Recent am vizionat un documentar despre variatia luminii in timp. Pe scurt se crede ca viteza luminii in trecutul universului a fost mai mare! Acest lucru este menit sa explice problema orizontului (http://en.wikipedia.org/wiki/Horizon_problem). Voi reveni cu detalii mai amanuntite despre video insa vreau sa ma documentez mai bine de pe internet!
Uite aici un articol (http://en.wikipedia.org/wiki/Variable_speed_of_light#The_varying_speed_of_light_cosmology).
Mi se pare o ipoteza interesanta, dar care ridica (cel putin pentru mine ) cateva probleme:
1. Ce implicatii ar avea aceasta ipoteza asupra stiintei oficiale?
2. Viteza luminii este variabila in sensul ca descreste in timp, sau ca evolueaza intr-un anumit interval?
3. Daca viteza luminii scade in mod constant, asta inseamna ca vidul devine mai "dens" (cand intreb asta ma refer la faptul ca lumina are o viteza mai mica in alte medii decat in vid)?
Ar mai fi si alte intrebari care vor aparea probabil pe parcursul discutiei...
Salut, bune intrebarile.
Uite daca imi aduc aminte din documentar care se numeste Einsteins Biggest Blunder, dar nu stiu pe ce post e insa iti spun ca inceputul arata ca StarWars :P , sa incerc sa iti raspund.
1.Ce implicatii? Pai foarte mari, gandeste-te ca multe formule se raporteaza la viteza luminii c care e constanta insa e variabila si atunci trebuie modificat mult. Impactul este foarte mare!
2.Eu am inteles ca la inceputul Big Bangului, deci in urma ca peste 10 mld ani, viteza sa in vid (care este actual ~=300,000kmps) a fost mai mare (cu cat, nu spune) si a descrescut in timp pe masura ce universul s-a extins.
3.Este vorba si de asa numita densitate critica a universului care reprezinta o densitate anume, si care are rolul de a pastra balanta universului. Prin balanta ne referim la faptul ca daca aceasta densitate era diferita, atunci am fi avut doua posibilitati: ori universul intra dupa un timp in colaps (Big Crunch), ori avea o expansiune foarte mare care nu ar fi permis formarea de galaxii si alte corpuri! Nu spune mai multe detalii insa variatia luminii este o alternativa la inflatie, si care explica problema orizontului (vezi linkul de mai sus)!
Cu cuvintele mele este ca acest orizont (azi putin mai mare de 14 mld ani lumina, in raza) este defapt un loc din universul mare. Universul este mult mai mare decat cel vizibil. Astefl acest orizont formeaza sfere, cu un diametru de aprox 14 mld al. Se crede ca ar exista mai multe sfere/orizonturi de aest gen iar imposibilitatea noastra de a le detecta o explic mai jos:
Imginati-va ca un observator de pe pamant priveste, sa zicem spre est printr-un telescop puternic si vede numai pana la 14 mld al departere, si vede galaxia (sau quasarul) respectiva asa cum era ea acum 14 mld ani. Cu alte cuvinte, lumina a calatorit 14 mld ani sa ajunga la noi. Daca observatorul isi indreapta privirea spre vest, vede alta galaxie aflata tot la 14 mld al departare insa isi da seama ca lumina dintre galaxia de la est nu a ajuns si la cea din vest (lumina a calatorit doar 14 mld ani nu 28 mld ani), cu alte cuvinte, cele doua galaxii nu sunt vizibile una fata de alta.Acest lucru implica un orizont vizibil numai pentru noi. De aceea se crede ca ar exista mai multe orizonturi in univers, inaccesibile pentru noi, din pacate! Iar cand zic inaccesibile ma refer la orice tip de informatie care ar putea ajunge. In imaginea de mai jos este un exemplu.
(http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/1/19/Horizon_problem.PNG)
When we look at the CMB it comes from 46 billion comoving light years away. However when the light was emitted the universe was much younger (300,000 years old). In that time light would have only reached as far as the smaller circles. The two points indicated on the diagram would not have been able to contact each other because their spheres of causality do not overlap.
Si sa explic si faza cu densitatea critica!
O buna analogie este data tot de un cosmolog din documentar:
Ne imaginam o piatra pe care o aruncam cu o viteza anume in sus. Dupa un timp ea incetineste si se intoarce pe pamant. Aruncam si mai tare iar timpul pana se opreste creste. Daca aruncam suficient de tare, ea evadeaza gravitatiei pamantului si nu se mai intoarce! Asa putem privi si universul. Puterea exploziei BB a facut ca acesta sa se extinda. Ca sa intre in colaps (sa se decelereze expansiunea) ar trebui o anumita densitate a spatiului. Insa daca nu gresesc, din momentul BB si pana acum 5 miliarde de ani, universul a avut o expansiune incetinita! Acest lucru permitea colapsul sau mai tarziu. Insa aparitia energiei intunecate a facut ca "puterea" sa de repulsie(anigravitationala) sa fie mai puternica decat gravitatia materiei intunecate si odata scapand de sub acest control, forta dominanta in univers a devenit energia intunecata, care a determinat o expansiune accelerata (ceea ce se observa si in prezent). Multe lucruri se puteau schimba daca se schimba si densitatea critica!
