Астрономия

Возможно ли, что Вселенная расширяется из-за дополнительных событий Большого взрыва?

Возможно ли, что Вселенная расширяется из-за дополнительных событий Большого взрыва?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Теоретически возможно ли, что Вселенная расширяется из-за дополнительных событий Большого взрыва, которые произошли в том же месте, что и первоначальный Большой взрыв?

Возможно, за последние 13,7 миллиарда лет продолжалась серия более мелких событий Большого взрыва, которые, хотя и не были такими масштабными, как первоначальный Большой взрыв, создали большое количество нового пространства-времени и новой материи, которые привели к Вселенная расширяется.


Возможно, вам придется вернуться к теории Большого взрыва. Большой взрыв - это более или менее описание того, как выглядела ранняя Вселенная, если посмотреть на расширение в обратном направлении. Единственный «Большой взрыв» в начале нашей Вселенной - единственное событие «Большого взрыва», предсказанное расширением. Кроме того, Большой взрыв произошел не в одном месте, он произошел повсюду во Вселенной. Наконец, Большой взрыв не создал пространство-время, и расширение Вселенной не является созданием новой материи. Большой взрыв описывает время, когда метрика пространства-времени была чрезвычайно плотной, а расширение - это метрика увеличения пространства-времени, как показано ниже:

Расстояние между точками в пространстве увеличивается, но остается та же масса-энергия, что и раньше.


Распространенные заблуждения космологии Большого взрыва

В 20 веке космология пережила революцию. Со времен древних греков на Западе считалось, что Вселенная вечна. Ко времени Ньютона более трех веков назад к своей вечности прибавилась пространственно бесконечная Вселенная.

Это отношение начало резко меняться сто лет назад с публикацией общей теории относительности Эйнштейна и открытием Хабблом расширения Вселенной. Джордж Лемэтр быстро понял, что эти два события могут означать, что Вселенная не вечна и не бесконечна. Однако всегда трудно выбраться из колеи, в которой находится человек, поэтому широко распространенная вера в вечную и, возможно, конечную Вселенную ждала открытия космического микроволнового фона в 1965 году. С тех пор появилась модель большого взрыва, вера в то, что Вселенная внезапно появившееся в небольшом горячем расширяющемся состоянии 13,8 миллиарда лет назад доминирует в космологии.

После всеобщего принятия модели большого взрыва полвека назад некоторые христианские апологеты начали видеть большой взрыв в Библии. Их аргументация заключалась в том, что, поскольку наука доказала, что у вселенной было начало, значит, должен быть Создатель, и этот Создатель является Богом Библии. Однако в «Ответах в книге Бытия» мы уже давно признали несовместимость Большого взрыва с описанием сотворения в Бытии 1. Таким образом, мы понимаем, что модель большого взрыва - лишь одна из многих неудачных попыток людей рационализировать существование мира. отдельно от Бога. Следовательно, оппозиция модели большого взрыва была позицией не только «Ответов в Книге Бытия», но и других основанных на Библии творческих и апологетических служений.

К сожалению, в сознание библейских креационистов проникло несколько заблуждений относительно космологии. Здесь я рассмотрю некоторые из этих заблуждений.


Спросите Итана: может ли большой разрыв привести к еще одному большому взрыву?

Решая космическую загадку природы темной энергии, мы лучше узнаем. [+] судьба Вселенной. Независимо от того, изменяется ли темная энергия в силе или знаке, это ключ к пониманию того, закончим ли мы Большой разрыв или нет.

Живописные отражения обои

Есть несколько вопросов, которые могут не дать нам уснуть по ночам так же, как размышления о возможной судьбе всего космоса. Звезды сгорят, на их месте появятся новые, которые сами будут выгорать до тех пор, пока во Вселенной не закончится топливо. Галактики сольются вместе и выбрасывают материю, в то время как пространство между связанными галактиками и группами и скоплениями будет расширяться бесконечно. Темная энергия заставляет это расширение не только быть безжалостным, но и ускоряться. Но разве это обязательно конец? Вступая в спекулятивную территорию, Джастин Агустино ди Паола хочет знать:

Может ли «большой разрыв» привести к еще одному «Большому взрыву»? Когда Вселенная расширяется достаточно быстро, чтобы разрывать атомы, появляются кварки. В этот момент Вселенная создаст кварк-глюонный суп?

На кону не что иное, как судьба Вселенной.

Далекие галактики, подобные тем, что находятся в скоплении галактик Геркулес, ускоряются от нас. . [+] В конце концов, мы перестанем получать от них свет сверх определенной точки. Но ценность темной энергии не требует такой точной настройки, как многие утверждают, она может быть постоянной или может меняться любым количеством способов.

ESO / INAF-VST / OmegaCAM. Благодарность: OmegaCen / Astro-WISE / Kapteyn Institute

Когда вы смотрите на далекую галактику во Вселенной наугад, очень высока вероятность того, что вы обнаружите, что ее свет имеет более красный цвет, чем свет, который вы бы видели от звезд в нашей собственной галактике. Вернувшись в 1920-е годы, ученые заметили взаимосвязь, которая в целом была верной: чем дальше от вас находилась галактика в среднем, тем краснее становился свет. В контексте общей теории относительности быстро стало понятно, что это, вероятно, связано с тем, что сама ткань пространства расширяется с течением времени.

Первые наблюдения Хаббловского расширения Вселенной в 1929 году, за которыми последовали последующие. [+] более подробные, но тоже сомнительные наблюдения.

Справа - Роберт П. Киршнер (http://goo.gl/C1d7EF). Слева - Эдвин Хаббл.

Следующим шагом было точное определение того, насколько быстро Вселенная расширяется и как это расширение меняется с течением времени. Причина, по которой это так важно с теоретической точки зрения, заключается в том, что история расширения Вселенной однозначно определяет, что в ней находится. Если вы хотите знать, из чего состоит ваша Вселенная в самых больших масштабах, измерение того, как Вселенная расширялась за все космическое время, - верный способ добраться туда.

Если ваша Вселенная заполнена материей, вы ожидаете, что скорость расширения будет падать пропорционально тому, как вещество разбавляется по мере увеличения объема. Если он заполнен радиацией, вы ожидаете, что скорость будет падать быстрее, поскольку само излучение смещается в красную сторону и теряет дополнительную энергию. Вселенная с пространственной кривизной, космическими струнами или энергией, присущей самому пространству, будет развиваться по-прежнему по-разному, в зависимости от соотношения всех различных компонентов энергии.

