Stwierdziliśmy zatem, że Wszechświat rozszerza
się, bo taki jest kierunek prędkości obiektów mających znaczenie kosmologiczne.
Po prostu wszystkie obiekty oddalają się. Już w artykule poświęconym związkowi prędkości światła z zasadą
kosmologiczną, stwierdziliśmy, że istnieje kres górny prędkości obiektów,
równy oczywiście prędkości światła. (Wynikł stąd wniosek, że rozmiary liniowe
Wszechświata są ograniczone.) Mimo wszystko zapytajmy, tak z głupia frant, nie
po raz ostatni zresztą: Jaka jest prędkość ekspansji Wszechświata? To
pytanie „z głupia frant” jest jednym z pytań zasadniczych. W poście tym pisałem: „Jeśli
tak, to prędkość względna nawet najbardziej oddalonych od siebie galaktyk, nie
może być większa, nawet równa prędkości światła. Co to oznacza? Teraz już na
pewno to, że rozmiary Wszechświata są ograniczone, przy czym te najbardziej od
siebie oddalone (teoretycznie) oddalają się od siebie z prędkością światła.
Można więc wprowadzić pojęcie prędkości ekspansji Wszechświata jako
kresu górnego względnych prędkości obiektów kosmicznych.”
Czy
jest to prędkość „frontu natarcia”? Tak można sobie wyobrazić miejsce
geometryczne – zbiór punktów o maksymalnej, niezmienniczej prędkości c.
Jak się okaże, ten „front” ma spore znaczenie i jego sens jest głębszy. Nie
mniej ważne jest roztrzygnięcie sprawy prędkości względnych odległych ciał
niebieskich. Oczywiście, w kontekście naszych rozważań chodzi o uogólnioną
prędkość względną obiektów mających znaczenie kosmologiczne, nie tyle o
konkretne obiekty. Ocieramy się więc o problem topologii Wszechświata, z całą
pewnością specyficznej – swoją drogą to niepospolity temat badawczy. Topologią
Wszechświata, a właściwie zbiorem przesłanek dla jej odkrycia, zajmę się
później, w innym artykule. Niech modelowaniem tej
topologii zajmą się topolodzy.
Na tym etapie rozważań możemy sobie wyobrazić, że
niezmienniczy „horyzont” tworzy sferyczną dla pojedyńczego obserwatora (w
sensie miejsca geometrycznego absolutnie najdalszych punktów ze wszelkich
kierunków patrzenia), nieprzebywalną granicę dla niezliczonych obiektów
oddalających się od nas, a jego prędkość jest kresem górnym ich prędkości
względem nas, czyli równa jest c. Tę właśnie prędkość nazwałem i nazywać będę dalej prędkością ekspansji (świadom tego, że
powszechnie podchodzi się do sprawy inaczej).
Mogłoby stąd.. ..wynikać, że wszystkie
obiekty istniejące we Wszechświecie są „teoretycznie” dostrzegalne (nie
rozważamy tu ich jasności). Zatem, innymi słowy, to, co dane jest obserwacji
stanowi Wszechświat w całości. W każdym razie mamy jeszcze jeden powód do takiego właśnie widzenia spraw. Poza granicą c nic nie istnieje.
Można by nawet rzec, że poza horyzontem wyznaczonym przez prędkość
niezmienniczą, nawet nie istnieje przestrzeń. Można więc pokusić się o
twierdzenie, że Wszechświat jest jedynością i wszystkością, że nie
istnieją inne wszechświaty. Ich mnożenie, to tak, jak mnożenie bytów bez
potrzeby. Teza ta niebawem zostanie wzmocniona w kontekście omawiania kolejnych
zagadnień. Czy to mnożenie nam coś daje, gdy jeszcze tak mało wiemy o naszym
Wszechświecie? Powiedziałbym: Taka sobie inercja fantazji. Czy tylko niewinna
inercja? To chyba raczej pokutujaca w umysłach skamieniałość Wszechświata
statycznego i nieskończonego.
Marcin Raff. Cytuje: "pokutujaca w umysłach skamieniałość Wszechświata statycznego i nieskończonego." Z tego co mi wiadomo jest właśnie odwrotnie. Teoria o rozszerzającym się wszechświecie począwszy od big bangu w środku ma już ze sto lat. Wymyślono ją jeszcze w czasach gdy sadzono że nasza galaktyka to cały wszechświat, że zaczął się w środku i gdzieś tam się kończy. Więc raczej to jest przestarzała teoria, a teorie o nieskończonym wszechświecie (np oparte na teorii plazmy) to nowość. Czyli odwrotnie niż w cytowanym tekście.
OdpowiedzUsuńJózef Gelbard
OdpowiedzUsuńPanie Marcinie, w pełni zgadzam się. Od dawna wiadomo, że Wszechświat nie jest statyczny, że nawet ekspanduje, a uczeni co do tego nie mają wątpliwości.