Teoria variatiei vitezei luminii a fost initial propusa independent de Jean-Pierre Petit in 1988, apoi de John Moffat in 1992 si actual de Andreas Albrecht si João Magueijo in 1998, poate te ajuta numele! Este o teorie foarte interesanta si daca stau mai bine sa ma gandesc, nu vad de ce nu ar putea fi. Insa nu sunt expert. ;)
Sunt cam buimac la ora asta si nici cunostintele mele de fizica si cosmologie nu ma prea ajuta :D...Vreau sa vad daca am inteles bine: teoria inflatiei rezolva problema orizontului si implicit a omogenitatii universului, dar nu explica usoarele variatii ale radiatiei cosmice de fond. Teoria variatiei vitezei luminii in timp ar explica ambele fenomene...
In legatura cu densitatea critica, nu am inteles fata de ce "valoare" ar trebui sa fie ea diferita pentru ca universul sa nu colapseze. Ar putea exista o valoare a acesteia astfel incat universul sa fie intr-un anumit echilibru (adica nici sa nu intre in colaps, nici sa nu se extinda la nesfarsit si nici sa nu intre in "moarte calorica")? Adica sa "balanseze" intre doua "stari"...
In privinta energiei negre, am emis o "ipoteza" pe un alt topic cum ca odata cu extinderea accelerata a universului aceasta energie se rarefiaza (daca nu exista cumva niste "orificii" in "membrana" spatiului prin care "cineva"-Dumnezeu?, pompeaza energie in "sistem"). Daca asa stau lucrurile viteza luminii ar trebui sa fie variabila dar in sens crescator (densitatea universului ar scadea). Repet, poate nu am inteles eu bine...poate poti explica mai clar cum e cu densitatea critica.
CitatWhen we look at the CMB it comes from 46 billion comoving light years away. However when the light was emitted the universe was much younger (300,000 years old). In that time light would have only reached as far as the smaller circles.
Este exact ce zisesem pe topicul celălalt, cel cu viteza de expansiune a spațiului. Problema este binecunoscută, în sensul că distanțele pe care le-am măsurat până acum sunt sensibil mai mari decât ar fi putut lumina să călătorească.Ca fapt divers însă, de aici vine şi teoria inflației :). Problema orizontului se rezolvă foarte uşor dacă consideri că lucrurile erau, în vremea când încă se formau, extrem de apropiate unul de altul. În plus, ipotezele la care te referi se bazează pe ideea ca Universul este plat şi are o expansiune constantă ca viteză, lucruri care au fost între timp infirmate.
Cu oareşice tentă personală, mie unuia problema orizontului mi se pare o falsă problemă. Dacă admitem că universul inițial nu avea o structură foarte asimetrică (ceea ce e rezonabil -- adică nu era jumătate plin-ochi şi-n cealaltă jumătate bătea vântul), nu mi se pare deloc surprinzător ca obiectele să aibă proprietăți asemănătoare. În plus, nu văd de ce galaxiile, stelele ş.a.m.d. ar trebui să facă schimb de energie şi căldură cu obiectele din partea cealaltă a Universului vizibil.
Edit: ca să răspund şi la mesajul lui sceptic:
1. Eu unul umblu cu energia întunecată aşa cum aş umbla cu o copiuță la examen :D. Ce îți pot spune este că lucrul foarte ciudat şi interesant la ea este că ea e omogen distribuită. De asemenea, faptul că se rarefiază nu ajută la nimic; nu uita că gravitația scade cu pătratul distanței, deci pe măsură ce, la scară macroscopică, aglomerațiile mari de materie se depărtează, coeziunea dintre ele scade foarte abrupt. Dacă efectul opus gravitației (forța de expansiune, să-i zicem, nu ştiu care-i termenul oficial) scade, să zicem, liniar, n-o să ajungem la niciun big crunch, ci dimpotrivă, la o expansiune tot mai rapidă. Ba mai mult -- logic ar fi ca forța de expansiune să crească pe măsură ce efectul gravitației scade.
2. Cu echilibrul nu ştiu să-ți spun cum e treaba, dar mă cam îndoiesc că un astfel de echilibru se poate atinge. O expansiune liniară -- da; o expansiune accelerată, sau o contracție, asemenea, însă nu cred că ceea ce propui tu este posibil; sau mai bine zis, nu țin minte să fi văzut pe nicăieri o asemenea propunere, dar nu ştiu să-ți explic acum de ce nu se poate :D, e doar un fel de intuiție ascunsă sub faptul că îmi troznesc fălcile de somn.
Pentru a opri universul din expansiune intr-un viitor apropiat, este nevoie de o densitate critica a acestuia. Universul care are exact aceasta densitate critica se numeste Euclidian, sau plat. Daca densitatea ar fi peste cea critica atunci, intr-un viitor apropiat, expansiunea sa s-ar opri si ar colapsa in Big Crunch. Daca este sub aceasta densitate, atunci expansiunea va continua la nesfarsit!
Densitatea critica este undeva la valoarea de 10-23 g/cm3, mult mai mare decat densitatea care reiese observand toata materia vizibila din univers. De aceea este nevoie de dark matter si dark energy pentru a balansa universul.
Citat din: AlexandruLazar din Octombrie 13, 2008, 09:30:22 PM
2. Cu echilibrul nu ştiu să-ți spun cum e treaba, dar mă cam îndoiesc că un astfel de echilibru se poate atinge. O expansiune liniară -- da; o expansiune accelerată, sau o contracție, asemenea, însă nu cred că ceea ce propui tu este posibil; sau mai bine zis, nu țin minte să fi văzut pe nicăieri o asemenea propunere, dar nu ştiu să-ți explic acum de ce nu se poate :D, e doar un fel de intuiție ascunsă sub faptul că îmi troznesc fălcile de somn.
