Starost Vesolja

Leto 2007 bo verjetno šlo v zgodovino zaradi odkritja, da je starost Vesolja odvisna od tega, kje si. Pri nas je to dobrih 14 milijard let, ponekod v praznem medgalaktičnem prostoru pa celo 18 milijard let.

Čas je relativen in Einsteinovska revolucija se nadaljuje.

Primer: V jabolku je koščica najstarejši del. Olup pa najmlajši.

Imam prav ali je za tem kaj globljega?

Link.

The age of the universe also depends on where you're standing, as Wiltshire discovered in calculations published in the New Journal of Physics. The universe is 14.7 billion years old, a billion years older than the currently accepted age, from our galactic observation point. But it is more than 18 billion years old from an average location in a void.

Tako je. Zdej bi znala odpasti tale salamenska repulzija.

Če bi občutki kaj veljali - veljajo sicer nič - občutek imam, da smo back on track.

Vesolje se širi tako, da riše po "nevesolju".

V resnici je malo bolj zapleteno in čeprav Einstein ni verjel lastnim izračunom, so ti vsaj za zdaj videti zelo natančno pravilni.

Bolje kot bi znal jaz avtor članka razloži, kako "flat edge of the rubber sheet is the reference point for our clocks. It is only the space beyond this flat edge that is expanding. Clock rates and the curvature of space can both vary gradually as you move across an expanding void.", kar pomeni da naše "ure" kažejo pravilen čas samo na opni "balonov skoraj povsem praznega prostora", ki se širijo.

Skratka, luknje med gručami galaksij imajo zaradi odsotnosti mase (ki jo v standardnem modelu vesolja nadomešča "temna snov, ki je ne moremo videti") lastne ure (kar se ujema tudi z vso ostalo fiziko, ni pa preveč intuitivno). Ko bomo enkrat zmogli v te luknje postaviti štoparice, bomo lahko tudi izmerili razliko v času - čeprav že vemo, da teorija drži, ker na tej razliki temelji tudi natančnost npr. satelitske navigacije, radijske sinhronizacije ur in druge reči, ki morajo zelo natančno meriti oziroma označevati "točke" v prostor-času.

> Skratka, luknje med gručami galaksij imajo zaradi odsotnosti mase ..

No eno tako neverjetno luknjo, ogromen prazen prostor s premerom 1 milijarde svetlobnih let so letos odkrili ameriški raziskovalci... Link.

Pa še eno nenavadno odkritje - Čudežna zvezda.

Upsi ... nisem mislil tega!

Linka v svoji nemarni prevzetnosti nisem niti pogledal, kaže na povsem nekaj drugega o čemer sem potem govoril. Pisal, karkoli.

Link.

Ključno vprašanje je tu ali se Vesolje pospešeno širi ali ne?
Zaradi odkritja pospešenega širjenja Vesolja se je tudi predpostavil obstoj nekakšne temne energije, o kateri pa zaenkrat nihče ne ve nič (zato pridevnik temna).

Odločilni bodo novi eksperimenti. Potrebnih bo torej več meritev sija supernov tipa Ia in če bi merjenja pokazala, da je širjenje vesolja neodvisno od smeri in razporeditve materije po prostoru, potem ostaja takoimenovana temna energija še naprej aktualna.

keber> Torej temno energijo bi pometli s to teorijo (a je mogoče kakorkoli dokazana ali je to samo kak matematični izračun?), temna snov pa še ostaja na agendi, kajne?

Vse je le teorija. Ampak glede na to kako kreativno računaš (ti izračuni matematično gledano niso tako zelo zahtevni - vsak diplomant matematike ali fizike jim mora biti kos) lahko izpelješ izraze, ki imajo različne fizikalne implikacije.

Včasih ti ostane kakšna nečednost, ki jo potem ob manjku boljše razlage pač predstaviš kot "temno snov" ali pa "skrita krajevna spremenljivka" - ignorirati je kot fizik ne smeš.

gani-med> Odločilni bodo novi eksperimenti. Potrebnih bo torej več meritev sija supernov tipa Ia in če bi merjenja pokazala, da je širjenje vesolja neodvisno od smeri in razporeditve materije po prostoru, potem ostaja takoimenovana temna energija še naprej aktualna.

