

Окончательные результаты, полученные в результате миссии «Планк», были опубликованы 21 марта 2013 года:
По данным «Планка», мир состоит на 4,9 % из обычного (барионного) вещества (предыдущая оценка — по данным WMAP — 4,6 %), на 26,8 % из тёмной материи (против 22,4 %) и на 68,3 % (против 73%) из тёмной энергии.
уточнена постоянная Хаббла; новое значение H0 = 68 км/c/Мпк (то есть с момента Большого взрыва прошло 13,80 млрд. лет; предыдущая оценка — 70 км/c/Мпк — соответствовала 13,75 миллиарда лет).
Из анализа полученных данных удалось более уверенно установить количество типов нейтрино — три типа (электронное, мюонное и тау-нейтрино).
«Планк» подтвердил наличие небольшого отличия спектра первоначальных возмущений материи от однородного (спектральный индекс 0,96), что является важным результатом для инфляционной теории, которая является на сегодняшний день основополагающей теорией первых мгновений жизни Вселенной.
https://ru.wikipedia.org/wiki/%CF%EB%E0 ... E%F0%E8%FF)

[Афанасьев]

а вот чего нет, составляет львиную долю в пространстве Вселенной, да ещё в кривом… пространстве.

Флуктуации реликтового излучения порождены колебаниями плотности электронно-фотонного газа, который некогда заполнял космическое пространство. Она упала почти до нуля приблизительно через 380 000 лет после Большого взрыва, когда практически все свободные электроны соединились с ядрами водорода, гелия и лития и тем самым положили начало нейтральным атомам. Пока этого не произошло, в электронно-фотонном газе распространялись звуковые волны, на которые влияли гравитационные поля частиц темной материи. Эти волны, или, как говорят астрофизики, акустические осцилляции, наложили отпечаток на спектр реликтового излучения. Этот спектр можно расшифровать при помощи теоретического аппарата космологии и магнитной гидродинамики.
http://www.popmech.ru/science/12616-voz ... #main-full

Можно предположить что пространство заполнено чем-то, представляющем сплошную среду, без частиц. А среда эта, по моему мнению, не что иное, как загадочное гравитационное поле. Не настаиваю, только предположение.

Если в пространстве нет ничего кроме частиц и гравитационного поля, то почему Вселенная расширяется с ускорением? Или Вы и этот факт подвергаете сомнению?

[Pegas]

Владимир, я с великим удовольствием воспринимаю результаты экспериментальных исследований в космосе. Полученные результаты непосредственно в космосе достойны уважения и хвала тем ученым, которые разработали такую экспериментальную базу.
Это движение вперед к истине. Дело в том, что если эксперимент единичный или первый подобного рода, то вероятность достоверности результата весьма мала
из-за воздействия ВВФ, внутренних шумов самой аппаратуры, внезапных локальных возмущений пространства, много того, чего мы просто не ожидаем или не имеем даже представления и т.д.
Последующие эксперименты на доведенной экспериментальной базе могут полностью перечеркнуть, ранее полученные результаты.
Послушайте музыку космоса, записанную NASA. Такое впечатление, что космос напичкан постановщиками радиопомех в широком спектре частот, так и видимом диапазоне. Все непросто. В лаборатории не всегда всё получается, пока не будет отработана технология эксперимента, многократно повторенного и с различными вводными, имитирующими реальные условия.
Получить достоверный результат в экспериментах в космосе сложнейшая задача, требующая массу времени, затрат и высококвалифицированных специалистов.
Поживём, увидим. Пока противоречий много и в среде ученых, вплотную занимающихся проблемой Вселенной. Мне очень близки представления о Вселенной А.А. Старобинского, главного научного сотрудника РАН, весьма взвешенные выводы, например, о ТМ. Он не пытается заумно кого-то удивить. А мы созерцатели, мне иногда стыдно что-то отвергать, прав таких не имею. Просто наша оценка строится на анализе, интуиции, накопленном научном опыте и багаже знаний.