График зависимости кажущейся скорости расширения (ось y) от расстояния (ось x) соответствует Вселенной. [+] которые в прошлом расширялись быстрее, но сегодня далекие галактики ускоряются в своей рецессии. Это современная версия, в тысячи раз превосходящая оригинальную работу Хаббла. Обратите внимание на тот факт, что точки не образуют прямую линию, что указывает на изменение скорости расширения во времени.

Нед Райт, основываясь на последних данных Betoule et al. (2014)

Основываясь на полном наборе измерений, которые мы смогли провести, в том числе для переменных звезд, различных типов и свойств галактик и сверхновых типа Ia, а также на основе космического микроволнового фона, кластеризации и корреляций галактик, мы были способен точно определить, из чего состоит Вселенная. В частности, он состоит из:

  • 68% темной энергии,
  • 27% темной материи,
  • 4,9% нормального вещества,
  • 0,09% нейтрино и
  • 0,01% излучения,

с погрешностью всего несколько процентов на каждой цифре.

Ожидаемые судьбы Вселенной (три верхние иллюстрации) соответствуют Вселенной, в которой расширение. [+] материя и энергия борются с начальной скоростью расширения. В наблюдаемой нами Вселенной космическое ускорение вызывается темной энергией определенного типа, что до сих пор не было объяснено. Все эти Вселенные управляются уравнениями Фридмана, которые связывают расширение Вселенной с различными типами материи и энергии, присутствующими в ней.

Э. Сигель / За пределами Галактики

В нашей Вселенной преобладает темная энергия, что особенно интересно, потому что это был компонент Вселенной, который не обязательно должен был существовать, а тем более доминировать. Тем не менее, через 13,8 миллиарда лет после Большого взрыва мы живем во Вселенной, где темная энергия управляет расширением Вселенной.

Есть много вопросов, связанных с темной энергией, в том числе о ее природе, причинах ее возникновения и о том, является ли она постоянной или будет развиваться с течением времени. Осталось немного места для маневра, но все наблюдения согласуются с тем, что это космологическая постоянная. Другими словами, кажется, что он ведет себя так, как будто это новая форма энергии, присущая самому пространству. По мере того, как Вселенная расширяется, она создает новое пространство, содержащее одно и то же одинаковое количество темной энергии.

Хотя плотности энергии материи, излучения и темной энергии очень хорошо известны, они все еще существуют. [+] много места для маневра в уравнении состояния темной энергии. Оно могло быть постоянным, но со временем оно могло увеличиваться или уменьшаться.

Во всяком случае, это текущая картина, которую отдают предпочтение. С теоретической точки зрения существует ряд известных способов получения космологической постоянной, и поэтому такое объяснение - при условии, что данные согласуются с ним -, вероятно, останется предпочтительным. Но нет никаких причин, по которым темная энергия не могла быть чем-то более сложным, чем это.

Это может быть что-то, что со временем разбавляется, становясь все менее и менее плотным, хотя и немного. Это может быть что-то, что меняет знак в далеком будущем, что приведет к повторному коллапсу Вселенной в результате Большого сжатия. Или это может быть что-то, что со временем становится сильнее, заставляя Вселенную расширяться все быстрее и быстрее. Именно эта последняя возможность ведет к сценарию Большого разрыва.

Различные способы развития темной энергии в будущем. Оставаясь постоянным или увеличивающимся. [+] сила (в Большой разрыв) потенциально может омолодить Вселенную, в то время как изменение знака может привести к Большому сжатию.

Когда мы говорим о любом компоненте энергии во Вселенной, мы говорим о его уравнении состояния, которое описывает, как он эволюционирует во Вселенной с течением времени. Астрофизики обозначают параметр ш для этой цели, где ш = 0 соответствует материи, ш = 1/3 соответствует излучению, а ш = -1 соответствует космологической постоянной.

Темная энергия, кажется, имеет ш = -1, но здесь есть место для маневра. Например, в новой статье, опубликованной в сотрудничестве с Subaru Hyper Suprime-Cam, были опубликованы новые ограничения на уравнение состояния темной энергии. Хотя это, похоже, очень согласуется с ш = -1, есть предположение, что он может быть немного более отрицательным. Если это действительно так - если окажется, что ш & lt -1 вместо того, чтобы равняться ему - тогда Большой разрыв неизбежен.

"align =" "] Ожидаемая судьба Вселенной - это вечное ускоряющееся расширение,. [+] соответствующее w (по оси Y), в точности равное -1. ​​Если w более отрицательное, чем -1, как некоторые Что касается данных, то вместо этого наша судьба будет большим разрывом.

Если Большой разрыв реален, то расширяется не только Вселенная (что происходит независимо от темной энергии), и не только будет казаться, что далекие объекты удаляются от нас все быстрее и быстрее с течением времени (что происходит из-за темная энергия), но объекты, которые связаны вместе посредством любой из фундаментальных сил, в конечном итоге будут разорваны на части постоянно увеличивающейся силой темной энергии.

Через много миллиардов лет в будущем наша местная группа увидит, как звезды на окраинах будут выброшены в космос, поскольку они будут освобождены от гравитации нашей далекой будущей галактики: Милкдромеды. Со временем все больше и больше звезд будет выбрасываться наружу, в конечном итоге уничтожая структуру, которую мы знаем как галактику, и превращая нас в собрание миллиардов несвязанных звезд и звездных трупов.

Сценарий Большого разрыва произойдет, если мы обнаружим, что темная энергия увеличивается в силе, оставаясь. [+] отрицательное направление, с течением времени.

Джереми Тефорд / Университет Вандербильта

Со временем планеты будут выбрасываться из своих солнечных систем, поскольку темная энергия продолжает усиливаться, и тогда даже сами планеты будут разорваны на части. В самый последний момент объекты, удерживаемые вместе атомными и молекулярными силами, будут разорваны на части, электроны будут отделены от своих атомов, атомные ядра будут разорваны на части, и даже сами кварки будут отделены друг от друга. Если есть что-то, что составляет кварки, они тоже будут разорваны на части.

Если Большой разрыв верен, все во Вселенной будет сокращено до самых фундаментальных составляющих, что будет происходить в какой-то странной параллели с самыми ранними стадиями Большого взрыва.

Кварк-глюонная плазма ранней Вселенной будет очень похожа на кварк-глюонную плазму. [+] сгенерирован в последние моменты Большого разрыва. Хотя мы часто представляем частицы, такие как кварки, глюоны и электроны, в виде трехмерных сфер, лучшие измерения, которые мы когда-либо проводили, показывают, что они неотличимы от точечных частиц.

