Wpis z mikrobloga

Hej Astromirki,

Ilość pytań do poprzedniego wpisu pobiła wszelkie rekordy! Postaram się odpowiedzieć na wszystkie, chociaż może mi to zająć trochę czasu. Na początek, żeby nie było niejasności, muszę Wam przedstawić moją klauzulę rzetelności:

- Wszystkie teorie naukowe, ich interpretacje oraz fakty obserwacyjne, które opisuję pod tagiem #astronomiaodkuchni opierają się o sprawdzone oraz wiodące idee w obecnie rozwijającej się nauce.
- Jeśli piszę o pewnych wnioskach lub interpretacjach płynących z danej teorii, to żeby obronić ich prawdziwości, nie mogę wychodzić poza ramy tejże teorii.
- W moich wpisach dzielę się z Wami sprawdzonymi naukowymi teoriami, które są potwierdzane przez całą rzeszę obserwacji i nic przed Wami nie ukrywam: jeśli czegoś jeszcze nie wiemy, to piszę Wam wprost, że tego jeszcze nie wiemy. Oczywiście, mógłbym zacząć spekulować, co się dzieje tam, gdzie nauka w tej chwili nie sięga, ale wtedy wpisy straciłyby na rzetelności. Dlatego za każdym razem, kiedy będę spekulował, dam o tym wyraźnie do zrozumienia.
- Przypominam, że sprawdzoną teorią naukową nazywamy taką teorię, którą można obalić, ale nie ma obecnie dowodów na to, że jest ona nieprawdziwa, podczas gdy jest sporo dowodów na jej słuszność. Jeśli przedstawia się hipotezę, która jest z definicji nieobalalna i nie ma metod sprawdzenia jej poprawności lub fałszu, to nie jest to wtedy teoria naukowa, tylko spekulacja.

Teraz mogę przejść do odpowiadania!

1. Dlaczego nie można mówić o czasie "przed" i miejscu "poza" Wszechświatem
Wielki Wybuch to dobrze potwierdzona teoria, która wynika bezpośrednio z Ogólnej Teorii Względności. Ta teoria trudni się opisem czterowymiarowej czasoprzestrzeni, jej dynamiką oraz jej interakcją z materio-energią. Słowem, OTW opisuje cały makroskopowy Wszechświat. Z tej teorii wynika, że cała czterowymiarowa czasoprzestrzeń naszego obserwowalnego Wszechświata musiała być, kiedyś w przeszłości, skupiona w niewyobrażalnie małej objętości zwanej osobliwością. OTW jest teorią ograniczoną do naszego czterowymiarowego Wszechświata, więc nie możemy z jej pomocą odpowiadać na pytania, co jest "poza" tym czterowymiarowym Wszechświatem. To zupełnie tak, jakby próbować uchem badać kolory. Ucho służy do badania dźwięków, tak jak OTW służy do opisu czterowymiarowej czasoprzestrzeni i jej interakcji z energio-materią. Sama czasoprzestrzeń, taka jaką znamy dzisiaj, miała powstać w chwili Wielkiego Wybuchu. Co za tym idzie, czas też miał powstać w chwili Wielkiego Wybuchu. Jeśli nie było czasu, to nie można mówić o następstwie wydarzeń oraz o dziejach "przed Wielkim Wybuchem". Jak widzicie, nie możemy dziś odpowiedzieć na pytania leżące poza domeną jedynego narzędzia, które opisuje nam dzisiaj Wszechświat.
OTW, jak i cała nasza fizyka, załamuje się w bardzo małych odległościach (odległość Plancka). Najzwyczajniej nie potrafimy tam się jeszcze poruszać używając obecnej wiedzy. Teoretycy mają otwartą furtkę do snucia nieobalalnych teorii, ponieważ Wszechświat kiedyś miał rozmiary Plancka i nie mamy pewności, co się wtedy działo. Tutaj może pojawić się oparcie dla, na przykład:
- pomysłu Wieloświatu
- pomysłu Wszechświata odbijającego się
- pomysłu na wieczny Wszechświat
- i praktycznie wszystko inne, czego się nie da udowodnić i nie da się obalić.
[wołam pytających: @stahs @XEN00N @Fox_Murder @sasik520 @lukaszmarynczak @robin_caraway @Kalan @magik111 @IHaveThePower @Mleczan @ruthemann @Halav @EtaCarinae ]