Citeste postul meu de mai sus. Echilibru nu inseamna stagnarea universului, ci oprirea sa din expansiune intr-un viitor apropiat. De asemenea vezi si analogia de mai sus cu piatra care o arunci pe verticala!
Citat din: AlexandruLazar din Octombrie 13, 2008, 09:30:22 PM
De asemenea, faptul că se rarefiază nu ajută la nimic; nu uita că gravitația scade cu pătratul distanței, deci pe măsură ce, la scară macroscopică, aglomerațiile mari de materie se depărtează, coeziunea dintre ele scade foarte abrupt. Dacă efectul opus gravitației (forța de expansiune, să-i zicem, nu ştiu care-i termenul oficial) scade, să zicem, liniar, n-o să ajungem la niciun big crunch, ci dimpotrivă, la o expansiune tot mai rapidă. Ba mai mult -- logic ar fi ca forța de expansiune să crească pe măsură ce efectul gravitației scade
Gravitatia e invers proportionala cu patratul distantei dar e direct proportionala cu produsul maselor celor 2 corpuri. Sub forta gravitatiei galaxiile apropiate se vor aglomera, iar cresterea in acest fel a maselor, va compensa cresterea distantelor. In acest caz, daca forta de expansiune scade chiar si liniar big crunch-ul devine posibil.
Scuze pt. modul in care arata postul anterior. Nu prea stiu cum se foloseste optiunea "quote".
O să răspund pe rând :D.
@Osmiumbin: Nu vreau să-l parafrazez pe Cațavencu, dar după ştiința mea, un Univers care nu merge înainte, merge înapoi sau stă pe loc. Dacă echilibru înseamnă oprire din expansiune, ori am eu probleme cu logica la ora asta, ori ar însemna să stagneze din expansiunea sa. Rezultatul pe care îl cauți se poate obține uşor din ecuațiile lui Friedmann.
Foarte puțina mecanică pe care eu o ştiu îmi spune că poți obține o expansiune cu viteză constantă, dar cum poți aduce acestă viteză la 0 fără ca totul să intre în colaps după aceea, mi-e mai greu să-mi imaginez. Un astfel de echilibru mi se pare extrem de fragil.
@sceptic:
Stai liniştit, am înțeles ce vroiai să scrii.
Cred că n-ai înțeles exact ideea :). La ora actuală, expansiunea se produce îndeajuns de repede (şi accelerat) încât, la scară foarte mare (şi prin foarte mare înțeleg dimensiuni mai mari de 100 MPc, unde Universul este într-adevăr omogen şi izotrop), toate grupurile de obiecte se îndepărtează unele de altele. Un big crunch nu înseamnă că toate galaxiile vin şi se adună într-un punct, lucru care are drept rezultate o mare gaură neagră -- ci că absolut toată materia şi energia din Univers fac asta, alaturi de dimensiunile spațiale şi temporale. Cu alte cuvinte, nu e ca şi când iei scoți dopul de la cada de baie şi tot Universul merge în gaura de scurgere -- ci ca şi când scoți dopul şi toată cada, baia, casa şi restul lumii intră acolo -- inclusiv gaura de scurgere.
Forța de atracție gravitațională depinde într-adevăr de masă, dar la scară universală, distribuția obiectelor este practic nesemnificativă. Chiar dacă aduni centrele de masă la un loc, efectul lor mutual, total, va fi la fel de puternic ca şi dacă ar fi împrăştiate neomogen.
De asemenea, în raționamentul tău, tu presupui că energia întunecată se rarefiază pe măsură ce Universul se extinde; presupunând că, la un moment dat, gravitația va trage marginile înapoi şi universul va începe din nou să se contracte, asta nu presupune o de-rarefiere a energiei -- caz în care expansiunea va reîncepe?
Citat din: AlexandruLazar din Octombrie 13, 2008, 11:09:37 PM
O să răspund pe rând :D.
@Osmiumbin: Nu vreau să-l parafrazez pe Cațavencu, dar după ştiința mea, un Univers care nu merge înainte, merge înapoi sau stă pe loc. Dacă echilibru înseamnă oprire din expansiune, ori am eu probleme cu logica la ora asta, ori ar însemna să stagneze din expansiunea sa. Rezultatul pe care îl cauți se poate obține uşor din ecuațiile lui Friedmann.
Foarte puțina mecanică pe care eu o ştiu îmi spune că poți obține o expansiune cu viteză constantă, dar cum poți aduce acestă viteză la 0 fără ca totul să intre în colaps după aceea, mi-e mai greu să-mi imaginez. Un astfel de echilibru mi se pare extrem de fragil.
Prin echilibru ma refer la faptul ca universul o sa ajunga la un echilibru, in viitoarul apropiat! Nu ca se afla acum in echilibru! Repet, vezi analogia u piatra din postul nr 3 al meu!
Citat din: AlexandruLazar din Octombrie 13, 2008, 11:09:37 PM
@sceptic:
Forța de atracție gravitațională depinde într-adevăr de masă, dar la scară universală, distribuția obiectelor este practic nesemnificativă. Chiar dacă aduni centrele de masă la un loc, efectul lor mutual, total, va fi la fel de puternic ca şi dacă ar fi împrăştiate neomogen.
De asemenea, în raționamentul tău, tu presupui că energia întunecată se rarefiază pe măsură ce Universul se extinde; presupunând că, la un moment dat, gravitația va trage marginile înapoi şi universul va începe din nou să se contracte, asta nu presupune o de-rarefiere a energiei -- caz în care expansiunea va reîncepe?