Брукхейвенская национальная лаборатория

Но это совершенно другая кварк-глюонная плазма, чем в начале Большого взрыва. Во-первых, Большой взрыв характеризуется горячим и плотным состоянием, но Большой разрыв будет чрезвычайно холодным и редким. С другой стороны, Большой взрыв характеризуется тем, что вся материя и энергия во Вселенной сжимаются в крошечный объем пространства, но в случае Большого разрыва они будут распространяться на триллионы световых лет. И еще для одного: Большой взрыв представляет собой состояние с довольно низкой энтропией, но энтропия будет примерно в 10 35 раз больше при Большом разрыве, чем она была во время Большого взрыва.

Но надежда все же есть.

Возможно, что темная энергия, если она приведет к Большому разрыву, сможет переработать Вселенную. Если темная энергия увеличивается в силе, это действительно энергия, присущая самой ткани космоса, и может быть полностью аналогична раннему периоду в истории нашей Вселенной, когда пространство расширялось с невероятной скоростью: космической инфляции. Инфляция удаляет всю ранее существовавшую материю и энергию из Вселенной, оставляя позади только ткань самого пространства. После периода инфляции эта энергия каким-то образом превращается в частицы, античастицы и излучение, что приводит к горячему Большому взрыву. Этот сценарий уже исследовался и известен как обновленная Вселенная.

Квантовые флуктуации, возникающие во время инфляции, растягиваются по Вселенной и когда. [+] Инфляция заканчивается, они становятся колебаниями плотности. Со временем это приводит к крупномасштабной структуре во Вселенной сегодня, а также к флуктуациям температуры, наблюдаемым в CMB.

Э. Сигель, с изображениями, полученными от ESA / Planck и межведомственной целевой группы DoE / NASA / NSF по исследованию CMB

Если Большой разрыв верен, он должен просто разорвать всю материю на части, что приведет к очень пустой Вселенной с большим количеством энергии, присущей самому космосу. Если мы экстраполируем это произвольно далеко, до самых высоких энергий, которые только можно вообразить, само пространство разорвется на части, поэтому это называется Большим разрывом. Но, возможно, есть отсечка, и, возможно, впереди еще один переход. Если это то, к чему направляется наша Вселенная, то Большой разрыв может быть не последним, что когда-либо случится, а может быть предвестником рождения совершенно новой Вселенной.


Как может Вселенная расширяться быстрее скорости света? Это кажется невозможным!

Во вселенных научной фантастики путешествовать по галактике совсем несложно - просто включите «варп» или «сверхскоростной» двигатель, и вперед, путешествуя по космосу со скоростью, в несколько раз превышающей скорость света. Но на самом деле нас всех учили, что скорость света - это строгие правила дорожного движения, которые нельзя нарушать. Это правда, но немного вводит в заблуждение.

Специальная теория относительности Эйнштейна, впервые опубликованная в 1905 году, утверждала, что скорость света постоянна (300 миллионов метров в секунду), независимо от того, кто ее измеряет. Всегда одинаково, находитесь ли вы в движении или в состоянии покоя. Этот образ мышления сильно отличается от того, к которому мы привыкли. Например, если вы попытаетесь измерить скорость встречного автомобиля от движущегося транспортного средства, вы получите комбинированную скорость обоих автомобилей. Вот почему полицейские должны оставаться на стоянке. Свет отличается, потому что, что бы вы ни делали, он всегда движется с одинаковой скоростью.

Скорость света влияет на нас больше, чем мы думаем, - она ​​помогает нам понять разницу между причиной и следствием. Если бы вещи могли двигаться быстрее, чем свет, который мы их видим, нас ждут странные переживания. Если бы вы были ловцом, пытающимся поймать сверхсветовой фастбол, вы могли бы почувствовать, как мяч попадает в вашу перчатку, еще до того, как питчер начинает свой разворот: эффект важнее причины. Это потому, что изображение объекта будет двигаться со скоростью света, следуя за более быстрым бейсбольным мячом, как более медленный звук грома следует за изображением молнии.

Теперь, когда у нас есть вкус к теории Эйнштейна, мы знаем, что бейсбольные мячи не летят со скоростью, превышающей скорость света. Но есть ли что-нибудь, что может? Оказывается, скорость света - это всего лишь предел для объектов, таких как бейсбольные мячи, когда они движутся в пространстве. Однако само движение пространства может заставить скорость света казаться медленной.

Сразу после Большого взрыва во Вселенной произошел чудовищный скачок роста, названный инфляцией. Все это закончилось менее чем за одну триллионную триллионной секунды, но за это короткое мгновение Вселенная росла экспоненциально, многократно удваиваясь в размерах. В конце инфляции, хотя Вселенная все еще была меньше автомобиля, внешний край двигался во много раз быстрее скорости света. С тех пор Вселенная продолжала расширяться, но более разумными и устойчивыми темпами.

Этот сверхбыстрый рост, кажется, противоречит тому, что мы только что обсудили, но он имеет смысл, если вы понимаете разницу между расширением и движением. Когда астрономы говорят, что Вселенная расширяется, они имеют в виду довольно абстрактную концепцию пространства-времени. По сути, пространство-время - это три физических измерения нашего существования - длина, ширина и глубина - в сочетании с дополнительным измерением времени, представьте его как проволочную сетку, которая соединяет каждую часть Вселенной со всеми остальными частями. Когда мы говорим, что объект движется, мы имеем в виду его изменение положения относительно пространственно-временной сетки. Скорость света ограничивает только объекты, существующие в пространстве-времени, но не само пространство-время.

Чтобы лучше представить себе теорию, астрономы часто изображают расширяющуюся Вселенную в виде буханки хлеба с изюмом, поднимающейся в духовке. Изюм - это галактики, а поднимающееся тесто - пространство-время. По мере того, как тесто расширяется, галактики изюма оказываются дальше друг от друга, даже если они не перемещаются относительно теста между ними.

А теперь представим, что в буханке есть жук, и он ползет к далекому изюму (не волнуйтесь, мы все равно не будем его есть). Жук представляет все в космосе, например, бейсбольные мячи, космические корабли или фотоны. Когда жук роется в хлебе, он движется относительно теста и всего остального изюма. Скорость света ограничивает скорость передвижения жука, но не скорость подъема хлеба. То, что расширение пространства может нарушить ограничение скорости, не означает, что мы можем двигаться быстрее, чем сказал Эйнштейн.

Итак, хотя скорость света остается непреодолимым препятствием для тех из нас, кто находится во Вселенной, она не может ограничить расширение самого пространства-времени. Вселенная продолжает расширяться, но скорость света ограничивает то, сколько его мы можем видеть и насколько быстро мы можем двигаться. Может быть, это несправедливо, но это физика.