2. Upływ czasu w początkowych fazach Wszechświata
Padł pomysł, że jeśli Wszechświat był super-gęsty, to czas powinien stać w miejscu. To ciekawe, ale z poważnym błędem logicznym. Owszem, czas stałby w miejscu, ale tylko względem obserwatora, wokół którego nie byłoby stanu super-gęstego. Dla obserwatora w stanie super-gęstym czas biegnie normalnie. Co więcej, dla obserwatora, który doświadcza rozrzedzania się Wszechświata, czas też biegnie normalnie. Ciekawe rzeczy będą się działy, jeśli weźmiemy dwóch obserwatorów: jeden w stanie super-gęstym, a drugi w stanie super-rzadkim (na przykład dzisiejsza próżnia). W takim przypadku, obserwator w stanie super-rzadkim będzie widział, że upływ czasu dla obserwatora w stanie super-gęstym jest ekstremalnie spowolniony. Tyle tylko, że w całym wczesnym Wszechświecie nie było nigdzie miejsca na osadzenie takiego obserwatora w stanie super-rzadkim. Każdy obserwator, w każdym miejscu we wczesnym Wszechświecie, znajdował się w tym samym, super-gęstym otoczeniu. Dla nich wszystkich czas płynął w tym samym tempie.
Żeby pozostać ścisłym, we wczesnym Wszechświecie istniały pewne fluktuacje gęstości. Były one tak mikroskopowe, że niemal niezauważalne. Mnie jednak interesuje, jaki miały one wpływ na rozwój lokalnego czasu w tym wczesnym Wszechświecie. Czy był to wpływ niezaniedbywalny? Nie wiem. Musiałbym to policzyć. Już prawie rok mnie nosi żeby zaglądnąć do kilku mądrych głów z dziedziny.
[wołam pytających: @jucio @3w4koreii @wrrior ]

3. Czy materia się rozszerza wraz z przestrzenią?
Nie. Materia się nie rozszerza sensu stricto. Przy okazji, materia też się nie kurczy. Musielibyśmy manipulować np. stałą grawitacji lub prędkością światła, żeby skompensować efekty kurczenia się lub puchnięcia materii.
Rozszerzająca się czasoprzestrzeń ciągnie za sobą osadzoną w niej materię. Jeśli jakieś skupisko materii oddziałuje z innym skupiskiem materii i obydwa wywierają na siebie siłę przyciągania, która będzie większa od odciągającej je siły ekspansji czasoprzestrzeni, to wtedy te dwa skupiska materii nie będą się od siebie oddalały.
Na przykład: jeśli wyciągniesz przed siebie ręce i przytrzymasz je prosto, to nie będą się one od siebie oddalały, pomimo że przestrzeń między nimi ekspanduje. Siła, którą wywierają Twoje mięśnie (a więc oddziaływanie elektromagnetyczne) jest większa od siły, z jaką przestrzeń próbuje ciągnąć Twoje ręce na boki. Podobnie jest z układem Ziemia - Księżyc. Obydwa ciała trzymają się grawitacyjnie, a rozszerzanie się przestrzeni nie powoduje ich wzajemnego się oddalania.
Z drugiej strony, galaktyki mogą być w tak dużych odległościach między sobą, że pomimo potężnej siły grawitacji, z jaką na siebie działają, siła ekspansji przestrzeni spowoduje, że galaktyki będą się od siebie oddalały. Niemal wszystkie galaktyki położone daleko od siebie, uciekają od siebie. Za to Droga Mleczna i galaktyka Andromeda są na tyle blisko siebie, że się grawitacyjnie przyciągają i zbliżają się do siebie.
Jakby ktoś pytał, ekspansja czasoprzestrzeni wynosi około 65 km/s na każde milion parseków. Tłumacząc to na nasze, na odległości jednego metra w ciągu ziemskiego roku przyrośnie tyle przestrzeni, że ledwo będzie można tam wcisnąć jądro wodoru. Jak widzicie, przestrzeń rozszerza się w ślimaczym tempie.
[wołam pytających: @sveg @MacFlays @jeden231 ]

