Расширение Вселенной

[Дмитрий40]

Всем здравствуйте.
Вопросы наверное глупые, но читая форум никак не могу точно понять что же подразумевается под термином "расширение Вселенной"? Расширение пустого пространства (вакуума) или разлёт физических объектов (сверхскопления галактик и крупнее)? Или первое является причиной второго? И кстати, тогда получается что расширяются (удаляются друг от друга) только гравитационно не связанные объекты, а планеты, галактики, скопления остаются на месте / не расширяются (относительно своего центра масс)? И тогда не будет никакого изменения периодов обращения планет из-за расширения (хоть даже и ускоренного) и собственно ничего не грозит даже местной группе галактик.
И только в этом случае (расширение самого вакуума не затрагивающее гравитационно связанные системы) снимается вопрос о сверхсветовых скоростях убегания, они становятся возможными и даже более-менее понятными ...
Подтвердите плиз, я правильно понял?

Ну и другой вопрос в догонку. Есть более-менее надёжные способы оценить плотность межгалактического газа? Ведь он должен уменьшать плотность с течением времени (правда лишь между скоплениями галактик) из-за расширения пространства и значит чем дальше (наблюдательно) от нас тем плотность должна быть выше - а если оно не так и хорошо симметрично по небу, будет ещё один вопрос против расширения вселенной.

[zam2]

Source of the post Вопросы наверное глупые, но читая форум никак не могу точно понять что же подразумевается под термином "расширение Вселенной"?

Никакие не глупые. Весьма серьезные.
Все что напишу, личное мнение. Если меня переубедят, буду только рад.
Под расширением Вселенной я имею в виду именно разлет физических объектов, и именно гравитационно не связанных. Галактикам, звездным системам, планетам в ближайшую тысячу миллиардов лет ничто не грозит. А потом - кто знает...
Вот невероятно грустный клип на эту тему: Неизбежность.

[Дмитрий40]

Эх, жаль, тогда возникает вопрос о сверхсветовых скоростях разлёта удалённых объектов, раз уж само пространство не расширяется, то и СТО и ОТО должны быть справедливы в полной мере (на больших масштабах метрика говорят практически плоская). И никаких движений материальных объектов со скоростями выше быть не должно, в любой СО. А совсем недавно где-то здесь в темах видел что уже начиная с скорость превышает световую ... Правда так и не понял с какого бодуна или в какой терминологии и в какой момент времени, но принципиально это вопрос не отменяет.

И похоже этому противоречит факт ускоренного расширения (разлёта) - ведь чтобы что-то ускорялось, на это "что-то" должны действовать силы, а тёмная энергия привязана к вакууму и просто так действовать как сила ускоряющая разлёт не может, ну не антигравитирует же она! А вот "раздвигать" сам вакуум, да ещё без потери своей плотности, вполне может, как предполагают ...

[Дмитрий40]

Упс, а не запутался ли я в понятиях? Может СТО и ОТО вовсе не запрещают движение со сверхсветовыми скоростями, но только для невзаимодействующих (даже гравитационно) объектов? И возможны объекты, изначально разлетающиеся быстрее света, которые никогда не смогут (и не могли в прошлом) провзаимодействовать? Хотя непохоже, постулат всё таки, да и формулы не позволяют ...

[Dragon27]

Расширение Вселенной наблюдается в виде разлёта гравитационно не связанных объектов, а механизм расширения объясняется с помощью ОТО (с помощью специальной метрики 4-мерного ПВ).
Одно другому не противоречит.

[zam2]

Source of the post Эх, жаль, тогда возникает вопрос о сверхсветовых скоростях разлёта удалённых объектов, раз уж само пространство не расширяется, то и СТО и ОТО должны быть справедливы в полной мере (на больших масштабах метрика говорят практически плоская).

СТО и ОТО справедливы в полной мере. Они запрещают движение со скоростью больше фундаментальной только относительно инерциальной системы отсчета и только при отсутствии гравитации.
Метрика пространства, по последним наблюдениям, невероятно плоская. А метрика пространства-времени?
Вот полезная статья на эту тему: Сверхсветовое расширение

Source of the post И похоже этому противоречит факт ускоренного расширения (разлёта) - ведь чтобы что-то ускорялось, на это "что-то" должны действовать силы, а тёмная энергия привязана к вакууму и просто так действовать как сила ускоряющая разлёт не может, ну не антигравитирует же она! А вот "раздвигать" сам вакуум, да ещё без потери своей плотности, вполне может, как предполагают ...