[Афанасьев]

да ещё в кривом... пространстве.

Владимир, можно рассмотреть три варианта:
1) Вселенная вечна и бесконечна. Этот вариант я не могу ни понять, ни представить – не понимаю, например, почему Вселенная не фотонный газ почти при абсолютном нуле.
2) Вселенная родилась в результате БВ, она конечна, но безгранична, тогда пространство имеет положительную кривизну. Этот вариант я могу и понять, и представить, вернее, могу себе внушить, что понимаю и представляю, и произнести по этому поводу полагающийся набор слов.
3) Вселенная родилась в результате БВ, она бесконечна. В пользу этого варианта говорят результаты многих измерений, из которых следует, что пространство плоское, т.е. евклидово. Этот вариант я, наверное, смог бы представить, но понять не могу – не понимаю, как за конечный отрезок времени Вселенная могла стать бесконечной. Может быть, тогда Вселенная непознаваема?
Можно рассмотреть еще один вариант, но не космологический, а философский – субъективно-идеалистический:

Иль над обманом бытия
Творца веленье не звучало,
И нет конца и нет начала
Тебе, тоскующее я?

[Pegas]

В непознаваемости Вселенной и попытке её познать все варианты имеют право на существование, как вариативные, но...
когда из версии вытекает много вопросов, на которые нет ответа и их не может быть, достоверность такой картины мира весьма слабая,
да и доказать истинность невозможно - эту мысль я отнес бы ко второму и третьему варианту или модели; вы совершенно правы в том, что первый вариант недоступен для понимания, вот здесь мне кажется лежит некое приближение к истине. Есть философский взгляд на мироздание, это начало познания Вселенной, некий поиск правильных ориентиров. Философское мировоззрение требует гибкости ума и мыслительной деятельности, высокой степени интуиции, не находящей иногда объяснения в возникших выводах, но так рождается истина. В религиозно-философских взглядах на мир можно найти некий безформульный подход к явлениям. Вот выражение о Вселенной, весьма меткое: "Безначальная Вселенная". Наводит на размышление. А эта формула :Вселенная конечна и безгранична...?

[Афанасьев]

В религиозно-философских взглядах на мир можно найти некий безформульный подход к явлениям. Вот выражение о Вселенной, весьма меткое: "Безначальная Вселенная". Наводит на размышление.

Владимир, религиозно-философский взгляд на Вселенную, не допускающий ее начала, и наделяющий ее разумом и способностью к самоорганизации по законам гармонии, - это пантеизм. Догматом христианства является создание Вселенной Творцом. Современные космологические теории можно совместить с христианством (христианские богословы защищают диссертации по космологии) , а пантеизм невозможно. На мой взгляд, даже философская система Гегеля более совместима с современной космологией (развитие абсолютной идеи сначала в самой в себе, потом в инобытии – материи, и в конце концов - в форме общественного сознания).

А эта формула :Вселенная конечна и безгранична...?

Представьте плоскую поверхность, у нее или будут границы, если она конечна, или не будет границ, если она бесконечна. Добавьте к этой плоскости еще одно измерение, получится плоское (евклидово) пространство. Это вариант бесконечной и безграничной Вселенной (конечность в данном случае невозможна, потому что никаких границ быть не может).
Представьте поверхность шара, она конечна, но у нее нет границ. Если добавить к этой поверхности еще одно измерение, то получится пространство с положительной кривизной. Это вариант конечной, но безграничной Вселенной. Кривизна может быть столь малой, что отличить такое пространство от плоского можно только с помощью очень точных астрономических измерений.
Что Вас в этом варианте смущает? Чтобы ничего не смущало, почитайте три страницы из книги И.Д.Новикова «Эволюция Вселенной».