Что нужно сделать, чтобы опровергнуть космологическую модель «большого взрыва»?

Свидетельства Арпа показывают, что красное смещение не всегда указывает на расстояние. Следовательно, проблема, которую не могут решить ни QM, ни GR, больше не нуждается в решении.

& lt & ltРелигиозный контент удален модератором & gt & gt

Но хотя я люблю говорить о философии, я бы предпочел поговорить о том, что нужно для фальсификации ВВ. Пока что мне почти невозможно получить ответы!

Катастрофа

Приближается к астероиду? Это тот самый?

Это может быть чересчур упрощенным, поскольку мои знания об этих вещах, к сожалению, отсутствуют, но разве наблюдение за «мембраной» или стеной, окружающей Вселенную, не разрушит аргумент BB?

Возможно, я неправильно понимаю, что вы запрашиваете, поскольку мы, очевидно, не наблюдали никакой такой «клеточной структуры космического размера», но я не уверен, что вы имеете в виду, если «новая» информация не будет соответствовать принятым теориям BB.

Катастрофа

Приближается к астероиду? Это тот самый?

Что нужно сделать, чтобы опровергнуть космологическую модель «большого взрыва»?

Helio написал:
«Ни QM, ни GR не могут обратиться к событиям в t = 0. Что примечательно, так это то, насколько близко к этому могут подойти физики ». С чем я согласен.

Как некоторые из вас знают, я против сингулярности, полученной (ИМО) недействительной ретроградной экстраполяцией из «расширения Вселенной, особенно инфляции». Идея неверна - не в теории, а в исполнении. Например, у вас есть это для этого случая интерполяция быстрого расширения - как вы вписываете это в однородную ретроградную экстраполяцию ?.

Просто сделайте еще одну настройку HI рядом (ОК очень рядом) до t = 0. Забудьте об особенностях - просто свист через узкую перетяжку. . . ну, вы просто встретите черную дыру "головой". Серьезно, я сторонник циклических прогрессий BB-BH. Я считаю, что возражение против энтропии несколько неубедительно - слышали ли вы когда-нибудь разговор об энтропии в контексте того и другого?

Повеселись! - просто ищите: нерегулярное расширение Вселенной! До свидания, BB

Только что нашел это в своих заметках и должен добавьте сюда:
«Возможно, то, что мы видим как нашу Вселенную, является остатком черной дыры, образовавшейся в другой Вселенной. Одним из ведущих сторонников этой идеи является польский физик-теоретик Никодем Поплавский ».

IG2007

«Не критикуйте то, чего не понимаете. & quot

Катастрофа

Приближается к астероиду? Это тот самый?

"Это Большой взрыв, Джим, но не такой, каким мы его знаем!"

Итак, мы просто фальсифицировали модель «большого взрыва» в пользу модели Никодема Поплавского.

Все сторонники поднимают руки!

Arctic Frost

Катастрофа

Приближается к астероиду? Это тот самый?

Arctic Frost

Хорошо, я только сейчас затронул это и «думаю», что понимаю. Пожалуйста, простите мой примитивный стиль, но вот что: я муравей с толщиной поверхности 0. Я не могу воспринимать букву «z», потому что ее не существует для меня. Я вижу, как мой мир расширяется по мере увеличения расстояний, но я не замечаю, что они расширяются по оси «z»?

Надеюсь, это описывает мой уровень понимания. При этом не могли бы вы порекомендовать книгу, которая поможет мне понять эту безграничную вселенную? Спасибо за терпение, сейчас я сделаю шаг назад, чтобы эта ветка могла продолжить поиск на BB. Я чувствую себя детсадовцем, слушая, как старшеклассники говорят об алгебре, хахахахаха. Для меня важно, чтобы я не отвлекал других.

Роботрон

Роботрон

Арп работал вместе со многими учеными, чтобы показать, что красное смещение не всегда указывает на расстояние. Сколько ученых вам нужно, чтобы заключение стало достоверным? Два, пять, тысяча?

У меня сложилось впечатление, что наука - это не конкурс популярности, а скорее работа, основанная на данных. Если люди не согласны с данными Arp, они обращаются к этим данным. Один черный лебедь - это все, что нам нужно, чтобы доказать, что все лебеди не белые.

Helio

Наука и религия совершенно разные. Наука объективна. ББТ с самого первого дня представлял собой тесты, которые астрономы могли провести, чтобы опровергнуть теорию. По мере того, как физики относились к этому более серьезно, теории были даны новые проверки, включая требование реликтового излучения. Однако переход к t = 0 - это выход за рамки теории и переход к метафизике или псевдонауке, как с философской, так и с религиозной точки зрения.

Религия может быть подтверждена научными данными (например, археологией), но это аргументация, основанная на субъективности.

Мне нравится аналогия, в которой наука подобна острову, а религия и философия подобны окружающему ее океану. Мы можем строить впечатляющие объекты и наслаждаться хорошим уровнем жизни, строя на острове, но мы очень ограничены в том, что можно построить в море. Но море тоже важно.

«У сердца есть причины, которые не могут знать». - Блез Паскаль.

Helio

Достаточно было одного, чтобы опровергнуть модель Арпа, хотя я предполагаю, что их было много, чтобы дискредитировать его взгляды на красное смещение.

Астрономия может видеть гораздо больше и узнала гораздо больше со времен Арпа. Мне трудно пройти через все идеи Arp и надеяться, что они полностью оправданы и должны быть пересмотрены. Однако, если они действительны, чем раньше мы внесем исправления, тем лучше. Такие вещи случались, когда десятилетия были потеряны из-за ошибочных точек зрения. Спектроскопия включает в себя несколько таких историй. Мне больше всего нравится то, что Солнце желтое. * Caugh! *

Doubledipsoon

К вашему сведению. Проблема времени - главный конфликт между описанием ОТО Эйнштейна и КМ.

https://phys.org/news/2020-06-theorists-upper-limit-quantization.html, & quot. В течение многих лет физики-теоретики пытались объяснить главную проблему - общая теория относительности предполагает, что время - это непрерывная величина, которая может двигаться медленнее или быстрее в зависимости от ускорения и условий силы тяжести. Но теории квантовой механики предполагают, что время идет в постоянном темпе, как кадры в разыгрываемом фильме. В этом случае время должно быть универсальным ».

Это главный конфликт между QM и GR. «Физические последствия фундаментального периода времени», https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.124.241301, «Если время описывается фундаментальным процессом, а не координатой, оно взаимодействует с любой физической системой. который развивается во времени. Результирующая динамика здесь показана как согласованная при условии, что основной период временной системы достаточно мал. Строгая верхняя граница Tc & lt 10 ^ -33 с основного периода времени, на несколько порядков ниже любого прямого измерения времени, получается из границ динамических изменений периода системы, развивающейся во времени ».