Почему не может ускорять? Почему не антигравитирует? Вот статья и про это: Чернин

[Дмитрий40]

Что расширение наблюдается как разлёт гравитационно не связанных объектов как раз понятно. И пока не было ускоренного расширения всё было в порядке (во всяком случае у меня в голове): есть ваккум, без всякой тёмной энергии, а есть разлёт материи практически в плоском пространстве-времени (границы если они есть пока не учитываю). Плоское же оно потому что в отсутствии гравитации, а так оно и есть между сверхскоплениями и более, плоское не только пространственная метрика, но и время (если правильно помню то в ОТО пустое ПВ не может быть искривлено). И всё прекрасно описывалось ОТО без всяких лямбда членов. И кстати не было никаких парадоксов про разные горизонты частиц и сферы Хаббла (сингулярности не трогаем) и свет спокойно шёл к нам ото всех объектов с постоянной скоростью по нерастягивающемуся пространству и если был излучён 12 млрд.лет назад, то и расстояние в тот момент было 12 млрд.св.лет. Потом конечно сам объект улетел дальше, но это совсем другой вопрос. И не должно было быть никаких объектов, удаляющихся друг от друга (и от нас) со сверхсветовыми скоростями (на больших масштабах, где ПВ фактически плоское) в любой ИСО. Повторю, с этим всё более-менее ясно, логично и понятно.

Но вот открыли ускорение и решили "малой кровью" втиснуть его в ОТО введением (обратно) лямбда члена, который физически теперь представляют как тёмную энергию с весьма оригинальными свойствами. И оказалось что не просто объекты разлетаются друг от друга и от нас, а ещё и количество пространства между ними увеличивается со временем, свету испущенному 12 млрд.лет назад приходится проходить уже не 12 млрд.св.лет, а гораздо больше. Отсюда возникают и парадоксы со сверхсветоыми скоростями удаления и наблюдаемости (и неравенство сферы Хаббла остальным горизонтам).

Собственно именно в этом и исходный вопрос: вакуум только лишь расталкивает материальные объекты (с ничтожной силой, проявляющейся лишь на мегапарсеках) без увеличения расстояний между точкой излучения света и нами или реально увеличивается со временем расстояние проходимое светом по пустому вакууму? Во всех последних ссылках и статьях подразумевается второе, растягивание самого вакуума, увлекающее за собой и гравитационно не связанные объекты.
Если первое, лишь расталкивает не расширяясь сам, то никаких новых эффектов (типа сверхсветового расширения) возникать не должно.

Антигравитацией это назвать не могу по той простой причине что гравитация описывается зависимостью , антигравитация должна лишь менять знак силы но никак не форму зависимости, а насколько я понимаю сила расталкивающая галактики зависит от расстояния совершенно по другому.

Ну ещё по поводу ограничения скорости. Для меня новость что ОТО разрешает скорости материальных объектов выше . Даже при наличии гравитации. Прямое опровержение этого - наличие чёрных дыр с их горизонтом событий (центральную сингулярность не трогаем), прекрасно описываемых ОТО и прямо запрещающих скорости выше (горизонт односторонне проницаем). Иначе хоть на горизонте скорость убегания и равна , но всё равно можно было бы покинуть ЧД из под её горизонта.

PS. Обдумав всё прихожу к выводу что судя по последним статьям верен именно второй вывод, об расширении самого вакуума (и увеличением со временем всех расстояний). Конечно если будут реальные факты, подтверждающие хоть какие-то из парадоксов (типа сверхсветового расширения). Пока же наблюдаемые факты вроде бы не дают различий между следствиями расширения самого вакуума и некоей силой расталкивающей материю (сила сильно слабее гравитации, с другим законом от расстояния и фактически проявляется лишь для гравитационно не связанных объектов на макромасштабах). Причиной и того и другого вполне можно считать тёмную энергию, это уже частности.
Буду рад если укажете на наблюдаемые факты, различающиеся для двух сценариев (разлёт объектов в плоском ПВ под действием малой силы и растягивание самого вакуума). Именно наблюдаемые, а не чисто предполагаемые следствия модификации ОТО от введения лямбда члена.

PPS. Да, прощу прощения, ТЭ действовать как ускоряющая сила вполне может, понял, был не прав. Вот антигравитировать нет - другой закон от расстояния. Название должно быть другим, не (анти)гравитация.