1. Efectul gravitatiei, curbura spatiu-timpului depide de masa si de pozitia sa. Daca pamantul curbeaza s-t, ecuatii date de raza Schwarzschild, nu il va curba la fel si daca este imprastiat in bucati!
2.Energia nu se rarefiaza! Efectul gravitatiei scade cu distanta iar energia intunecata prinde din ce in ce mai multa "putere"! Ai inteles acum?
Ba da. Asta am spus pe celalalt topic. Daca energia neagra se rarefiaza in timpul extinderii, ea se va condensa in timpul contractiei. Ma gandesc ca ar exista 2 "stari" diferite ale universului (stari care s-ar situa temporal intre big-bang si o posibila "extindere la infinit") intre care universul s-ar "misca" asemenea unui resort.
Revin maine cu explicatii complete si bine puse la punct!
Citat din: Osmiumbin din Octombrie 13, 2008, 11:38:35 PM
Prin echilibru ma refer la faptul ca universul o sa ajunga la un echilibru, in viitoarul apropiat! Nu ca se afla acum in echilibru! Repet, vezi analogia u piatra din postul nr 3 al meu!
Parcă vorbim limbi străine :D. Eu prin echilibru (care nu se petrece acum, dar s-ar putea petrece cândva) înțeleg, dacă te referi la mişcare, ca Universul nici nu se dilată, nici nu se contractă, deci îşi păstrează volumul constant. Echilibrul poate avea loc instantaneu, dar nu văd cum ar putea fi de durată. Ecuațiile lui Friedmann includ ca posibilitate varianta unei expansiuni care ajunge practic liniară, însă asta depinde de proprietățile energiei.
Citat1. Efectul gravitatiei, curbura spatiu-timpului depide de masa si de pozitia sa. Daca pamantul curbeaza s-t, ecuatii date de raza Schwarzschild, nu il va curba la fel si daca este imprastiat in bucati!
Repet: vorbim aici de obiecte extrem de mici (galaxii); ele sunt grupate în roiuri mai mici sau mai mari (clustere şi superclustere), în cadrul cărora se află la distanțe extrem de mici între ele. Aceste structuri mari se află însă la distanțe foarte mari între ele. Atunci când vorbim de scări de ordinul gigaparsecilor, e totuna că galaxiile din roiuri au între ele un kiloparsec, un parsec sau un centimetru.
Dealtfel, modelul actual al expansiunii Universului lucrează la o scară suficient de mare încât să consideri Universul ca fiind
omogen şi
izotrop; nu gândi acest efect în termeni locali (i.e. Pământ adunat vs. Pământ făcut bucăți). Chiar dacă schimbi distribuția locală a masei, nu schimbi nimic la scara la care vorbim: nu distribuția, ci densitatea de masă trebuie să se schimbe pentru a obține un efect mai puternic din partea gravitației. De-asta se şi vorbeşte de o densitate critică: atâta vreme cât, la scara la care măsori expansiunea, Universul e omogen şi izotrop, n-are nicio importanță cum dispui masa în cadrul lui. De aceea, expansiunea ar continua -- pe o pantă mai mult sau mai puțin abruptă,
dar cu aceeaşi destinație finală, indiferent că împrăştii toată materia prin Univers sau o aduni într-un singur punct.
În schimb punctul 2 e corect: într-adevăr, din ceea ce putem constata, pe măsură ce Universul se extinde, e xpansiunea lui se accelerează, semn că forța gravitațională scade mai repede decât forța care cauzează expansiunea. Nu e obligatoriu ca cea din urmă să crească: matematic, rezultanta lor poate creşte chiar dacă ambele scad -- condiția e ca una să scadă mai repede decât cealaltă.
Excelenta explicatie, Alexandru. Clar, detaliat, complet. Am inteles si eu lucrurile mai bine datorita raspunsului tau. Multumesc.
Acum am inteles si eu... se pare ca energia neagra nu se "rarefiaza"; sau chiar daca o face asta nu conduce la colaps :D. Totusi, revin cu intrebarea legata de titlul acestui topic: De ce a scazut in timp (daca a scazut) viteza luminii? As mai vrea sa stiu daca in cazul universului functioneaza relatia volum-masa-densitate, ca in cazul oricarui corp. Adica, universul se extinde, volumul lui creste dar cantitatea de masa, energie...whatever, ramane constanta, deci avem o densitate mai mica. Daca "densitatea" vidului scade (am inteles din alt topic ca vidul "imprumuta" energie particulelor in timpul interactiunii acestora), atunci viteza luminii ar trebui sa creasca...unde gresesc?
Asta va trebui să-ți explice Osmiumbin, că eu nu văd de ce ar fi trebui să varieze viteza luminii chiar şi în cazul în care densitatea de materie şi energie a Universului scad.
Nu am avut timp sa citesc in detaliu acest post, dar trebuie precizat ca Stinta zice ca viteza luminii nu a variat in timp. Ce prezinta aici Osm nu este un documentar despre Stiinta, ci un documentar despre o teorie alternativa la stiinta. Mai multe detalii nu stiu in acest moment, ca nu am citit sursele lui. Dar a se citi cu grija si a se sti clar ca stiinta zice ca viteza luminii este constanta in timp.
