Jak nejspíš všichni už dávno vědí, náš vesmír se rozpíná a jeho rozpínání se zrychluje. Astrofyziky to šokovalo a museli si vymyslet temnou energii, aby bylo čím pohánět pozorované zrychlování rozpínání. Potíž je v tom, že k objasnění takové temné energie nejsme o moc blíž, než když jsme si ji vymysleli. Což je samozřejmě stresující.
Máme sice standardní kosmologický model Lambda-CDM, který vysvětluje rozpínání vesmíru kosmologickou konstantou v Einsteinových rovnicích gravitačního pole, ale je to spíše řekněme politické prohlášení, než záplavou výpočtů a mořem potu fyziků vydřený výsledek.
Není divu, že se neustále objevují roztodivné alternativy k temné energii, počínaje kvintesencí a teoriemi modifikované gravitace (MOND). Indický astrofyzik Naman Kumar z Indian Institute of Technology v Bhuvanéšvaru nově nabízí alternativu, která je hodně exotická. Nevyžaduje žádnou formu temné energie, ani žádné kroucení gravitace, jako to dělají MOND.
Není to ale zadarmo. Kumar potřebuje antivesmír, který by byl partnerem, dvojčetem našeho vesmíru a čas by v něm plynul obráceně. Autor tohoto textu by si tipl, že oblíbeným Kumarovým seriálem je červený trpaslík.
Podle Kumara existují silné argumenty, které tento koncept podporují. Z pohledu kvantové mechaniky je docela přirozené, že by vesmíry vznikaly v párech. Kumar navazuje na práci týmu, který v roce 2022 vedl Latham Boyle z Perimeteru v kanadském Waterloo. Ti navrhli, že náš vesmír spontánně neporušuje CPT symetrii (symetrii obrácení náboje, parity a času), nýbrž že vesmír po Velkém třesku je CPT obrazem vesmíru před ním, což souvisí s existencí partnerského antivesmíru.
Kumar dle jeho slov namíchal koncepty kvantové mechaniky (relative entropy) a obecné relativity (null energy condition). Kupodivu z toho neupekl dort, nýbrž zajímavý pohled na zrychlování rozpínání vesmíru. Podle jeho výpočtů, má-li pravdu a vesmíry vznikají v párech se svým anti-protějškem, by zrychlování rozpínání vesmíru bylo nevyhnutelné. Výhodou Kumarovy exotické představy je její jednoduchost a to, že nevyžaduje žádnou zcela exotickou fyziku. Bude něco takového možné ověřit? To ukáže čas.
Video: The Symmetries of the universe
Literatura
Je temná energie skutečná? Zeptejte se neutronových hvězd
Autor: Stanislav Mihulka (05.03.2022)
Nové vysvětlení temné energie: Nafukování prázdnot ve vesmíru
Autor: Stanislav Mihulka (14.08.2022)
Zdrojem přízračné temné energie by mohly být supermasivní černé díry
Autor: Stanislav Mihulka (17.02.2023)
Podle masivního výzkumu Dark Energy Survey temná energie slábne
Autor: Stanislav Mihulka (12.01.2024)
Diskuze:
Originální článek taky není příliš informativní
Libor Zak,2024-06-06 09:52:21
Přečetl jsem si originální článek a chápu to trochu jinak. I když ani z originálního článku příliš nelze teorii porozumět. Toto by chtělo některého z fyziků popularizátorů, kteří py si přečetl kompletní původní hypotézu a přenesl to do srozumitelné řeči.
Každopádně, pokud jsem si udělal správný obrázek, tak autor patrně nadále počítá s velkým třeskem (některé hypotézy jej vynechávají), ale ve chvíli kdy k němu došlo, se prostě dva vesmíry oddělily. Vlastně by to i vysvětlovalo nepoměr hmoty a antihmoty v našem vesmíru. Podle všech modelů by měl být prakticky 1:1. (Stejně jako při kvantových fluktuacích ve vakuu vzniká na zlomek okamžiku částice a antičástice a ty okamžitě zaniknou.) Dnes se to vysvětluje tak, že hmoty bylo o trošičku víc než antihmoty a až se všechno anihilovalo (což byla součást velkého třesku), tak zbyla právě jen ta zbylá hmota.