[Дмитрий40]

Хм, посчитал - прослезился.
Беря постоянную Хаббла $$67.8\frac{\frac{êì}{ñ}}{Ìïê}$$ и скорость света $$3*10^8\frac{ì}{ñ}$$ получим дальность, на которой скорость удаления становится световой, равную 14.43 млрд.св.лет, а возраст вселенной всего 13.8 млрд.лет. Т.е. в текущий момент времени мы никак не можем наблюдать объекты, удаляющиеся от нас со сверхсветовой скоростью, слишком мало времени ещё прошло. Выходит никаких наблюдаемых фактов и нет. А все разговоры про сверхсветовое расширение - лишь абстрактные выводы из ОТО с лямбда членом (или вакуумом с тёмной энергией). Раннюю инфляционную стадию не трогаю, там свои заморочки.
Выходит, для объяснения наблюдаемого ускорения расширения вводят ТЭ, а для согласования с наблюдениями подбирают константы, в результате отличить расширение вакуума от действия расталкивающей силы наблюдательно невозможно. Только расширяющийся вакуум с ТЭ оказывается проще чем совсем непонятная сила ... Вах. Я огорчён.

[zam2]

Вы так много пишете, м все такое сложное..
Нам бы в разговор человека, который действительно разбирается.
Я буду отвечать выборочно.

Source of the post Что расширение наблюдается как разлёт гравитационно не связанных объектов как раз понятно. И пока не было ускоренного расширения всё было в порядке (во всяком случае у меня в голове): есть ваккум, без всякой тёмной энергии, а есть разлёт материи практически в плоском пространстве-времени (границы если они есть пока не учитываю).

То есть, разбегание по инерции? Но до принятия модели "ускоренного расширения" было не равномерное, а "замедленное расширение". Разбегание должно тормозиться гравитацией, и, в зависимости от средней плотности Вселенной, либо продолжаться бесконечно, либо смениться сжатием.

Source of the post Плоское же оно потому что в отсутствии гравитации, а так оно и есть между сверхскоплениями и более, плоское не только пространственная метрика, но и время (если правильно помню то в ОТО пустое ПВ не может быть искривлено). И всё прекрасно описывалось ОТО без всяких лямбда членов.

Раз у наблюдаемой части Вселенной ненулевая средняя плотность, у нее должна быть кривизна. Очень маленькая, но и Вселенная огромна.
Да, некоторое время назад стандартная точка зрения не использовала лямбда-член. Но его никогда не забывали и включали в альтернативные модели.

Source of the post И кстати не было никаких парадоксов про разные горизонты частиц и сферы Хаббла (сингулярности не трогаем) и свет спокойно шёл к нам ото всех объектов с постоянной скоростью по нерастягивающемуся пространству и если был излучён 12 млрд.лет назад, то и расстояние в тот момент было 12 млрд.св.лет. Потом конечно сам объект улетел дальше, но это совсем другой вопрос. И не должно было быть никаких объектов, удаляющихся друг от друга (и от нас) со сверхсветовыми скоростями (на больших масштабах, где ПВ фактически плоское) в любой ИСО.

По-моему, все эти эффекты никак не связаны с ускоренностью расширения. Надо бы поискать книги 30-40-летней давности.

Source of the post Ну ещё по поводу ограничения скорости. Для меня новость что ОТО разрешает скорости материальных объектов выше . Даже при наличии гравитации. Прямое опровержение этого - наличие чёрных дыр с их горизонтом событий (центральную сингулярность не трогаем), прекрасно описываемых ОТО и прямо запрещающих скорости выше (горизонт односторонне проницаем). Иначе хоть на горизонте скорость убегания и равна , но всё равно можно было бы покинуть ЧД из под её горизонта.

Нет, это не новость. ОТО говорит, что скорость движения не может превышать локально (то есть, под носом у наблюдателя). А в отдалении - сколько угодно. Даже в СТО при рассмотрении ускоренно движущегося наблюдателя возникают сверхсветовые скорости.

[Дмитрий40]

Увы, не получается у меня формулировать коротко и ясно, извините.

Да, разбегание именно по инерции, плюс гравитация. Замедленно. Бесконечно или с последующим сжатием.

Средняя кривизна настолько мала (и при том везде положительна!), что можно её не учитывать в смысле влияния на распространение света.

Последнее вообще не понял, не может быть в СТО сверхсветовых скоростей, это ж постулат для неё. Приведите пример пожалуйста?