Ce am inteles eu din aceasta teorie este ca viteza luminii este asemenea constantei Hubble: o constanta "variabila". Cand spun "constanta" nu ma refer la faptul ca nu se schimba in timp, ci ca ea este un etalon pentru univers.
In legatura cu densitatea universului, incercam sa aflu daca prin extindere se modifica "structura " vidului. Daca in diverse materiale lumina are valori diferite, atunci se modifica si daca vidul isi schimba "structura" (din cate inteleg vidul nu e echivalent cu "nimicul").
Citat din: Adi din Octombrie 14, 2008, 06:42:28 PM
Nu am avut timp sa citesc in detaliu acest post, dar trebuie precizat ca Stinta zice ca viteza luminii nu a variat in timp. Ce prezinta aici Osm nu este un documentar despre Stiinta, ci un documentar despre o teorie alternativa la stiinta. Mai multe detalii nu stiu in acest moment, ca nu am citit sursele lui. Dar a se citi cu grija si a se sti clar ca stiinta zice ca viteza luminii este constanta in timp.
Nu e asa! Este o teorie revolutionara, o alternativa a inflatiei care spune si a fost confirmata de astronomi ca fiind adevarata! Din cate vad este ca nu m-am facut inteles pe deplin. Este ceea ce zice STIINTA Adi. Si pentru a demonstra voi face tot posibilul sa includ totul intr-un post mare.
Asa ca discutam cam intr-o ora cel putin!
Eu inca nu am auzit de ea la stirile din stiinta. Poate o o alta teorie, dar nu cred ca a fost acceptata de toti astronomii. Repet, nu am auzit de ea. Cand am timp, voi studia datele tale mai bine.
Mie sincer nu mi se pare revolutionara deloc, a fost elaborata, din cate stiu, undeva pe la sfarsitul anilor '80 iar confirmarea e cel putin indoielnica, cu atat mai mult cu cat teoria inflatiei are nu doar consecinte vizibile, ci si un suport experimental destul de solid. In fine, discutam intr-o ora :D.
Si eu stiu ca teoria inflatiei explica vreo cateva puncte esentiale. Daca este teorie alternativa la teoria inflatiei, inseamna cca nu a fost inca acceptata de stiinta, Osm. Eu din cate stiu inflatia este teoria oficiala a stiintei.
Rog pentru cei care raspund la acest topic, inclusiv Adi, sa isi faca timp sa citeasca atent postul acesta pentru ca mi-am dat toata silinta sa il fac si sa
citez din ce se zice. Veti vedea si explicatii la ce am postat. Sunt demonstratiile, oamenilor de stiinta, iar petru ca Adi nu a auzit inca nu inseamna ca nu exista. Este o teorie dezvoltata de multi oameni de stiinta, si, sa nu radeti chiar de
Andreas Albrecht, cel ce a enuntat teoria inflatiei!Fac cateva precizari inainte, importante.
1.Nu este o teorie a mea. Este teoria care ar putea explica multe lucruri din univers dezvoltata dupa cum am spus mai sus. Sa nu se inteleaga ca sunt de acord cu ea! Eu decat expun ceea ce spun oamenii de stiinta!
2.Am adus si explicatii si demonstratii insotite de poze pe care le-am facut din documentar.
3.Am folosit si cuvintele mele, si cuvintele oamenilor de stiinta din documentar pentru o explicatie mai buna.
4.Timpul in care am creat acest post a fost mult mai mare decat ma asteptam si asta pentru cei ce nu pot sau nu vreau sa vada documentarul interesant. Asa ca va rog, nu va bateti joc de munca mea!
5.Nu cititi repede si pe sarite! Nu intelegeti nimic! E complicat insa eu am inteles si de aceea doresc sa a aduc la cunostiinta aceasta teorie care, contrar la ce a spus Adi, este una revolutionara si sustinuta de calcule si demonstratii observationale!
6.Lectura placuta!Pentru inceput incerc sa explic petru toata lumea
problema orizontului!Citat din: Osmiumbin din Octombrie 13, 2008, 06:18:51 PM
Imginati-va ca un observator de pe pamant priveste, sa zicem spre est printr-un telescop puternic si vede numai pana la 14 mld al departere, si vede galaxia (sau quasarul) respectiva asa cum era ea acum 14 mld ani. Cu alte cuvinte, lumina a calatorit 14 mld ani sa ajunga la noi. Daca observatorul isi indreapta privirea spre vest, vede alta galaxie aflata tot la 14 mld al departare insa isi da seama ca lumina dintre galaxia de la est nu a ajuns si la cea din vest (lumina a calatorit doar 14 mld ani nu 28 mld ani), cu alte cuvinte, cele doua galaxii nu sunt vizibile una fata de alta.Acest lucru implica un orizont vizibil numai pentru noi. De aceea se crede ca ar exista mai multe orizonturi in univers, inaccesibile pentru noi, din pacate! Iar cand zic inaccesibile ma refer la orice tip de informatie care ar putea ajunge. In imaginea de mai jos este un exemplu.
(http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/1/19/Horizon_problem.PNG)
Problema orizontului este o problema a modelului cosmologic standard al Big Bangului identificata prin 1970. Aceasta spune ca diferitele regiuni ale universului nu au intrat inca in contact desi au aceeasi temperatura si proprietati fizice! Acest lucru nu este posibil deoarece schimbul de informatie (energie, caldura, lumina, etc) nu poate depasi viteza luminii! Si totusi se stie sigur si exact asa numita "cosmic microwave background radiation" care umple universul
are aproape aceeasi temperatura oriunde ai fi, si anume 2.725 K. Aceasta ridica o serioasa problema si anume ca daca universul a inceput cu diferente mici de temperatura in diferite locuri, nu exista o cale prin care se putea egala pana in momentul prezent!