Сегодня в космологии интересно, что учение об инфляции и мультивселенной основано на времени КМ, и это определение времени * на несколько порядков ниже любого прямого измерения времени * в лаборатории. Это обсуждение в ветке озаглавлено: «Что нужно сделать, чтобы опровергнуть космологическую модель« большого взрыва »?»

Необходимо определить время, чтобы опровергнуть космологию BB. GR и QM здесь конфликтуют.

Doubledipsoon

Lyman_alpher

Да, я (и многие другие) утверждаю, что все три столпа были полностью снесены.

Ван Фландерн сказал следующее о предполагаемом микроволновом фоне:

Микроволновый «фон» имеет больше смысла как предельная температура пространства, нагретого звездным светом, чем как остаток огненного шара. [https://www.spaceandmotion.com/cosmology/top-30-problems-big-bang-theory.htm]

Это часто повторяется, но на самом деле это неверная характеристика того, что сказал Эддингтон. Если вы действительно посмотрите на оригинальную книгу Эддингтона, он совершенно ясно дает понять, что не предполагал, что его предыстория была 3-килобайтным черным телом.

«Излучение в межзвездном пространстве настолько далеко от термодинамического равновесия, насколько это возможно, и, хотя его плотность соответствует 3-18, оно намного богаче высокочастотными составляющими, чем равновесное излучение с такой температурой».

Затем он перечисляет интенсивность как функцию длины волны, где эффективная температура сильно меняется с длиной волны. Здесь есть график зависимости спектра от спектра реликтового излучения.

Эддингтон и температура космоса # 039s

Lyman_alpher

Это займет более одной галактики, потому что подобный анализ не объективен. В этом примере вы основываете свое утверждение о том, что галактики в «Квинтете» Стефана на самом деле связаны, исходя из вашего субъективного выбора. Без веских доказательств физической связи мы не можем основывать свои выводы на тщательно подобранных примерах. Давайте рассмотрим аналогию с воображаемой игрой в дартс.

Мой прилагаемый сюжет иллюстрирует то, о чем я говорю. На первой панели слева я произвольно нарисовал точки на графике. Эти точки ничего не знают о цели «яблочко» в середине, поэтому они не коррелированы, но случайно некоторые оказываются близко к центру. На следующей панели я выбрал только ближайшую случайную точку. Если бы это было все, что я вам показал, то вы могли бы сделать вывод, что точка в центре каким-то образом связана с мишенью. Но это только потому, что этот пример был тщательно подобран, чтобы произвести такое впечатление. Та же логика применима к галактикам и квазарам. Если вы посмотрите на достаточное количество пар, вы найдете примеры, которые выглядят связанными, но вы проигнорировали большинство объектов. Итак, как мы можем провести лучший тест? Если точки действительно связаны с целью, тогда все они должны иметь некоторую корреляцию с положением цели. Пример этого показан на правой панели, где есть реальная корреляция. Из сравнения полных распределений левого и правого графиков становится ясно, что есть разница, но если вы посмотрите только на один или два случая, вы никогда не увидите этого. Рассматривая этот эффект кластеризации, нам не нужно выбирать, какие квазары и галактики анализировать, мы смотрим на полную выборку.

Люди действительно проделали это на реальных данных, чтобы проверить идею Арпа. Если квазары с большим красным смещением действительно выбрасываются из галактик с низким красным смещением, то они должны быть коррелированы по положению. Этот анализ рассматривал тысячи пар, а не небольшое количество объектов Арпа. Результат соответствовал тому, что квазары и галактики были распределены случайным образом относительно друг друга. Это самая чистая проверка идей Арпа, и она не показывает никаких доказательств какой-либо связи.


Новое исследование порождает сомнения в составе 70 процентов нашей Вселенной

До сих пор исследователи полагали, что темная энергия составляет почти 70 процентов постоянно ускоряющейся и расширяющейся Вселенной.

В течение многих лет этот механизм был связан с так называемой космологической постоянной, разработанной Эйнштейном в 1917 году, которая относится к неизвестной отталкивающей космической силе.

Но поскольку космологическая постоянная, известная как темная энергия, не может быть измерена напрямую, многие исследователи, включая Эйнштейна, сомневались в ее существовании, не имея возможности предложить жизнеспособную альтернативу.

До настоящего времени. В новом исследовании, проведенном учеными из Копенгагенского университета, была протестирована модель, которая заменяет темную энергию темной материей в форме магнитных сил.

«Если то, что мы обнаружили, является точным, это перевернет нашу веру в то, что то, что, как мы думали, составляет 70 процентов Вселенной, на самом деле не существует. Мы удалили темную энергию из уравнения и добавили еще несколько свойств темной материи. Это похоже на to have the same effect upon the universe's expansion as dark energy," explains Steen Harle Hansen, an associate professor at the Niels Bohr Institute's DARK Cosmology Centre.

The universe expands no differently without dark energy

The usual understanding of how the universe's energy is distributed is that it consists of five percent normal matter, 25 percent dark matter and 70 percent dark energy.

In the UCPH researchers' new model, the 25 percent share of dark matter is accorded special qualities that make the 70 percent of dark energy redundant.

"We don't know much about dark matter other than that it is a heavy and slow particle. But then we wondered -- what if dark matter had some quality that was analogous to magnetism in it? We know that as normal particles move around, they create magnetism. And, magnets attract or repel other magnets -- so what if that's what's going on in the universe? That this constant expansion of dark matter is occurring thanks to some sort of magnetic force?" asks Steen Hansen.

Computer model tests dark matter with a type of magnetic energy

Hansen's question served as the foundation for the new computer model, where researchers included everything that they know about the universe -- including gravity, the speed of the universe's expansion and X, the unknown force that expands the universe.

"We developed a model that worked from the assumption that dark matter particles have a type of magnetic force and investigated what effect this force would have on the universe. It turns out that it would have exactly the same effect on the speed of the university's expansion as we know from dark energy," explains Steen Hansen.

However, there remains much about this mechanism that has yet to be understood by the researchers.

And it all needs to be checked in better models that take more factors into consideration. As Hansen puts it:

"Honestly, our discovery may just be a coincidence. But if it isn't, it is truly incredible. It would change our understanding of the universe's composition and why it is expanding. As far as our current knowledge, our ideas about dark matter with a type of magnetic force and the idea about dark energy are equally wild. Only more detailed observations will determine which of these models is the more realistic. So, it will be incredibly exciting to retest our result.