Zaczęło się od tego, że Einstein w swych równaniach pola (OTW) wprowadził tzw. Stałą kosmologiczną (lambda), posiadającą cechę odpychania, by tym skompensować wymowę równań (niestatyczność, w tym możliwość ekspansji) – tak w telegraficznym skrócie. W tych dawnych czasach uważano, że Wszechświat jest statyczny (i nieskończony). Odkrycie Hubble'a, wskazujące na jego ekspansję, przeczyło temu. Einstein wycofał tę stałą, nazywając jej wprowadzenie, swą największą pomyłką w życiu. Prywatnie sądzę, że miał rację (i tym razem). Nie jest to (że tak sądzę) czymś wielkim po stu latach nieprzerwanego rozwoju nauki.
cdn.
Józef Gelbard
OdpowiedzUsuńPrzyszły lata siedemdziesiąte (ub. w.). W astrofizyce posucha konceptualna. Trzeba było szukać pomysłu, dzięki któremu utworzy się nowa nisza, bo młodzi, to naturalne, łakną kariery. Sięgnięto więc po zarzuconą stałą kosmologiczną. Przywrócono ją do równań pola. Stworzono (na papierze) nową kosmologię. Czekano z zapartym tchem na jakieś odkrycie, na obserwację, która potwierdzi to modelowanie. Pal licho, że Einstein wprowadził ją wychodząc z założenia, że Wszechświat jest statyczny.
Pod koniec lat dziewięćdziesiątych odkryto, że supernowe Ia w odległych galaktykach (4-7 miliardów lat świetlnych), świecą słabiej, niż powinny. Wyciągnięto natychmiast wniosek, że ekspansja przyśpiesza (zamiast spowalniać, zgodnie z równaniem Friedmanna). To było to! [Czy nie pochopnie – bo oczekiwano czegoś takiego?] "Oczywiście za sprawą stałej kosmologicznej". W roku 1999 (Bug 2000) Michael Turner nazwał to coś, co przyśpiesza, ciemną energią. Do dziś nie wiadomo, jaka jest fizyczna istota tego czegoś, ale kosmologia bazująca na tym wprost rozkwita. Materiał dla bardzo wielu karier naukowych. To, że Wszechświat nie jest statyczny, już nie ważne. "Chyba Einstein mylił się sądząc, że się pomylił".
cdn.
Ten komentarz został usunięty przez autora.
OdpowiedzUsuńJózef Gelbard
OdpowiedzUsuńZakończenie.
A jednak, można zbudować model (matematyczny) wyjaśniający "pociemnienie" galaktyk, wyjaśniający to czymś zupełnie innym. Model ten antycypuje liczbowe wartości pociemnienia zgodnie z obserwacją. To "pociemnienie" nie ma charakteru kosmologicznego. Przecież chodzi o odosobnione zjawiska wybuchu gwiazd.
Jeśli będę kontynuował swe wpisy, to dojdziemy do cyklu wpisów pod wielce mówiącym tytułem: "Katastrofa Horyzontalna". Tam zamierzam przedstawić ten model.
Andrzej Lach
OdpowiedzUsuńNic nie porusza się w przestrzeni szybciej od światła, ale w ekspansji wszechświata chodzi o zwiększanie się przestrzeni. Ekspansja przyśpiesza, więc może dojść do sytuacji gdy wielkoskalowe struktury wszechświata będą oddalać się od siebie powyżej prędkości światła.
Zgadzam się. Tak można interpretować kosmologię na bazie OTW (możliwość ekspansji szybszej niż światło – rozchodzące się po liniach geodezyjnych, a nie euklidesowo prostych). Ale to nie jest jedyna możliwość. Właśnie przedstawiam inną. By nie było nieporozumień - nie mam zamiaru obalać OTW. To chyba najwybitniejsze osiągnięcie myśli ludzkiej i bardzo daleko mi do tego. Jestem pełen pokory dla ponad stuletnich osiągnieć najwybitniejszych z ludzi (mam na myśli też mechanikę kwantową).
OdpowiedzUsuńProblemu nie stanowi sama teoria. Problematyczne jest zastosowanie jej do opisu Wszechświata, który wcale nie musi być elementem układu większego. OTW jest teorią lokalną, a bardzo wiele wskazuje na to, że Wszechświat nie jest lokalny. Wydaje mi się, mam sporo powodów, by sądzić, że jest obserwowalną Wszystkością. Nie ja pierwszy to twierdzę. W swej arogancji, podjąłem więc próbę opisu Wszechświata właśnie nie bazując na OTW – bez stosowania geometrii nieeuklidesowej. Jak wiadomo (z obserwacji), geometria Wszechświata jest płaska (euklidesowa). Zobaczymy, co z tego wyjdzie – być może sprzeczność z faktami obserwacyjnymi. Jeśli tak, to swym błądzeniem wzmocnię dzisiejsze modelowanie Wszechświata.
Józef Gelbard