[Pegas]

Владимир, о пантеизме мы с вами уже дискутировали, ничего плохого в не вижу в таком представлении мироздания, не нахожу отличия в понимании последней в рассуждениях Новикова, подтвержденных математическими выкладками с привлечением сферической геометрии. К этой версии мы тоже неоднократно возвращались. Это всё из опыта с воздушным шариком, который постоянно показывают в современных видеороликах. Я не отношу себя ни к пантеистам, ни к космологам, привожу только свои мироощущения, которые не совпадают с официальными, общепринятыми моделями. Хотелось бы разобрать последнюю модель (имею ввиду, инфляционную) в разделах, где рассматриваются проблемы БВ, ТМ и ТЭ. Эта модель, по моему мнению, очень осторожно, без утверждения явлений, не считает себя последней, предполагая, что она может служить отправной точкой в приближении к окончательному вердикту по существу проблемы.

[Афанасьев]

Хотелось бы разобрать последнюю модель (имею ввиду, инфляционную) в разделах, где рассматриваются проблемы БВ, ТМ и ТЭ.

Владимир, теорию инфляции мы тоже уже обсуждали. Приведу (кажется, не в первый раз) отрывок, который выражает суть этой теории:
«Согласно теории инфляции, Вселенная вначале имела энергию, фактически равную нулю, и за первые 10^32 с ей удалось вызвать к жизни все гигантское количество энергии. Ключ к пониманию этого чуда следует искать в том замечательном факте, что закон сохранения энергии в обычном смысле не применим к расширяющейся Вселенной.
При расширении обычного газа его внутренняя энергия расходуется на совершение работы. В полную противоположность этому космическое отталкивание сходно с поведением среды с отрицательным давлением. При расширении такой среды ее энергия не уменьшается, а растет. Именно это и происходило в период инфляции, когда космическое отталкивание заставило Вселенную ускоренно расширяться. В течение всего этого периода полная энергия вакуума продолжала возрастать, пока к концу периода инфляции не достигла громадной величины. Как только период инфляции завершился, вся накопленная энергия высвободилась в одном гигантском всплеске, порождая теплоту и вещество в полном масштабе Большого взрыва. С этого момента началось обычное расширение с положительным давлением, так что энергия вновь стала уменьшаться».
Пол Девис. Суперсила
Отсюда следует, что: 1) Инфляцию вызвала ТЭ, 2) БВ произошел уже после окончания инфляции, когда образовавшаяся энергия, высвободилась и превратилась в горячие частицы, при этом пространство было уже огромным (оно могло превышать размеры сегодняшней Метагалактики!), 3) ТМ образовалась вместе с барионной материей, но после разделения взаимодействий влияла на обычную материю только гравитационно, неоднородности ТМ могли возникнуть уже в то время, когда обычная материя была распределена однородно, эти неоднородности потом стали центрами образования галактик, 4) После окончания инфляции Вселенная расширялась по закону Хаббла с замедлением, но примерно 5 млрд. лет назад плотность материи уменьшилась настолько, что ТЭ, которая действует как антигравитация, стала преобладать над гравитацией, и Вселенная начала расширяться с ускорением.

Эта модель, по моему мнению, очень осторожно, без утверждения явлений, не считает себя последней, предполагая, что она может служить отправной точкой в приближении к окончательному вердикту по существу проблемы.

Мой вольный пересказ может быть неточным, потому что у этой теории много вариантов. Ни одна теория не способна вынести окончательного вердикта.

[Pegas]

Ваш ответ не требует комментарий. Да будет твердь небесная и стало так. Барионная материя образовалась одновременно с ТМ. Прекрасно.
Лекция Линде.http://scisne.net/a1075; http://scisne.net/ax/d1/1/a1075/linde_p ... tion_2.gif
Увлекательное чтиво.

[Афанасьев]

Вот здесь: http://elementy.ru/lib/430484 есть и видео лекции Линде. Но лектор он, на мой взгляд, не очень…