Ask Ethan: If The Universe Stops Expanding, Will Time Run Backwards?

Your location in this Universe isn't just described by spatial coordinates (where), but also by a . [+] time coordinate (when). It is impossible to move from one spatial location to another without also moving through time.

As we step forward in time, a number of things always seem to happen together. Objects move through the Universe proportional to their velocity. They change their motion due to the effects of gravity and the other forces. On large scales, the Universe expands. And everywhere we look, the entropy of the Universe always goes up. As the story of our cosmic evolution continues, we think all of these things will continue: the laws of physics will still apply just as they do today, dark energy ensures that the Universe will keep on expanding, and the laws of thermodynamics will still be obeyed.

Many have speculated — although there is no proof — that the arrow of thermodynamics and the arrow of time may be related. Still others have speculated that dark energy might evolve over time, rather than being a constant, leaving the door open to the possibility that it might someday counteract and reverse our Universe’s expansion. What happens, then, if we put these speculations together? That’s what Jordan Musen wants to know, asking:

“If the universe were to contract towards a big crunch, would entropy decrease if so, would time run backward?”

This isn’t something we can test, but based on the laws of physics that we know, it’s something we think we can answer. Let’s find out.

By examining this strobe image of a bouncing ball, you cannot tell for certain whether the ball is . [+] moving towards the right and losing energy with each bounce, or whether it's moving towards the left and getting an energetic kick with each bounce. The laws of physics are symmetric under time-reversal transformations, and the equations of motion will give you two solutions (positive and negative) to any trajectory you can derive. Only by imposing physical constraints can we know which of the two yields the correct answer.

Wikimedia commons users MichaelMaggs and (edited by) Richard Bartz

One of the most important symmetries in all of physics is known as time-reversal symmetry. Put simply, it says that the laws of physics obey the same rules whether you run the clock forwards or backwards. There are many examples where one phenomenon, if you run the clock forwards, corresponds to an equally valid phenomenon if you run the clock backwards. Например:

Ученые утверждают, что в нашей галактике есть только одна планета, которая может быть похожей на Землю

Ученые утверждают, что 29 разумных инопланетных цивилизаций, возможно, уже заметили нас

Объяснили: почему "клубничная луна" на этой неделе будет такой низкой, такой поздней и такой яркой

  • A purely elastic collision, like two billiard balls colliding, would behave exactly the same if your ran the clock forwards and backwards, right down to the speed and angle that the balls will go off at.
  • A purely inelastic collision, where two objects smash into each other and stick together, is exactly the same as a purely inelastic explosion in reverse, where the energy absorbed or released by the materials is identical.
  • Gravitational interactions work the same forwards and backwards.
  • Electromagnetic interactions behave identically forwards and backwards in time.
  • Even the strong nuclear force, which binds atomic nuclei together, is identical forwards and backwards in time.

The lone exception, and the only known time where that symmetry is violated, occurs in the weak nuclear interaction: the force responsible for radioactive decays. If we ignore that outlier, the laws of physics truly are the same regardless of whether time goes forwards or backwards.

Individual protons and neutrons may be colorless entities, but the quarks within them are colored. . [+] Gluons can not only be exchanged between the individual gluons within a proton or neutron, but in combinations between protons and neutrons, leading to nuclear binding. However, every single exchange must obey the full suite of quantum rules, and these strong force interaction are time-reversal symmetric.

WIKIMEDIA COMMONS USER MANISHEARTH

What this means is that, if you wind up at any final state at any moment in time, there's always a way to get back to your initial state if you just apply the right series of interactions in just the right order. The only exception is that, if your system is complex enough, you’d have to know things like the precise positions and momenta of your particle to a better accuracy than is quantum mechanically possible. Leaving the weak interactions and this subtle quantum rule aside, the laws of nature really are time-reversal invariant.

But this doesn't appear to be the case for everything we experience. Some phenomena clearly display an arrow of time, or a preference for a particular one-way direction. If you grab an egg, break it, scramble it, and cook it, that's easy you'll never uncook, unscramble, and un-break an egg, though, no matter how many times you try. If you push a glass off the shelf and watch it shatter against the floor, you'll never see those bits of glass rise up and spontaneously reassemble themselves. For these examples, there clearly is a preferred direction to things: an arrow in which things flow.

A wine glass, when vibrated at the right frequency, will shatter. This is a process that . [+] dramatically increases the entropy of the system, and is thermodynamically favorable. The reverse process, of shards of glass reassembling themselves into a whole, uncracked glass, is so unlikely that it never occurs in practice.

Admittedly, these are complex, macroscopic systems, experiencing an extremely intricate set of interactions. Nevertheless, the combination of all these interactions adds up to something important: what we know as the thermodynamic arrow of time. The laws of thermodynamics basically state that there are a finite number of ways that the particles in your system can be arranged, and the one(s) that have the maximum number of possible configurations — the one(s) in what we call thermodynamic equilibrium — are the ones that all systems will tend towards as time goes forward.

Your entropy, which is a measure of how statistically likely or unlikely a particular configuration is (most likely = highest entropy very unlikely = low entropy), always rises over time. Only if you’re already in the most likely, highest entropy configuration already will your entropy stay the same over time in any other state, your entropy will increase.

My favorite example is to imagine a room with a divider down the middle: with one side full of hot gas particles and the other full of cold gas particles. If you remove the divider, the two sides will mix and achieve the same temperature everywhere. The time-reversed situation, where you take a room of even temperature and stick a divider in the middle, spontaneously getting a hot side and a cold side, is so statistically unlikely that, given the finite age of the Universe, it never occurs.

A system set up in the initial conditions on the left and let to evolve will have less entropy if . [+] the door remains closed than if the door is opened. If the particles are allowed to mix, there are more ways to arrange twice as many particles at the same equilibrium temperature than there are to arrange half of those particles, each, at two different temperatures.

WIKIMEDIA COMMONS USERS HTKYM AND DHOLLM

But what could occur, if you were willing to manipulate these particles intricately enough, is you could pump enough energy into the system to separate the particles into hot and cold, relegating one side to containing all the hot particles and the other into containing all the cold ones. This idea was put forth some 150 years ago, and goes all the way back to the person who unified electricity and magnetism into what we now know as electromagnetism: James Clerk Maxwell. It’s known, in common parlance, as Maxwell’s demon.

