Наука — это просто. Почему же мы не в черной дыре?

К переводу восемнадцатой серии спросите Итана. Я начал писать комментарий, но вскоре он разросся. А формулы в текстовом виде (увы, ваш покорный слуга лишен возможности вставлять картинки в комментарии) перестали быть читаемы. Поэтому решено было написать отдельную статью.

И да, это статья будет с формулами, но если хотите, вы сможете их пропустить, но не рекомендуется. Они довольно просты и помогают в ориентироваться в рассуждениях.

Так почему Вселенная не схлопнулась в черную дыру на начальном этапе? — «Науке это точно не известно». Не, серьезно, это одна из фундаментальным проблем теории расширения — проблема начальных значений.

Начну с того, что вопрос-то поставлен неверно. Дело в том, черная дыра — это следствие гравитационных сил, а они самые слабые. А самые сильные — это те, что связывают кварки в протон, но с расстоянием они быстро-быстро убывают.

Поэтому вопрос надо сначала поставить: почему Вселенная вышла-таки из размеров протона. Тут все очень просто: все дело в зашкаливающей плотности энергии и хаотическом столкновении. Любой связанный объект и не важно как просто разрушался при первом же случайном столкновении.

Два, давайте пока не будем стремится к самому началу времен, а чуть отойдем от него в ту область где все наши законы железно работают и расширение Вселенной уже свершившейся факт. В этом забеге вглубь, мы будем опираться на Фридмановскую модель расширения(обозначения взяты оттуда же).

Что мы обнаружим в ранней Вселенной? — Мы обнаружим что всем расширением заправляет плотность излучения.
image
Темная материя и темная энергия не играют никакой роли. Даже не важна какая именно кривизна у пространства! Чтоб сместить царя горы нужно. чтоб Вселенная достигла определенных размеров. И очевидно, что это должно произойти раньше, чем расширение смениться сжатием. Этот момент определяется двумя параметрами: плотностью и постоянной Хаббла на начальный момент.

Давайте присмотримся к уранениям Фридмана, а точнее к первым двум: уравнению движения и уравнению энергии. И вспомним, что:
image,
а постоянная Хаббла, это:
image
Подставив это выражение в те уравнения с учетом того, что сейчас у нас доминирует излучение, получим:
image
подставив уравнение энергии получим:
image
image
Сжатие наступает, когда H станет равным нулю:
image
Эра доминирования излучения проходит через ~100 млн лет, это примерно 1012 — 1013 секунд, это значит, что по крайне мере знаменатель должен быть в 1014 больше чем числитель, чтоб перейти от стадии доминирования излучения к стадии доминирования пыли.

А теперь перейдем к тому моменту, когда вселенная находит в планковском объеме. Какая у нее скорость расширения? — ровно ноль, т.к. до этого момента о каком-то движении говорить нам запрещают принципы квантовой механики. Так откуда взялось те 13 порядков?

Эта проблема носит название: «проблема начальных значений». Современная попытка ее решить — это введение особой частицы и, соответствующего ей поля — инфлатона, которая за сумасшедший промежуток времени (10-10 секунд) разгоняет Вселенную, а сам распадается, этакая первая ступень ракеты для всей Вселенной.

P.S. Почти уверен. что я накосячил с русским языком: текст пару раз переписывал. Прошу отнестись пониманием и обо всех ошибках писать в личку.
Поделиться публикацией
Похожие публикации
Никаких подозрительных скриптов, только релевантные баннеры. Не релевантные? Пиши на: adv@tmtm.ru с темой «Полундра»

Зачем оно вам?
Реклама
Комментарии 16
  • 0
    > А самые сильные — это те, что связывают кварки в протон, но с расстоянием они быстро-быстро убывают.

    Самые сильные вроде как возрастают же (антиэкранирование цветового заряда).
    • 0
      Я сравниваю гравитационные силы с сильным взаимодействием, обычно их сравнивают на размерах больше ядерных. А там сильное взаимодействие падает быстрее чем экспонента.

      Но да, согласен. неточность.
    • +2
      Можно ли по-подробнее расписать переменные в формулах, и вообще смысл этих формул, и что в конце концов они доказывают… Ибо как я понял статья писалась как раз ради них, но я, хотя и не гуманитарий, никак не могу уловить смысл без дополнительного гугления. Что это за t, оно же равно 0 при H=0, как вы пишите… И вообще как это все относится к тому что мы не в черной дыре. Заранее спасибо.
      Темная материя и темная энергия не играют никакой роли. Даже не важна какая именно кривизна у пространства!
      Можно ссылку на подтверждение этого тезиса, ибо то что я читал раньше на эту тему, полностью противоречит вашему тезису.
      • 0
        >Можно ссылку на подтверждение этого тезиса, ибо то что я читал раньше на эту тему, полностью противоречит вашему тезису.
        Это следует из той формулы, что я привел, ссылка рядом на статью в вики о Вселенной Фридмана. Плотность темной энергии с ростом масштабного фактора не меняется. Темная материя, по сегодняшним представленям это обычная материя, взаимодействующие только гравитационным образом. Иными словами она ведет себя как пыль.
        При отматывании назад, масштабный фактор уменьшается, отсюда следствие, что начиная с какого-то момента доминирует только излучение.