Cam la 300,000 de ani dupa Big Bang, temperatura a scaut cam la 3000 de grade. Acum este suficient de joasa pentru ca electronii sa se asocieze, formand primii atomi. Fotonii, care pana acum interactionau cu electronii pot sa se propage liber, dand nastere radiatiei fosile sau radiztiei cosmice de fond, vizibila si astazi! Deci volumul oricarui posibil schimb de energie era de 300,000 ani lumina. Si cu toate acestea, tot cerul astazi, un volum de aproape 10
88 de ori mai mare, are aceeasi temperatura!
Aceasta problema a fost rezolvata de teoria inflatiei!
Ce este teoria inflatiei? Pai pentru cine nu stie am sa incerc sa explic cum pot eu mai bine si cat mai pe scurt intrucat acest post nu este dedicat acestui lucru! Inflatia a avut loc la 10
-35 secunde dupa creearea universului in timpul careia acesta ar fi crescut de la marimea unui varf de ac la de 10 ori galaxia noastra! Aceasta exapansiune rapida ar fi putut sa "inghete" proprietatile universului si sa il faca omogen! Astfel se explica de ce universul cand a fost tanar, a fost in totalitate conectat, si prin urmare, se rezolva problema orizontului explicata in paragraful de mai sus!
(http://img517.imageshack.us/img517/2529/vlcsnap55100ni5.jpg) (http://imageshack.us)
(http://img517.imageshack.us/img517/vlcsnap55100ni5.jpg/1/w688.png) (http://g.imageshack.us/img517/vlcsnap55100ni5.jpg/1/)
O mica istorie
Timp de 10 ani, Eintein a cautat o formula care sa lege masa si energia de spatiu-timp
Einstein a remarcat ca din ecuatiile lui, ca toata energia si materia din univers ar duce la un colaps al acestuia (Big Crunch). Pentru a preveni acest lucru, Einstein a trebuit sa adauge o constanta in formula sa, numita constanta cosmologica. Nu vedea nici o cale sa balanseze universul. Aceasta constanta, Λ (labmda) ii da proprietatea universului de a se extinde spontan. Adaugand aceasta constanta (intr-o anumita cantitate) prin care universul se extinde, balanseaza exact proprietatea materiei din univers de a colapsa sub propria greutate! Si si-a dat seama ca acest balans exact este forte este etrem de dificil de realizat, si numai dupa ce Hubble i-a aratat ca universul totusi este in expansiune,, Einstein a revenit la vechea sa formula din poza de mai sus.O problema imensa este aceea ca din Big Bang, nu putem avea un univers care se extinde treptat. Ori se extinde foarte repede, ori colapseaza sub gravitatie. O buna analogie am dat-o la inceput cu o piatra.
Citat din: Osmiumbin din Octombrie 13, 2008, 06:32:57 PM
Ne imaginam o piatra pe care o aruncam cu o viteza anume in sus. Dupa un timp ea incetineste si se intoarce pe pamant. Aruncam si mai tare iar timpul pana se opreste creste. Daca aruncam suficient de tare, ea evadeaza gravitatiei pamantului si nu se mai intoarce! Asa putem privi si universul. Puterea exploziei BB a facut ca acesta sa se extinda. Ca sa intre in colaps (sa se decelereze expansiunea) ar trebui o anumita densitate a spatiului....
Ca sa produci o expansiune lina trebuie sa stabilesti o densitate anume pentru aceasta si anume densitatea critica! Cea mai mica variatie (si pana la 100 de zecimale) a acesteia pune universul intr-o alta miscare, ori expansiune rapida, ori colaps. Insa totusi, acest balans delicat a fost atins! Un proces misteorios a facut asadar ca energia si materia sa aiba aceeasi densitate peste tot. (vezi flatness problem (http://en.wikipedia.org/wiki/Flatness_problem))
Sunt regiuni din univers atat de departe, incat sunt invizibile pentru noi pentru ca lumina lor nu a avut timp sa ajunga la noi. In efect suntem inconjurati de un orizont care a inceput sa creasca cu viteza luminii inca de la nasterea universului! De ce? Pentru ca acest orizont (denumit azi universul vizibil) este de fapt o limitare a distantei pana unde putem vedea. Si pentru ca nimic (nici energia sau alt proces fizic) nu poate calatori mai repede decat viteza luminii, nimic nu poate trece de acest orizont!
Ca sa intelegem mai bine cele de mai sus imaginati-va ca putem calatori inapoi in timp. Astfel am vedea universul micsorandu-se in loc sa se extinda iar orizontul nostru vizibil s-ar micsora si mai repede, in fapt s-ar micsora cel mai repede posibil si anume cu viteza luminii!
(http://img220.imageshack.us/img220/6787/vlcsnap83962dl9.jpg) (http://imageshack.us)
(http://img220.imageshack.us/img220/vlcsnap83962dl9.jpg/1/w688.png) (http://g.imageshack.us/img220/vlcsnap83962dl9.jpg/1/)
(http://img264.imageshack.us/img264/8689/vlcsnap85712ce7.jpg) (http://imageshack.us)
(http://img264.imageshack.us/img264/vlcsnap85712ce7.jpg/1/w688.png) (http://g.imageshack.us/img264/vlcsnap85712ce7.jpg/1/)
Asa cum arata si imaginile de mai sus, galaxiile vizibile azi, ar fi fost invizibile in trecut si invizibile una fata de alta...Universul in trecut a fost impartit in mici "insule", izolate de orizontul lor propriu!