Imagine that you have this room full of hot-and-cold particles, and there is a central divider, but the particles are evenly distributed on both sides. Only, there’s a demon controlling the divider. Whenever a hot particle is going to smash against the divider from the “cold” side, the demon opens a gate, letting the hot particle through. Similarly, the demon also lets cold particles get through from the “hot” side. The demon has to put energy into the system to make this happen, and if you consider the demon to be part of the box/divider system, the total entropy still goes up. However, for the box/divider alone, if you were to ignore the demon, you’d see the entropy of just that box/divider system go down.

A representation of Maxwell's demon, which can sort particles according to their energy on either . [+] side of a box. By opening and closing the divider between the two sides, the flow of particles can be intricately controlled, reducing the entropy of the system inside the box. However, the demon must exert energy to make this happen, and the overall entropy of the box+demon system still increases.

Wikimedia Commons user Htkym

In other words, by manipulating the system appropriately from the outside, which always involves pumping energy from outside the system into the system itself, you can cause the entropy of this non-isolated system to artificially decrease.

The big question, before we even get to the Universe, is to imagine that along with these hot and cold particles, there’s also a clock inside the system. If you were inside the system, had no knowledge of the demon, but saw the gate opening and closing rapidly in various places — seemingly at random — and experienced one side of the room getting hotter while the other got colder, what would you conclude?

Would it appear that time was running backwards? Would the hands on your watch start ticking backwards instead of forwards? Would it appear to you that the flow of time had reversed itself?

We’ve never performed this experiment, but as far as we can tell, the answer ought to be “no.” We have experienced conditions where entropy:

both in systems on Earth and for the Universe as a whole, and as far as we can tell, time continues to always march forward at the same rate it always does: one second per second.

A light-clock, formed by a photon bouncing between two mirrors, will define time for any observer. . [+] Although the two observers may not agree with one another on how much time is passing, they will agree on the laws of physics and on the constants of the Universe, such as the speed of light. Most importantly, time always appears to run forward, never backwards.

In other words, there is a perceived arrow of time, and there is a thermodynamic arrow of time, and they both always point in the forward direction. Is this causation? While some — notably Sean Carroll — speculate that they are linked in some fashion, we should remember that is pure speculation, and that no link has ever been uncovered or demonstrated. As far as we can tell, the thermodynamic arrow of time is a consequence of statistical mechanics, and is a property that emerged for many-body systems. (You might need at least three.) The perceived arrow of time, however, seems largely independent of anything entropy or thermodynamics may do.

What, if anything, happens when we bring the expanding Universe into the equation?

It’s true that, for all of time since (at least) the hot Big Bang, the Universe has been expanding. It’s also true that while time is linear, passing at that constant perceived rate of one second per second, the rate at which the Universe expands is not. The Universe expanded much more quickly in the past, is expanding more slowly today, and will asymptote to a finite, positive value. This, as far as we understand it, means that distant galaxies that aren’t gravitationally bound to us will continue to recede from our perspective, faster and faster, until what remains of our Local Group is the only remaining thing we can access.

The far distant fates of the Universe offer a number of possibilities, but if dark energy is truly a . [+] constant, as the data indicates, it will continue to follow the red curve, leading to the long-term scenario described here: of the eventual heat death of the Universe. If dark energy evolves with time, a Big Rip or a Big Crunch are still admissible.

But what if this weren’t the case? What if, as in some theoretical variants of evolving dark energy, the expansion were to continue to slow down, eventually stop altogether, and then gravity would cause the Universe to contract? It’s still a plausible scenario, although the evidence doesn’t point to it, and if it pans out, the Universe could still end in a Big Crunch in the far future.

Now, if you take an expanding Universe and apply that earlier symmetry to it — time-reversal symmetry — you’ll get a contracting Universe out of it. The reverse of expansion is contraction if you time-reversed the expanding Universe, you’d get a contracting Universe. But within that Universe, we have to look at the things that are still happening.

Gravitation is still an attractive force, and particles that fall into (or form) a bound structure still exchange energy and momentum through elastic and inelastic collisions. The normal matter particles will still shed angular momentum and collapse. They will still undergo atomic and molecular transitions and emit light and other forms of energy. To put it bluntly, everything that makes entropy increase today will still make entropy increase in a contracting Universe.

This image, which represents the evolution of the expanding Universe, shows time flowing forward . [+] along with our Universe's expansion. As time goes forward, entropy increases. To the best of our knowledge, if the expansion reversed itself, entropy would continue increasing and time would keep flowing forward.

So if the Universe contracts, entropy will still go up. In fact, the biggest driver of entropy in our Universe is the existence and formation of supermassive black holes. Over the history of the Universe, our entropy has increased by about 30 orders of magnitude the supermassive black hole at the center of the Milky Way alone has more entropy than the entire Universe had just 1 second after the hot Big Bang!

Not only would time continue to run forward, as far as we know, but the instant that preceded the Big Crunch would have enormously more entropy than the Universe did at the start of the hot Big Bang. All the matter and energy, under those extreme conditions, would start to merge together as all the supermassive black holes had their event horizons begin to overlap. If there were ever a scenario where gravitational waves and quantum gravitational effects could show up on macroscopic scales, this would be it. With all the matter and energy compressed into such a tiny volume, our Universe would form a supermassive black hole whose event horizon was billions of light-years across.

From outside a black hole, all the infalling matter will emit light and always is visible, while . [+] nothing from behind the event horizon can get out. But if you were the one who fell into a black hole, what you'd see would be interesting and counterintuitive, and we know what it would actually look like.

Andrew Hamilton, JILA, University of Colorado

What’s interesting about this scenario is that clocks run differently when you’re in a strong gravitational field: where you’re at small enough distances from a large enough mass. If the Universe were to recollapse and approach a Big Crunch, we’d inevitably find ourselves approaching the edge of a black hole’s event horizon, and as we did, time would begin dilating for us: stretching our final moment out towards infinity. There would be some sort of race occurring as we fell into a black hole’s central singularity, and as all the singularities merged to lead to the ultimate demise of our Universe in a Big Crunch.

What would happen after that? Would the Universe simply wink out of existence, like a complicated knot that suddenly was manipulated in such a way that it came undone? Would it lead to the birth of a new Universe, where this Big Crunch would lead to another Big Bang? Would there be some sort of cutoff, where we’d only get so far into the crunch scenario before the Universe rebounded, giving rise to some sort of rebirth without reaching a singularity?

These are some of the frontier questions of theoretical physics, and while we don’t know the answer, one thing seems to be true in all scenarios: the entropy of the entire Universe still increases, and time always runs in the forward direction. If this turns out not to be correct, it’s because there’s something profound that remains elusive to us, still waiting to be discovered.


The big picture

First off, it's important to note that we live in an expanding universe. Every day the galaxies get farther apart from each other — on average. There are slight motions on top of that general expansion, leading to instances such as the Andromeda Galaxy heading on a collision course for the Milky Way. But in general, in the biggest of pictures, the galaxies are getting farther away from each other.