Jaz menim, da to ni prav verjetno. Da smo si temno energijo izmislili, ker nismo temeljito opravili niti fizikalne, niti matematične domače naloge in je reč tam ostala.

Zdaj že dolgo časa vemo, da se vesolje v nekaterih delih od nas oddaljuje hitreje kot s svetlobno hitrostjo (in pri tem ne krši nobenega fizikalnega zakona) in je tako onkraj našega dogodkovnega horizonta, čeprav v času, v katerem tiste dele vesolja zdaj opazujemo, še ni bil. Ker prej nismo merili "orientacije" širjenja je seveda vprašanje še vedno na mestu, vendar so sodobne slike, ki smo jih že pridelali, močno indikativne da to drži. Reč je jasno treba preveriti bolj rigorozno, a teorije, ki jih lahko preverimo, imamo vedno veliko raje od teorij, ki vsebujejo "temne" komponente.

gani-med> Zaradi odkritja pospešenega širjenja Vesolja se je tudi predpostavil obstoj nekakšne temne energije, o kateri pa zaenkrat nihče ne ve nič (zato pridevnik temna).

Einstein je na začetku zaupal intuiciji (in Newtonu) in svoje račune zakompliciral, da je opisal statično vesolje. Potem se je izkazalo, da se relativnostna teorija pravzaprav "poenostavi" in hkrati postane bolj pravilna, če tega ne privzamemo. Ponovno reševanje vseh enačb in njihovih sistemov brez "this can't be right" intermezzov je bilo tako smiselno - temna snov ali energija sta zoprni anomaliji, ki ju je težko pojasniti. "They just are."

keber> temna snov pa še ostaja na agendi, kajne?

Hja, prav dolgo ne bomo več računali z njo, ker to ni nekaj, kar bi poenostavilo karkoli, kot npr. newtonove enačbe poenostavljajo balistično računanje.

Še ena zanimiva posledica tega (ko bo reč potrjena z meritvami reči, ki jih napovedujejo izračuni) bo potrditev teorije "velikega poka" toliko nazaj v času, ko je vesolje že iznakaženo z makroskopskimi kvantnomehanskimi pojavi ekstremnih pogojev. Čeprav še vedno le matematični model je teorija, če jo bomo znali potrditi, daleč najbolj natančen matematični opis vesolja od njegovega skorajšnjega začetka do trenutka, kot ga zdaj lahko opazujemo.

Thomas> Temno maso rabiš. Sicer se galaksije razletijo.

Ampak zgolj v primeru, da računaš s "special relativity", ki zato da se ujema z opazovanji terja obstoj tako temne mase kot tudi temne energije.

Glavni nerešen problem teh temnih rečeh je... Kam to gre, če čas vrtimo nazaj?

Vse, kar kaže na veliki pok, kaže na to, da ta "temna masa" nastaja skupaj z galaksijami. Če galaksij ni, tudi temne mase ni. Da zdaj znamo računat z modelom vesolja, ki ne terja temne energije v medgalaktičnem prostoru (če bi pa bila temna masa, bi itak cel model padel skupaj kot nekvašeno testo), zoprno zamoči prejšnje izračune, ki se brez nje niso izšli.

No ja, dela je v vsakem primeru še veliko.

Kam se potemtakem širi vesolje? Oz bolj me zanima kako se lahko širi s hitrostjo večjo od svetlobne, če pa to naj ne bi bilo možno? Ali pač zanj veljajo ''posebna pravila''?

Študent strojništva, ki je slišal ravno toliko fizike, da mu vzbudijo zanimanje, povejo pa bolj malo

Če se komu da malce razpisat, bi bil zelo hvaležen.

Thomas> Računaj magari s Splošno Teorijo Relativnosti, pa vseeno ne boš dobil orbit, ki jih izmerimo. Ne boš dobil, ker so popravki tudi precej malenkostni.

No, to sem dejansko že pomagal računati in čeprav tedaj še nisem osvojil dovolj fizike, da bi razumel posebno ali splošno relativnostno teorijo, sem razumel zmajevanje z glavo starejših kolegov, ki so negodovali nad astrološkimi napakami.