Singura explicatie pentru aceasta ar fi ca universul a inceput asa de mic incat ar fi incaput intr-un singur orizont! Aceasta idee, numita inflatie, este "widely accepted" printre oamenii de stiinta. Dar Andi Albrecht nu a fost niciodata convins in totalitate de propria teorie!
Citez:
"Pentru ca inflatia este singura modalitate de a explica acest proces, oamenii tind sa se tina, sa se lipeasca de ea ca de o barca de salvare."Astfel, intr-o zi, João Magueijo (care lucreaza cu Andi Albrecht) a gasit o versiune mai simpla de a rezolva problema...
Astfel sa gandit ca daca am putea incalca o regula sacra a jocului,
constanta vitezei luminii, atunci am putea explica problema orizontului.
Daca in trecut, viteza luminii a fost foarte mare, atunci am fi avut un orizont foarte mare, destul de mare cat sa fi cuprins intregul univers! (vezi imaginea de mai jos)
(http://img397.imageshack.us/img397/5177/vlcsnap96808dc5.jpg) (http://imageshack.us)
(http://img397.imageshack.us/img397/vlcsnap96808dc5.jpg/1/w688.png) (http://g.imageshack.us/img397/vlcsnap96808dc5.jpg/1/)
(http://img440.imageshack.us/img440/8461/vlcsnap99607de2.jpg) (http://imageshack.us)
(http://img440.imageshack.us/img440/vlcsnap99607de2.jpg/1/w688.png) (http://g.imageshack.us/img440/vlcsnap99607de2.jpg/1/)
Mai tarziu au ajuns la o concluzie foarte interesanta! Au descoperit ca astfel pot explica si Flatness problem (http://en.wikipedia.org/wiki/Flatness_problem) si motivul pentru aceasta este ca au realizat imediat ca in asemenea conditii (cand viteza luminii variaza) nu putem avea
procesul conservarii energiei! In fizica conventionala, avem conservarea energiei.
Energia poate fi modificata, insa nu poate fi creata sau distrusa!
Si asta presupune ca, cantitatea de energie din univers este FIXA! Insa densitatea critica de energie de care universul are nevoie, trebuie sa fie stabilita inca de la inceputul sau, permitand universului sa fie diferit in timpuri diferite, si astfel nu se conserva energia! Prin urmare se violeaza conservarea energiei prin impunerea universului a acelei densitati critice, menita sa il stabilizeze. Raspuns: se creeaza energie, daca ai densitate mica a enrgiei si vice-versa, iei energie daca ai surplus!(http://img157.imageshack.us/img157/74/vlcsnap107116eo8.jpg) (http://imageshack.us)
(http://img157.imageshack.us/img157/vlcsnap107116eo8.jpg/1/w688.png) (http://g.imageshack.us/img157/vlcsnap107116eo8.jpg/1/)
In teoria lor, la inceputul universului, viteza luminii era in scadere, si astfel se crea si se distrugea energie pentru ca aceasta densitate critica sa se mentina iar universul sa ramana in balans timp de miliarde de ani...Eheee, si acum cu observatiile si cu demonstratiile!Dovezile nu aveau de unde sa vina decat din observatiile astronomice...Ceea ce s-a descoperit dupa, avea sa uimeasca toata lumea.
Raspunsul nu avea sa vina decat de la marile telescoape, care privind departe in spatiu, priveau inapoi si in timp...
John Webb, studiaza fizica asa cum era ea in urma cu multe milioane de ani... citez:
"Facem asta uitandu-ne la quasari, cele mai indepartate obiecte pe care le putem vedea "Astfel, quasarii au emis lumina de foarte mult timp si, in drumul ei spre noi, lumina intersecteaza nori de gaz si astfel se poate studia fizica luminii prin felul in care aceasta este absorbita de nori...(http://img123.imageshack.us/img123/7815/vlcsnap115566bb7.jpg) (http://imageshack.us)
(http://img123.imageshack.us/img123/vlcsnap115566bb7.jpg/1/w688.png) (http://g.imageshack.us/img123/vlcsnap115566bb7.jpg/1/)
Acesti nori de gaz sunt atat aproape de noi cat si departe, precum quasarii! Astfel se studiaza fizica ce exista acum 10 miliarde de ani in urma.
Cand lumina trece printr-un nor de gaz interstelar, se cioneste de electronii din moleculele de gaz, si astfel, studiind spetrul luminii, se creaza o amprenta a sa sub forma de dungi negre. Iata mai jos imagini.
