Сряда, Ноември 21, 2007

Инфлация на Вселената ІІ

В предишния пост за инфлацията споменах, че има още два неразрешими проблема, с които тя се справя успешно. Всеки един такъв проблем я прави все по-необходима и обоснована.

Според стандартния модел на елементарните частици (който е една от най-добре тестваните теории въобще), във Вселената трябва да съществува частица, наречена монопол. Такава обаче все още не е засечена в нито един ускорител и учените дълго време се питат защо. Едно от възможните обяснения е следното: след Големия взрив са се образували определен брой частици-монополи, но шеметното разширение на пространството в период от няколко секунди (инфлация) е довело до увеличаване размера на Вселената с милиарди пъти и така концентрацията на тези частици е спаднала значително. Ето защо не можем да ги засечем.

Другият проблем се счита за най-силното доказателство в подкрепа на инфлацията. Това е самата геометрия на Вселената. Стандартното схващане (което се учи в училище) е, че пространството е плоско (Евклидова геометрия). В такова пространство сумата от ъглите във всеки триъгълник е 180°. Върху повърхността на сфера обаче тази сума е по-голяма от 180°.

Каква е нашата Вселена? Наблюденията на микровълновото фоново лъчение показват, че тя се доближава подозрително до плоската Вселена. Това е удивително, защото би значило, че началните параметри са били "програмирани" с изключително висока точност (от порядъка на няколко атома). Инфлацията дава по-правдоподобно обяснение.

Ако една силно закривена повърхнина (например топче за тенис на маса) бъде увеличена до размера на Земята, кривината би станала доста малка, но забележима (и древните са знаели, че Земята е сфера). Ако обаче Земята бъде "раздута" милиарди милиарди пъти, то кривината би станала толкова малка, че нито един наш експеримент не може да я установи. Инфлацията е направила точно това — направила е една изкривена вселена да прилича на плоска.


Така тези проблеми са решени по един отличен начин, но всичко това е за сметка на въвеждането на абсолютно мистериозното разширение, което трябва да е причинено от тайнствена сила. Това е една от основните загадки в съвремената космология.

19 бр. коментари:

Георги каза...

Хм, супер интересно! И много интригуващо е обяснението "причинено от тайнствена сила". Но все пак има ли някакви предположения каква е тази сила - природата и, начин на действие? Или идеи за установяването и?

Dimitar Tabakoff каза...

Съвършено прави сте, а и в математиката дефиницията за права е крива с безкрайно голям радиус.

Съгласни сте, нали :)

И поздрави за поредната страхотна статия. Ще сложа линк към вас в сайта си.

Filip Stoyanov каза...

Благодаря за интересните коментари :)

@Георги: "Тайнствената сила" би трябвало да е антигравитационна, но учените нямат представа нито каква е, нито как действа, защо е действала и защо е изчезнала. Възможно е дори физиката в онези времена да е била съвсем различна от сегашната и като цяло идеята за инфлацията да е погрешна. Въобще много мистериозна част от науката е това :)

@Димитър: Наистина дефиницията за права е такава. Между другото, наскоро гледах Deja Vu, където учени използват кривината на Вселената, за да гледат в миналото. Теоретично ако светлинен лъч пътува достатъчно дълго време в една изкривена вселена, то той ще достигне точката, от където е тръгнал. Но кривината на нашата Вселена е толкова малка (нула; поне така се предполага), че на лъча ще му е нужно безкрайно дълго време!

katia каза...

Тъкмо заради неразгаданите неща е толкова интересна тази област.

Dimitar Tabakoff каза...

Така е, но все още има надежда, че светлината не е най-бързо движещата се енергия. Според Мичио Каку, японски автор на точно такъв вид лителатура, информацията се движи далеч по-бързо. Това змучи доста... теоритично, но все пак учените смятат, че има носители на енергия, които имат свойството да се движат доста по-бързо.

А мисля, че имаше и друга хипотеза - светлината примерно минава пътя по дъгата. Ами ако науката достигне до такава степен на развитие, че ние можем да изкривим вселената и да минем по хордата. С подходяща скорост това ще ни даде огромна преднина, нали?
Естествено, това са само догатик, които съм срещал, ровейки се на темата.

А книгата, която споменах, е Паралелните Светове и е страхотна. Препоръчвам на всеки лъбител да я прочете. Мен направо ме грабна.

Filip Stoyanov каза...

