Что раздувает Вселенную?
Принято, что темная энергия проявляет себя как антигравитация в результате действия отрицательного давления в физическом пространстве Вселенной. На ее долю приходится порядка 70% всей энергии, принадлежащей Вселенной в этом ее физ. пространстве. Отрицательное давление означает наличие натяжения в физическом пространстве Вселенной, которое здесь удобно назвать браной, которая очевидно является трехмерной поверхностью полной четырехмерной формы Вселенной. Натяжение в бране аналогично поверхностному натяжению в мыльном пузыре. Так что гравитация по крайней мере на 70% — это поверхностное натяжение браны Вселенной. Но что же раздувает Вселенную, как мыльный пузырь? Есть мысли?
ФизикаНаука+3
Анонимный вопрос · · 4,5 K
Зная вашу нелюбовь к формулам начну издалека (будет долго, но в конце ответ на вопрос). Кривизна пространства времени определяется углом поворота вектора при его параллельном переносе вдоль замкнутой кривой, для двумерной поверхности параллельный перенос вдоль кривой определяется просто - при движении вдоль кривой должен сохранятся угол между вектором и кривой и длина вектора. Как это выглядит, например, на сфере показано на рисунке ниже, здесь Виктор из нижнего левого угла треугольника переносят вдоль треугольника по круговой стрелке, и в конце получают угол а между начальным вектором и перенесенным:
Для пространства с размерностью больше двух параллельный перенос вдоль кривой уже так просто не определить. В таких пространствах (в частности в четырехмерном пространстве времени) используют математический приём, который позволяет определить кривизну малых участков двумерних поверхностей проведённых в произвольном направлении, а именно: кривизна пространства-времени определяется тензором кривизны.
Тензор кривизны это вычислительная машина которая принимает на вход два вектора, определяющие направление двумерной поверхности и выдаёт матрицу поворота для вектора параллельно переносимого вдоль параллелограмма образованного этими двумя векторами. На рисунке ниже направление двумерной поверхности задается векторами L и M, а переносится вектор N. Тензор кривизны R принимает на вход эти три вектора и выдаёт разницу между исходным и перенесенным вектором.
Эта разница пропорциональна площади параллелограмма. Если свернуть тензор кривизны по всем направлениям, то получим скалярную кривизну. Тензор кривизны в ОТО равен нулю в отсутствии гравитации и наоборот гравитации нет если тензор кривизны равен нулю. Скалярная кривизны не зависит от системы отсчета и является одной из важных характеристик гравитационного поля
При этом могут существовать направления двумерных поверхностей кривизна которых равна нулю, но скалярная кривизны нулю не равна. Так получается по экспериментальным данным в нашем трехмерном пространстве, здесь все двухмерные поверхности плоские. Однако в присутствии материи скалярная кривизна не может равняться нулю. Это получается так: рассмотрим двумерную поверхность образованную окружностью протянутой вдоль направления времени. Из-за расширения пространства эта поверхность похожа на параболоид и, очевидно, кривая как на рисунке, где ось z задаёт направление времени:
Заметте я ещё не использовал формул, теперь ответ на вопрос. Во первых вселенную раздувает не отрицательное давление, вселенная расширяется по инерции после так называемого большого взрыва. Отрицательное давление определяет ускоренное расширение вселенной.
Уравнения Эйнштейна дают следующее выражение для скалярной кривизны:
Если давление отрицательное и по абсолютной величине больше трети плотности энергии епсилон, то кривизна отрицательна, что наглядно выражается ускоренным расхождением геодезических, если не так то кривизна положительна и геодезические сходятся. Геодезические на нашем рисунке это Линии соединяющиеся окружности в плоскостях z=const. На нашем рисунке они находятся, если бы параболоид расширялся медленнее или вообще сужался, то геодезические сходились бы , что соответствовало бы замедлению расширения либо вообще смене расширения на сжатие. (К сожалению наглядность рисунка оставляет желать лучшего) я ещё подумаю как это сделать.
как читатель выражаю благодарность за такой труд.
позвольте несколько дурацких вопросов:
> определяется углом... Читать дальше
Попробую объяснить без математики. Раздувание или сжатие, это нестатичные состояния. До открытия Хаббла Эйнштейн предлагал модель статичной Вселенной- неограниченная во времени, но конечная в пространстве. Хотя движения... Читать далее
Вы сами отвечаете на свой вопрос в уточнениях - Вселенную раздувает темная энергия, в результате действия отрицательного давления.
В упрощенной наглядной аналогии это выглядит так
Гравитация искривляет пространство... Читать далее
А давайте себе представим Вселенную не как продукт Большого взрыва сингулярности с непонятными свойствами, но как продукт Большого взрыва — столкновения гипермассивных чёрных дыр. В результате мы получим столько энергии, что... Читать далее
1 эксперт не согласен
Сергей
28 дек 2021возражает
При "столкновении" черных дыр любой массы никакого "взрыва" произойти не может - только возникает гиганская "рябь... Читать дальше