(http://img114.imageshack.us/img114/7575/vlcsnap117817ye1.jpg) (http://imageshack.us)
(http://img114.imageshack.us/img114/vlcsnap117817ye1.jpg/1/w688.png) (http://g.imageshack.us/img114/vlcsnap117817ye1.jpg/1/)
(http://img136.imageshack.us/img136/2482/vlcsnap119020sa2.jpg) (http://imageshack.us)
(http://img136.imageshack.us/img136/vlcsnap119020sa2.jpg/1/w688.png) (http://g.imageshack.us/img136/vlcsnap119020sa2.jpg/1/)
Aceasta diferenta in spectrul luminii, arata diferit de cea a norilor de gaz mai indepartati. Rezultatul este uluitor: ori electronii au fost diferiti ori viteza luminii a fost mai mare in trecutul indepartat! "Legile naturii nu au fost intotdeauna cum sunt azi."[/i] Vorbe spuse chiar de John Webb http://lifeboat.com/ex/bios.john.k.webb
Citez: "Ceva perturba delicatul balans al universului, impingand galaxiile cat mai departe si din ce in ce mai repede, o noua forta in vidul din spatiu. Se pare ca expansiunea accelerata a universului (observata din datele de la supernove) ne trimite inapoi la constanta lui Einstein, Lambda. Spatiu-timpul este plin de energie! "
Din calculele teoriei sale, Joao a descoperit o legatura ascunsa intra aceasta energie si viteza luminii! Exista o legatura intre energia spatiu-timpului si viteza luminii!
Astfel daca viteza luminii scade, atunci si energia spatiu-timpului scade de asemenea. Inca un lucru interesant pe care l-au descoperit este ca acea constanta Lambda, promoveaza variatia vitezei luminii si poate sa o faca sa scada in valoare!
In teoria sa, o schimbare a vidului, cauzeaza o scadere a vitezei luminii si astfel reduce energia pe care vidul o poate sustine si astfel forteaza energia in afara sub forma de materie obisnuita si radiatie!Puteti cauta pe internet articole privitoare la ce am enuntat si sa va convingeti. Astept si comentarii din partea celor care se pricep si celor care stiu si au auzit teoria!
Numai bine
Multumim si apreciem efortau tau de a explica ce spune aceata teorie alternativa la teoria inflatiei. O sa o citesc pe indelete cand am timp, dar nu mai devreme de maine. Insa sper ca ceilalti sa o citeasca mia repede ...
Osmiumbin, mulțumim pentru postare! Lectura e într-adevăr interesantă -- şi dealtfel am înțeles de la început că nu este vorba de ipoteza ta. Eu sunt familiar cu existența acestei ipoteze, însă până acum nu mi-am pus în mod special problema alidității ei pentru că dovezile experimentale sunt foarte puțin solide. Acum că le-am revăzut, sunt aceleaşi pe care le ştiam şi eu. Problemele acestei ipoteze sunt:
1. În comparație cu teoria inflației, se bazează pe rezultate cantitative foarte "liberale", să zic aşa. Quasarii sunt foarte îndepărtați. Marja de eroare cu privire la distanța până la ei, spațiul şi formatiunile dintre noi şi ei, nu toate cunoscute, precum şi nesiguranța multor date care priveşte quasarii mi se pare că fac din ei o țintă total nepotrivită pentru spectroscopie comparativă la nivelul de senzitivitate propus de John Webb. Analiza spectroscopică se face la precizii mult, mult mai mari, chiar şi pentru erori rezonabile la scară cosmologică. Nu uita că la distanța la care se află, o eroare chiar şi de 10% în măsurare (o cifră foarte optimistă pentru asemenea distanțe) se traduce în diferențe de ordinul megaparsecilor, suficient ca să-ți dea peste cap orice analiză spectroscopică.
Ca fapt divers: există şi teste care infirmă observatiile lui Webb. Un articol cu acces public găseşti aici: http://arxiv.org/abs/hep-ph/9606486 -- dar există destule altele (tot cu acces public: http://arxiv.org/abs/astro-ph/0401094 , http://arxiv.org/abs/astro-ph/0402177 , http://arxiv.org/abs/astro-ph/0402177).
2. Răspunde unor probleme false. Dacă problema orizontului este, într-o oareşice măsură, reală (deşi, atenție, şi radiația cosmică de fond are o variație -- greu detectabilă, e drept, dar la densitatea extrem de mică a acestei radiații nu e deloc surprinzător, semn că Universul nu era, inițial, perfect omogen!), problema expansiunii "treptate" chiar nu o văd. Conform modelului Big Bang-ului, inflația a început într-un moment în care gravitația nici măcar nu exista! Analogia cu piatra nu e, din punctul ăsta de vedere, corectă. Corect ar fi să-ți imaginezi că arunci o piatră într-un mediu total lipsit de gravitație, cu o viteză mare, după care bați din palme şi sub fundul pietrei apare ceva de dimenisunile lui Jupiter. Normal că expansiunea inițială ar fi fost extrem de rapidă, de vreme ce ar fi existat o densitate de energie enormă, nebalansată de niciun fel de gravitație!
3. Ipoteza asta nu explică vreo câteva aspecte care îşi găsesc o soluție simplă în teoria inflației: existența monopolilor şi mai ales izotropia Universului.
Ca fapt divers, teoria inflației are foarte multe hibe şi găuri, dar are o calitate esențială: este extrem de bine confirmată experimental, prin studii asupra unei multitudini de fenomene, nu numai a quasarilor îndepărtați. Acesta e un indiciu că ipoteza de lucru este foarte probabil corectă, dar nu în totalitatea formei ei actuale; evident că va trebui să mai sufere o serie lungă de completări. Prin contrast, ipoteza variației vitezei luminii explică un singur lucru (problema orizontului şi, într-o oarecare măsură, pe aceea a Universului plat), dar lasă destule alte probleme deschise.
Există multe teorii referitoare la variaţia luminii în timp.
Găsiţi aici (http://arxiv.org/PS_cache/arxiv/pdf/0705/0705.4507v1.pdf) o încercare de clasificare şi de explicare a plusurilor şi minusurilor acestor teorii.
Totodată puteţi studia bibliografia care e destul de bogată.