Autor hypotézy asi předpokládá, že k anihilaci nedošlo, ale došlo k tomu, že se antihmota začala v čase pohybovat opačným směrem než hmota, tedy se od nás antihmotový vesmír v čase vzdaluje (tedy opravdu bych si to nepředstavoval, jako paralelní vesmír, kde si Kocour odskočil a nic na světě už to nemohlo zastavit). Pokud antivesmír existuje a velký třesk byl před 13,8 miliardami let (nebo dříve podle dalších exotických hypotéz), tak z našeho pohledu tam sice čas běží pozpátku, ale pro případného antipozorovatele by běžel zcela přirozeně entropicky, tak že příčina předchází důsledek. Tteď je tedy tamní součastnost někde 27,6 miliard let daleko v minulosti. I když ani to není přesné, protože nás jako nepřekonatelná bariéra dělí okamžik velkého třesku, nelze se tam dostat a v našem prostoru tento vesmír vůbec neexistuje.
V původním článku není vysvětleno, co způsobuje zrychlení rozpínání, jen to, že je to pro tento model přirozené. Co způsobuje to zrychlení v dvojitém vesmíru, by mě fakt zajímalo.
-----------------------------------
Úvaha pod čarou:
Pořád mi jako vždy ale uniká, proč fyzici převzali od Einsteina teorii relativity, kde dokazuje, že čas a prostor jsou jedno a totéž, tedy geometrie vesmíru. Dále dokázal, že gravitace a zrychlení (nebo zpomalení) jsou totéž. Ale do hypotéz se to promítá absolutně minimálně nebo vůbec. Fyzici nadále hledají gravitační sílu a snaží se ji propojit s quantovou gravitací. Nadále s časem počítají jako se samostatnou veličinou ne jako s další délkou nebo šířkou.
Za mě z toho plynou dva zásadní důsledky, když přistoupíme na dané hypotézy a teorie:
1)Pokud se vesmír rozpíná, musí se rozpínat i čas! To znamená, že v minulosti běžel z hlediska pozorovatele rychleji. Z toho zase vyplývá, že na základě světla, které k nám dnes doletí by se nám mělo zdát, že se vesmír v minulosti rozpínal pomaleji. Voala, zrychlené rozpínání i temná energie jsou pryč. Jen ještě dodám, že pokud je čas pouze další rozměr, tak není přítomnost pozice na časové ose, ale souřadnice v pohybujícím se (rozpínajícím se) vesmíru.
2) Pokud je gravitace to stejné, co zrychlení, tak prostě veškerá hmota nikam nepadá, ale někam letí! Pokud hmota někam letí a není to k jiné hmotě ve vesmíru, ale směrem dovnitř do těžkých objektů, tak se v důsledku toho zvětšuje vzdálenost mezi ostatními objekty (a máme zde rozpínání), zároveň ty větší objekty deformují prostor více a ty menší pak letí po nové trajektorii, tedy je zdánlivě větší objekty přitahují.
Toto nejsou moje bludy ani hypotézy. Vychází to čistě z myšlenkových experimentů pana Alberta. Paradoxně on sám, jako by později na tyto své vývody zapomněl a měl potřebu zavádět kosmologickou konstantu a hledat exotická řešení pro něco, na co už si vlastně tak trochu odpověděl.
Re: Originální článek taky není příliš informativní
Marcel Brokát,2024-06-06 10:37:03
Už mám celkem dlouho po studiích mat+fyz, ale viděl bych to u Vás na nějaké menší posunutí významu pojmů a dávání rovnítek někam kde to úplně nejde. Například podle mne není zrychlení rovno gravitaci. Stejně tak se mi nezdá, že by čas a prostor bylo jedno a to samé. Šáhnu-li do paměti, Einstein toto neřekl, a nedokázal, on sloučil prostor a čas do jednoho celku...
Posunutí vyznamu pojmů vede k chybným závěrům ...
Asi by se k tomu vhodněji vyjádřil někdo kdo se v této branži pohybuje ....
Re: Re: Originální článek taky není příliš informativní
Libor Zak,2024-06-06 11:08:20
Právě na to jsem chtěl poukázat, děkuji.