A key feature of this expansion is how uniform it is. Imagine a bunch of folks standing around the edges of a stretchy piece of fabric, tugging at it. Let us assume they're choreographed well and are able to walk backward and pull at the same rate. You, standing in the middle, would correctly observe that your "universe" is expanding: any objects placed on that fabric would slowly move away from you.

Because stretchy stuff is stretchy, the objects on the fabric close to you would appear to move away with some speed, but the farther objects would appear to move faster. Even though the folks doing the pulling are moving at a constant speed, the apparent stretch changes with distance. I swear this is true you can even try it for yourself at home!

Now, let's jump to the universe. It's as if a bunch of folks are at the edge of the cosmos, gently tugging at the fabric of space-time, stretching it. Edwin Hubble was the first to measure the expansion rate. The number he got was way wrong, so I won't bother mentioning it, but good on him for trying. The more modern value is 68 kilometers per second per megaparsec, plus or minus a couple, but close enough.

I know, I know. You were probably following along just fine until that odd "per megaparsec" popped up. It's a distance: One megaparsec is 1 million parsec, which is 3.26 million light-years.

It means that if you look at a galaxy 1 megaparsec away, it will appear to be receding away from us at 68 km/s. If you look at a galaxy 2 megaparsec away, it recedes at 136 km/s. Three megaparsec away? You got it! 204 km/s. And on and on: for every megaparsec, you can add 68 km/s to the velocity of the far-away galaxy.


Is it possible that the Universe is expanding due to additional Big Bang events? - Астрономия

Science deals with testable hypotheses, i.e. ideas that are falsifiable through prediction and experiment. As it is only possible to interact with the contents of the Universe, it is essentially impossible to ask a scientific question about what is external to the Universe, whether spatially or temporally (assuming either is even possible).

It is possible that if there are additional dimensions and mutliple universes that interact with the 4 traditional dimensions, then we may eventually be able to learn of things that were once external to the Universe. However, such ideas are currently not testable and so might be classified as applied mathematics rather than science.

In short, questions about events that were before or outside the Universe are not currently scientific questions, and likely never will be.

This page was last updated on July 3, 2015.

Об авторе

Mike Jones

Mike is a fourth year astronomy graduate student at Cornell, where he works with Professors Martha Haynes and Riccardo Giovanelli on the ALFALFA survey, a blind survey of gas-rich galaxies in the local Universe carried out with the 305m Arecibo telescope in Puerto Rico.


Is it possible that the Universe is expanding due to additional Big Bang events? - Астрономия

I am a 6th grade science teacher. Currently I am teaching our astronomy/space exploration unit. During class a student asked this question:

If you built an unending line of reflectors out into space, could light be reflected across the universe and back to earth at the same degree of light energy that was originally transmitted?

We teachers have a difference of opinion about the answer to this question. Could you assist with the answer?

1) One group of teachers says 'yes'. Light could be reflected continuously and at the same energy level as was originally sent. This would be accomplished because the reflectors would mirror exactly the light intensity level which was originally sent. This capture and reflection process of the original light energy could potentially go on forever - through millions of light year distances in outer space.

2) The other group says "no". Due to the expanded cone shape which light rays create when transmitted - there would be no reflector that could 'catch' all of the light rays. Thus, through millions of reflections and potentially through the process of entropy, eventually the total light energy originally transmitted would diminish in intensity. Eventually, while reflecting this light across millions of light year miles - the light would be lost to outer space.

Could you help us with the answer to this question?

What a good question! Both groups of teachers make very good points. It turns out that there are a few things to consider:

1. Although we like to think of everyday mirrors as "perfect" reflectors, they aren't: a little bit of light is absorbed (and therefore lost) with each reflection. The same is true with transmission through a clear material like glass: in this case, a little bit of the light impinging on the glass is actually reflected instead of transmitted (we've all seen faint reflections against a glass window that's a manifestation of this effect). Since a little bit of light is lost with each reflection of a normal mirror, we can't "reflect" the light to the edge of the Universe.

But who says that we have to use real-life mirrors? Let's assume that we have access to "perfect" mirrors, that reflect all of the light that we impinge on them. Let's also assume that we can place these mirrors anywhere we want in the Universe with infinite accuracy, that no other objects in the Universe (or light from these objects) contaminates our experiment, and that we can measure the energy of each photon in the light we send out with infinite accuracy at each stage. Now can we reflect it infinitely, as the first group suggests?

2. The second group has a good point about the expansion of a light wave front as it travels: as we get farther away from the source that emitted the light, we have to build bigger surfaces to reflect the latter. It turns out that this is also the case for highly collimated beams of light like those from lasers: they too "spread out" as they propagate through space. So if light spreads out as it travels and you have to keep building a bigger perfect mirror to reflect it all, then you can't propagate the light infinitely since eventually you'd have to build an infinite mirror (which even in our idealized world we'll assume is impossible).

But what if we used perfect curved mirrors instead of flat ones? We could curve the mirrors and make them just concave enough to counteract the spreading of the light from one mirror to the next. Then the size of the mirrors could always be finite, since we would "focus" the light often enough to avoid having really big mirrors. So perhaps we can reflect a signal infinitely and retain all its energy after all.

3. It turns out that the Universe itself has to be taken into account in this experiment, because it's expanding! The expansion of the Universe causes a красное смещение of light propagating in it - the wavelength of the light expands along with spacetime in the Universe, and that causes the energy of the light to decrease. Even if we bounce the light off perfect curved mirrors as we propagate it through the Universe, we can't avoid the effects of the redshift. This means that although we can preserve the *number* of photons that we emit, we can't preserve their energy - it will always decrease.

All of these things considered, I think a fair answer to your student's question is this: если you use perfect mirrors and если you curve at least some of them to counteract the spreading of the light beam you send out, then you can keep reflecting every single photon you started with indefinitely, and certainly to the end of the Universe and back. However, each of these photons will lose energy because of the expansion of the Universe, and so you can never retain the same amount of energy, just the number of photons.

I hope that this clarifies matters! If you have any additional questions, feel free to write back. It's a pleasure to help teachers give their students a better understanding of physics and astronomy!

This page was last updated June 27, 2015.

Об авторе

Christopher Springob

Chris studies the large scale structure of the universe using the peculiar velocities of galaxies. He got his PhD from Cornell in 2005, and is now a Research Assistant Professor at the University of Western Australia.


Смотреть видео: BIG BANG, O ALTA PERSPECTIVA (November 2022).