Има различни теории за светлината и скоростта й, но за сега сред научните среди има консенсус, че нищо не може да се движи по-бързо от нея. Напълно сигурно е обаче, че теориите ни са само приближение на реалния свят, затова никой не може да изключи и други възможности :)

Това за хордата всъщност е идеята на т.нар. wormholes (червейни дупки, или тунели през пространството). Ако с помощта на такъв тунел свържем отдалечени точки на пространството (или времето), то може да го ползваме като shortcut през пространството или, забележи, времето! Яко, а? :)

Въпреки че пиша всички тия неща за Вселената в този блог, оказа се, че нямам почти никакви книги за нея. Затова преди няколко месеца купих няколко, включително "Паралелни светове" на Каку, но още не съм стигнал до нея :) Като ги прочета всички (което обаче се оказа бая бавен процес) ще напиша нещо като ревю и препоръки.

katia каза...

Спомням си добре, че преди години метох една статия за някакъв лазерен лъч през цезиеви пари ли, не помня почти, та от експеримента излязло, че светлината увеличила скоростта си. Като непросветена в тази област не мога да застана категорично зад някое от твърденията възможно ли е или не, но предвид всичките недостатъци, които притежава всяка теория за каквото и да било, нищо чудно. Всъщност какво ли би ни изненадало вече.

katia каза...

Предвид обърканото ми изказване да се поясня: спомням си добре, че съм чела статията.
Това, което не помня почти, се отнася до същността на експеримента.
Простете, но когато пиша и бързам, се получават такива двусмислици:)

Filip Stoyanov каза...

No worries, аз те разбрах. Може би защото и аз имам спомени за тази новина. В третия брой на електронното списание на Съюза на физиците в България има статия за този експеримент (тук, в PDF).

За да разбере човек цялата статия трябва най-малкото да е студент по физика, затова ние, като едни аматьори, ще се задоволим с увода и заключението. От тях става ясно, че нещата не са съвсем така, както журналистите са ги представили. Измерената скорост не била онази скорост на светлината, а друга, която нямала отношение към пренос на каквато и да е информация. Така че и този път скоростта на свелната е непоклатима :)

Между другото, мен би ме изненадало страшно много ако експеримент докаже, че скорост по-висока от светлинната е възможна. Това ще преобърне физиката, честно :)

batence каза...

Ами аз доколкото си спомням от лекции, книги и май една твоя предишна публикация тук, теорията на черните дупки предполага скорост на частици по-висока от тази на светлината за определен период от време. Теорията беше за излъчване на частици от черни дупки и беше различна от теорията за "квантовата пяна". Все пак само теории.

Filip Stoyanov каза...

Не се сещам за такава теория. Излъчването от черни дупки е свързано с лъчението на Хокинг (което не е наблюдавано/доказано), но не знам то да има нещо общо със свръхсветлинни скорости.

batence каза...

Ми може и глупости да говоря,на мен често ми се случва. ;)

batence каза...

Прочетох малко по темата и сега съм напълно убеден, че говоря абсолютни глупости. :) Просто явно спомените ми не са добри, все пак от 2001 не съм се занимавал с физика. Ще трябва да поправя това.

katia каза...

Пак отнякъде си спомням друго твърдение, свързано с квантовата физика... Тъй като всичко било взаимосвързано, ако на единия край на вселената се случи нещо с една частица, на другия край на вселената свързаната с нея щяла да реагира по същото време, т.е. при тези отношения скоростта на светлината изобщо не се брои.
Спирам да ви занимавам:)

Filip Stoyanov каза...

Може и да е така — да става нещо като тунел през хиперпространството. При т.нар. double-slid experiment ако се пусне единствен фотон към два процепа, той ще премине през двата процепа едновременно. Един от най-добрите физици в света — Ричард Файнман — е предположил, че всеки такъв фотон минава не само през двата процепа, ами през всяка възможна траектория във Вселената. Като се сумират всички възможни траектории се получава действителната траектория. Нещо такова. Та при това предположение също един вид фотоните се движат многократно по-бързо от светлината. Но реално това е само различна интерпретация.

katia каза...

По този повод с възможностите се сетих за едно видео...

http://www.tenthdimension.com/medialinks.php

Vasoto каза...

Движение на частица със скорост по-голяма от тази на светлината е възможно.
За повече инфо.
Ефекта на Черенков е пример за точно такъв феномен.
Според мен би било интересно ако напишеш нещо за него. На него са основават детектори, използвани в много от съвременните физични експерименти (MAGIC е изцяло базиран на такива детектори).

Filip Stoyanov каза...

Ефектът на Черенков е доста интересен. Още като писах Гама-лъчи по-бавни от скоростта на светлината? реших някой ден да го проуча по-подробно. Тези дни съм малко зает обаче, и затова не съм писал тук, но обещавам скоро да пусна нещо по въпроса :)

Ice каза...

спокойно :) скоро ще разберем как е възникнало всичко :) надяваме се от CERN (http://public.web.cern.ch/Public/Welcome.html) дане объркат нещата ;)
че ще видим черна дупка отблизо :D