Já tedy MatFyz nestudoval, ale pokud vím, tak přesně toto řekl. Četl jsem několik knih od Michia Kaku i dalších fyziků. Vidět možná desítky dokumentů o Einsteinovi a o teorii relativity a všude to opakují naprosto stejně. A ohledně gravitace, tak přesně toto byly jeho závěry z myšlenkového experimentu ve výtahu. Ohledně času, tak přesně o tom právě je teorie relativity, čas dilatuje naprosto stejným způlsobem jako ostatní rozměry v závislosti na gravitaci a rychlosti. Dilatace se chová shodně v rostoucím gravitačním poli nebo při zvyšování rychlosti. A máte pravdu, Einsten to nedokázal, to dokázala až další pozorování. On pouze vytvořil matematicky podloženou teorii. To sloučení do jednoho systému, ale vlastně říká, že to tak je. Pokud se čas a prostor dilatuje v gravitačním poli a při rychlostech světla, není žádný důvod, proč by se měl chovat jinak v rozpínajícím se vesmíru.
Einstain jednoznačně dával rovnítko mezi gravitaci a rychlost a mezi ostatní rozměry a čas, protože se za stejných podmínek chovají totožně. A pokud něco vypadá jako pes, štěká to jako pes a má to pach jako pes, tak to nejšpíš bude pes.
Tady si nic nevymýšlím a právě proto mě zaráží, že se s těmi veličinami nadále kalkuluje odděleně.
Re: Re: Re: Originální článek taky není příliš informativní
Marcel Brokát,2024-06-06 11:28:27
JJ já s principem ekvivalence problém nemám, ale nejde náhodou o zrychlení vlivem působení gravitace? Podle mne pojem gravitace je vymezen pro popis působení hmotného tělesa na své okolí. Pojem gravitace popisuje něco jiného.
Ano dalo by se uvažovat o vymazání projmu gravitace z pohledu principu ekvivalence, ale podle mne nelze z hlediska obsahu pojmu nyní dát rovnítko mezi pojmem gravitace a zrychlení... Časem se může obsah pojmu posunout pod vlivem potřeb a v souladu s úrovní poznáni, ale je to již dnes?
Re: Re: Re: Re: Originální článek taky není příliš informativní
Libor Zak,2024-06-06 14:18:43
Souhlasím. Já tu spíš rozvíjím své úvahy, než že bych chtěl laicky tvořit hypotézy. Tak to berte spíše jako myšlenkové cvičení.
Mám právě trochu problém s tím zrychlením v důsledku gravitace, podle mě je to spíše decelerace, nebo dokonce možná i jakési působení dostředivé síly v rámci zakřiveného prostoru, vím, že to zní divně, protože si ji většinou vysvětlujeme jako něco, co se děje v rotujícím systému. Ale v případě gravitace je tím zakřiveným prostor vektor naší hmoty se pohybuje proti křivosti prostoru, který jej mění a tedy zpomaluje. Jenže rychlost ani energie se při tom relativně nemění, tedy mění ale pouze ve třech rozměrech a v rámci uzavřeného systému a energii přebírá nebo předávájí další účastníci gravitačního tance. Gravitační pole působí i na světlo, které kvantem a u toho se rychlost nemění vůbec, stále letí rychlostí světla. Já vím, že jsem právě nakousl otázku kvantové gravitace, která rozhodně není vysvětlená. Ale asi to souvisí. Když uvolníme z hmoty energii, taky se rozletí v podobě elektromagnetického vlnění do všech stran rychlostí světla. Rychlost světla (ten název je hrozně zavádějící) je totiž něco jako běžný stav čehokoliv, ne něco co se dosahuje akcelerací. Hmota už sama v sobě rychlost světla obsahuje.
A to je další věc. Vyhýbáme tomu, abychom rychlost světla brali jako elemetrání konstantu a základní stav všeho. Kvanta pohybující se rychlostí světla v minimálně čtyřech rozměrech (já čas ve svých úvahách neberu jako rozměr, ale jako vnímání změny aktuálních souřadnic ve čtyřrozměrném prostoru) Hmotu vnímám jako kvanta, která směřují právě ve vektoru čtvrtého rozměru a protože tam směřují rychlostí světla, je nesmírně energeticky náročné je přesměrovat do námy vnímaných tří rozměrů tedy doslova E=mc2. Fotony se naopak dle mých úvah pohybují prakticky kolmo na tuto rovinu. Proto se nám jeví jako vlna a až při měření jako částice.