        >>Что это за t, оно же равно 0 при H=0, как вы пишите…
        Это время сжатия, если мы подсчитаем исходя из тех ранних условий, о которых мы знаем, экстраполируя из сегодняшних наблюдений.
      • +7
        Извините, но ваши тексты часто напоминают случайные выборки фраз из какой-то большой статьи. И, случайно выбранные, они представляют собой бессмысленный текст.

        Например:

        1. «Что мы обнаружим? — мы обнаружим что всем расширением заправляет плотность излучения.» — где это мы обнаружим? Я пока ничего не обнаружил и ниже приведенная формула для меня ничего не говорит, потому она никак не откомментирована.

        2, «Темная материя и темная энергия не играют никакой роли.» — да с чего она не играет роли? Опять непонятно.

        3. «Даже не важна какая именно кривизна у пространства!» — почему это она не важна? Из чего это следует?

        4. «Чтоб сместить царя горы нужно. чтоб Вселенная достигла определенных размеров.» — какого еще царя, какой в баню горы? О чем вообще речь?

        5. «И очевидно, что это должно произойти раньше, чем расширение смениться сжатием.» — да с какого хрена это очевидно, если не понятна буквально каждая предыдущая фраза?? Главное, что «это» должно «произойти раньше»? Даже этого не понятно, не говоря уже о том, что это совершенно не оченвидно.

        Ну и так далее… То есть, мне не понятен вообще сам смысл публикации таких статей.
        • 0
          Классическое научное изложение: впереди формула, потом из нее следствия. В науч-попе в погоне за упрощением формулы, как правило, выкидываются. Но с водой выплескивается и ребенок.

          Я попытался формулы сделать иллюстративным материалом. Будучи ограниченным в возможностях форматирования я сделал так: сначала утверждение, потом иллюстрация к утверждениям в виде формул, показывается как к утверждениям приходят. У меня был вариант увести формулы под спойлер, но мне показалось. что так еще хуже.
          • +5
            Я не знаю, понимаете ли вы все фразы и формулы, которые вы пишете, но сторонний читатель их не понимает, имхо. И не важно, формулы сначала или потом, а важно, что любую формулу сложнее F = m*a надо комментировать и расписывать, что там что, и зачем она вообще приведена тут. Если же форумы из вашей статьи убрать, то вообще получается не связный текст, а набор абстрактных случайных фраз. Извините, но… выглядит очень сумбурно.
            • +3
              Ну в науке принято хотя бы расшифровывать все символы присутствующие в формуле.
          • 0
            > черная дыра — это следствие гравитационных сил
            Т.е. бывают «электромагнитные», «сильные» и «слабые» черные дыры?
            • 0
              Сильные, «черные дыры» — это всеми нами любимые протоны да нейтроны, составляющие обычную материю. Явление носит названиея «конфаймент кварков».

              Электромагнитные ЧД теоретически могли бы быть, если бы заряд не квантовался. А так одноименно заряженные частицы отталкиваются друг от друга и разлетаются прежде чем организовать что-то подобное.

              А вот про «слабые» ничего сказать не могу. Их характерный размер действия — ядро атома. Почему там наступает нестабильность и ядро распадается точно сказать не берусь.
              • 0
                А где можно почитать, почему одноименно заряженные частицы отталкиваются друг от друга?
                • 0
                  Боюсь, вам никто не сможет ответить почему фундаментальные взаимодействия такие, какие они есть.
            • 0
              А почему огромное значение радиуса Шварцшильда для Вселенной не означает, что мы в черной дыре?
              • +1
                Во-первых, у Вселенной такогвого нет, т.к. к ней не применима модель Шварцшильда. Т.к. она предполагает наличие выделенного гравитирующего центра, а мы такого не наблюдаем, более того, наблюдаем крайне высокую однородность и изотропность.

                Во-вторых, а вот горизонт событий у нее есть, он же радиус наблюдаемой Вселенной. Но вызван он расширением, а не сжатием.

                Единственное за что можно зацепиться: радиус горизонта событий ~13 млрд. световых лет при возрасте всей Вселенной ~13 млрд. Т.е. можно предположить, что это не случайное предположение и мы изначально в черной дыре. В то время, как формулировка вопроса в исходном посте была несколько иной.

                Вернемся к предположению. Оно сталкивается с трудностями при построении модели: во-первых нужно обеспечить расширение черной дыры. (А оно есть — тому прямое подтверждение — падение температуры реликтового фона со временем)… Как это сделать не увеличивая ее массу, т. е. не нарушая закон сохранения энергии не очень понятно. Во-вторых, нужно обеспечить высокую однородность и изотропность, следующую из всего того же реликтового фона, а все текущие модели ЧД на это не способны
                • 0
                  спасибо, теперь понятно, что модели ЧД не применимы ко Вселенной.
                  И все же вопрос с точки зрения банальной эрудиции: не может ли чёрная дыра изнутри выглядеть похоже на наблюдаемую Вселенную?

            Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.