Thomas> Računaj magari s Splošno Teorijo Relativnosti, pa vseeno ne boš dobil orbit, ki jih izmerimo. Ne boš dobil, ker so popravki tudi precej malenkostni.
Thomas> nikoli ni bilo sile, ki bi jih pospešila niti, do svetlobne, kaj šele čez. "Planckovi pixli" se kotijo ko podgane, zato tako oddaljevanje, ki NI gibanje, pravzaprav.

Po moje si s tem pravzaprav odgovoril, v čem je problem relativnostne teorije - da to dejstvo ignorira.

Thomas> Zaenkrat je tako, da brez temne mase ne gre.

Temna masa je anomalija, ki jo tako imenujemo zgolj zato, ker je ne znamo izmeriti in pojasniti. Tako kot obračanje enačb lahko odpravi temno energijo, tako obračanje enačb lahko eventuelno pokaže, da pravzaprav vemo, kaj temna masa je, samo nikoli prej je še nismo pravilno izpostavili, da bi jasno videli njene lastnosti (in rekli "aha, saj to je pa vendar kristalno jasno"). Morda se pa celo izkaže, da je temna masa izmerljiva lastnost prostor-časa, ali pa da je ta lastnost celo nam znana, pa se v različnih koncih prostor-časa različno obnaša, podobno kot se to izkaže za gravitacijo (spomnite se na nerodni problem, ki ga je za Newtonovo teorijo gravitacije v času einsteina predstavljal miselni eksperiment, v katerem sonce izgine - a njegovo gravitacijsko polje zemljo pusti odleteti v ravni črti nemudoma, ali šele po 8 minutah? Do tedaj seveda nihče ni bil tako drzen kot ravno Einstein, ki je prvi pokazal, da zemlja _že_ leti po ravni črti in da gravitacijsko polje valuje tako kot vsako drugo in bi ob izginotju sonca povzročilo celo repulzijo, če bi takšno izginotje bilo fizikalno mogoče).

Tudi brez splošne relativnosti še ne gre, pa se vseeno vztrajno približujemo tisti stopnji, ko bo mogoče računalnikom poveriti nalogo, naj združijo teorije izjemno majhnega s teorijami izjemno velikega. Čeprav v resnici še sami ne vemo kako, smo z vejo matematike (topologijo) že opisali en kup reči, ki so podobne vesolju, za katere se je šele naknadno ugotovilo, da imajo s fizike ogromno skupnega, z naraščanjem računske kapacitete človeštva pa se verjetnost za taka naključja in tudi za kikse, ki jih je včasih v znanosti bilo vse polno, vztrajno manjša. Zavoljo tega sem prepričan, da so dnevi temnim rečem šteti.

Ah, saj tako snov (ki se ne drži običajnih pravil igre) že "poznamo".

Nevtroni iz sub-bose-einsteinovih kondenzatov tako padejo proti središču planeta. Teoretično gledano - v praksi se nalimajo takoj, ko se približajo snovi izven cryo-zmrzovalnika.

Mogoče je snov, ja. Mogoče je celo taka, da nabiti delci letijo kar skoznjo, tisti brez mase (fotoni in kompanija) se pa zanjo sploh ne zmenijo. Ampak se mi zdi razmeroma malo verjetna taka snov - ziher bi kakšnemu laboratoriju delala hude preglavice, ker bi jim delci ves čas zavijali narobe.

Nevtrini so primer take snovi, ki v velikanskih količinah dobesedno lije skozi nas, pa je niti opazimo ne.
Ker nimajo naboja, lahko gladko spolzijo skozi snov, ki je tako skoraj sama praznina, če odštejemo elektromagnetno polje, gravitacijsko polje je pa za tovrstne interakcije prešibko.

gani-med> Nevtrini so primer take snovi, ki v velikanskih količinah dobesedno lije skozi nas, pa je niti opazimo ne.

Zaznamo jih pa vseeno - eni elektroni "iz čistega miru" spustijo od sebe sevanje Čerenkova in takrat vemo, da so srečali nevtrine.

Če bi teh gravitacijskih delcev bilo toliko, kot je nevtrinov, bi njih posledice ziher čutili - pa jih mora biti še več, da skupaj držijo galaksijo, kot pravilno ugotavlja Thomas.

Seveda pa eni in drugi so kar lepo podložni gravitaciji. "Žal" je ta zelo šibka in jih je na ta način težko, skoraj nemogoče, zaznavat.