Ale opravdu jsou to jen mé myšlenkové experimenty. Pochopit Einsteinovy rovnice je pro mě stejně jako prov většinu ostatních příliš náročné. :-D
Re: Re: Re: Originální článek taky není příliš informativní
F M,2024-06-08 21:51:12
Moc ode mne nečekejte, ale pokusím se alespoň nějaký kousíček trošku ujasnit, snad se trochu trefím i když předpokládám, že o tématu víte daleko více než já.
Prosím ten odkaz na originál.
Spíše než o oddělení by mělo jít o vznik z bodu "0" obou s opačným "časovým vektorem", stejně jako u páru částic. Zmatek s nepotřebnou/nemožností existence něčeho předtím zůstává zachován (narozdíl od těch částic, u nich něco předchází) a je ještě zkomplikován. A asi není správné mluvit o tom, že tento vesmír je v minulosti, tam je i ten problém zda vůbec nějaká minulost existuje.
U té obecné relativity se tak nějak předpokládá, že má své limity, právě kvůli těm opravdovým limitám, kdy vychází nekonečna (singularity). Problém bude právě ten bigbeng, samozřejmě černé díry a potom ta nejmenší známá fyzika, tedy právě to hájenství kvantové fyziky. I proto se do ní neustále "rýpe". Samozřejmě ovlivnění 1 částice "velkým" gravitačním polem/deformací časoprostoru až takový problém není (v rámci principů neurčitosti, snad nic nezapomínám), tam jsou zajímavé ty gravitační čočky a tak. Částice s nulovými rozměry a nezáleží na tom jestli s 1,2 (smotaná rovina, klubko), nebo rovnou bod je singularita. A napasovat nějak to rozložení hmoty na nějakou pravděpodobnostní rovnici asi ani není reálně vypočítatelné. No a jak s gravitací extrémně relativistických částic tedy mezi nimi.
Ty gravitony jsou také ve hře, jen se musí chovat správně v rámci toho popisu tam kde je již potvrzena shoda s pozorováními. Tim směrem jde hodně věcí v kosmologii i jinde.
Popisy/rovnice, které se používají jsou zjednodušené jak to jen jde, s zachováním nějaké dostatečné přesnosti. Tady asi bude ten důvod proč se počítá s časem zvlášť, je to dostatečně přesné a výpočetní čas se využije v jiné části modelu kde to bude mít na výsledek větší vliv, nebo je odchylka tak malá, že ji nemá smysl řešit (Newton), ale pokud není ono dejte nějaký příklad.
U těch dilatací vs rozpínání, tam bude problém v tom pochopení rozdílu. Ty dilatace, teď neberte mě úplně doslova, tam jde o celkovou rychlost (3+1D), ale 1m zůstává 1m a 1s zůstává 1s. A čas se především "zkracuje" (pokud se budu držet vašeho příspěvku). Kdysi jsem si to vyložil (a asi se to dá tak použít k pochopení principu) tak, že vše má stejnou časoprostorovou rychlost, v "klidu" je celá její složka v časové složce, zrychlováním se z rychlosti plynutí času ubírá a prostorové složce rychlosti přidává (ta 1s je furt 1s, ale neurazí se pokud je část toho "vektoru" v prostoru celá). Zatímco rozpínání vesmíru je úplně jiný pricip, tedy nakolik jsem schopný posoudit se to tak udává, 1m nezůstává 1m, tedy ne tak jak se to udává s tou gumou ale prostě při/nabude. Ty galaxie nemají žádnou rychlost navíc (myšlena ta část z rozpínání vesmíru), tedy ani energii a zrychlení navíc oproti běžnému pohybu, takže by se časová část toho pohybu neměla tímto principem měnit.
Určitě leckomu kdo to čte a věci rozumí že mě ne/rostou vlasy na hlavě, ale snad jsem vás aspoň upozornil kde by mohly nějaké ty hrany být.
Re: Re: Re: Re: Originální článek taky není příliš informativní
F M,2024-06-09 12:00:44
Ještě rozvedu ten 1m=1m 1s=1s
Pokud se na celé viditelné kosmologické škále sledují funkční atomy a struktury, tak to znamená, že rozměry atomů, časy průběhu dějů a tak nějak vše je stejné jako dnes. Z toho vyplívá (tedy spíše je to spojeno s), že i vzdálenosti a čas mají stejný poměr jako dnes.
Vezmu jednoduchý model, v vzdáleném (pozorovaném, starém vesmíru) se do 1m3 vejde určité množství plynu a nějaké reakce (i světlo) potřebují nějaký čas na to aby tuto vzdálenost překonaly. A v našem (novém) se čas i prostor změní 10x, tedy máme prostor 10x10x10 vejde se do něj 1000x více plynu (na délku 10x) a čas potřebný pro překonání vzdálenosti (10) pro ty reakce je také 10ti násobný - tak toto je současný popis rozpínání vesmíru (mimo deformace u černých děr a tak). Vcelku nezáleží na tom kolikrát se to zvětší/ jak rychle, jen by se jinak formovaly/zhroutily ty velké struktury a až s nějakou obrovsky jinou rychlostí by to mělo vliv na hvězdy pak atomy. To dává nějaké ty limity, tedy pro ty velké struktury a i to se dnes řeší (ale v rámci relativně malých rozdílů).
Pokud dobře rozumím tomu co myslíte, tak měníte ten poměr změny "oproti klasice" tak, že bude různý pro čas a prostor (paradoxně tím mechanismem který popisujete). Pokud se nedá pohnout rozměry (jádro/obal-galaxie, což hlavně u těch prvních nejde) tak pokud se změní ten čas (myslím že myslíte natáhne, i relativně proti tomu v současnosti aplikovanému modelu) tak se za stejný čas reakce dostanou přes větší vzdálenost, roste rychlost světla za 1s uráží 10x větší vzdálenost, s tím zrovna by asi nebyl až takový problém u základní fyzicky (c by se mohlo měnit / světlo nutně nemusí mít rychlost konstanty c), ale u těch ostatních časů reakcí si myslím, že to není ani kompatibilní s existencí hmoty. A již vůbec s pozorováním , myslím tím jak jsem na začátku tohoto příspěvku psal, že paradoxně sledujeme mimo ty velké struktury i ty atomy (jejich existenci a chování) na všech viditelných vzdálenostech.
Pro ten viditelný obraz (i pokud by se neměnily ty pozorované věci) by to fungovalo tak, že by byla v minulosti by rychlost světla desetinová (minula by v stejném plynu za 1s 10x méně atomů) se všemi následky na vzdálenosti pozorování. Jak by fungovalo to, že relativistické částice by byly rychlejší než foton, ta energie pro 1 částici (elektrony) se vždy najde. A muselo by to být pozorovatelné (tím myslím cokoli) i relativně kosmologicky blízko, zvlášť pokud se má to zapínání zrychlovat.
Pardon, musím končit, odešlu to co mám, snad to není úplně pomotané a nebo vůbec špatně. Škoda, že se dlouho neozval pan Naxera ten by vám odpověděl, lépe a přesněji.
Re: Originální článek taky není příliš informativní
Petr Slachta,2024-06-06 22:18:26
Za mne tedy moc dobré myšlenkové cvičení. :-)
Re: Originální článek taky není příliš informativní
Petr Petr,2024-06-07 06:17:48
Opravdu originální článek Kumara spojuje růst entropie (nezápornost plochy černých děr)
https://en.wikipedia.org/wiki/Hawking_radiation
a že celkově má vesmír a antivesmír celkem nulovou energii (null energy condition).
Vyjde, že druhá časová derivace vesmírů je nezáporná, ale teorie vůbec nepředpovídá konkrétní hodnotu. Hodnotu půjde odvodit pouze ze znalosti celkové hodnoty energie v half-space, takže aby to vyšlo s pozorováním, tak si jistě bude třeba najít temnou energii.
"The ping-pong with the words"?
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