4. Wieloświat i powód Wielkiego Wybuchu
Jest wiele koncepcji o nazwie Wieloświat. Jedną z nich jest Wieloświat, który istniał niezależnie od Wielkiego Wybuchu poza naszym Wszechświatem. Taka hipoteza jest szalenie ciekawa, ale nie ma żadnego dowodu na jej poparcie. Nie znaczy to, że jest ona błędna! Znaczy to tyle, że taki Wieloświat jest obecnie w sferę gdybania. Podobnie jest z powodem Wielkiego Wybuchu. Mamy rzekomo przesłanki, które wiążą z nim fluktuacje pierwotnej piany energii w tworze pre-wszechświatowym, ale obecnie jest to strzał w ciemno. Wygląda na to, że takie tłumaczenie ma sens, ale nie mamy dowodów na jego poprawność. W tej chwili jest to spekulacja. Bardzo interesująca i obiecująca, ale wciąż spekulacja. Po prostu jeszcze nie wiemy, co było przyczyną Wielkiego Wybuchu i czy w ogóle musiał mieć on przyczynę.
Podobny status ma rozważanie, czy Wszechświat powstał z wybuchu czarnej dziury, z rozszerzenia się białej dziury itd. Dziś, te hipotezy nie mogą być udowodnione. Poza tym, jeśli nasz Wszechświat powstał z czarnej dziury innego Wszechświata, to skąd się wziął inny Wszechświat? Argument cykliczny jest dość niebezpieczny.
Istnieje jeszcze inne pojęcie Wieloświatu. Wiąże się ono z wydarzeniami, które miały miejsce po Wielkim Wybuchu, w epoce inflacji. W takim scenariuszu był jeden Wielki Wybuch, później skończyła się epoka Plancka, a później rozpoczęła się inflacja, czyli nagłe przyspieszenie w rozszerzaniu się Wszechświata, które dla naszego Wszechświata trwało nie dłużej jak 10^(-32) sekundy. Są metody, które potrafią pokazać, że niektóre rejony Wszechświata podlegały dłużej procesowi inflacji, a są tez takie, które mogą jej podlegać cały czas. Jest możliwość, że te inne regiony, w których inflacja zachodziła dłużej lub krócej, mogą mieć nieco inne warunki, niż te panujące w naszym Wszechświecie. Mało prawdopodobne jednak, że byłyby to inne oddziaływania, bo wszystkie te kawałki byłyby częścią jednego, wspólnego Wszechświata. W tej chwili ta teoria Wieloświatu też pozostaje w obrębie domniemywań. To bardzo interesująca i ciekawa, nieweryfikowalna hipoteza.
[wołam pytających: @lukaszmarynczak @horek @grzylen @martymcfly9 @TheQuake @MrDerinq @dob3k ]

5. Koniec Wszechświata
Obecnie wiemy tak mało, że potrafimy wyłącznie generalizować. Takim ogólnym podejściem jest przedstawienie dwóch scenariuszy końca Wszechświata:
1) Wszechświat przestanie się rozszerzać i zacznie się zapadać do osobliwości. Możliwe że tuż przez zapadnięciem się w osobliwość nastąpi odbicie i powstanie nowy Wielki Wybuch.
2) Wszechświat będzie rozszerzał się w nieskończoność, temperatura będzie cały czas spadała, a w odległej przyszłości nie będzie istniała już żadna materia. Obecne badania wskazują że to rozwiązanie jest bliższe prawdy.
O ewolucji Wszechświata i jego końcu będę pisał w kolejnych odcinkach dwutygodnika astronomicznego
[wołam pytających: @Edward_Kenway @porucznik_franek @Krzychu_kadetem @gumis112211 ]

6. Kosmiczna inflacja
To nazwa dla bliżej niezrozumiałego jeszcze procesu, który miał zajść tuż po erze Plancka. W bardzo krótkim czasie nasz Wszechświat miał powiększyć się wtedy co najmniej 10^26 raza. Wprowadzenie inflacji do teorii Wielkiego Wybuchu było potrzebne do wytłumaczenia wielkiej jednorodności we Wszechświecie. Podczas procesu inflacji czasoprzestrzeń ekspandowała z prędkościami znacznie przekraczającymi prędkość światła. Jest to zupełnie dozwolone, bo ograniczenie prędkości światła dotyczy wyłącznie materii obdarzonej masą spoczynkową, a przestrzeń nie jest materią. Dziś też przestrzeń może rozszerzać się z prędkościami większymi od prędkości światła.
[wołam pytających: @dyrektorek @Kampala @spokojnychlopaczek @Kick_Ass ]

-------------------------------------------

Zdaję sobie sprawę, że część z Was może czuć się nieusatysfakcjonowana przez udzielanie grupowych odpowiedzi. O niektórych rzeczach nie zdążyłem wspomnieć, a inne musiałem zgeneralizować. Proszę o wyrozumiałość ;). Pytania pokrywają bardzo szeroką i bardzo skomplikowaną dziedzinę nauki, a odpowiadanie na nie jest dość czasochłonne. Jeśli jeszcze czegoś nie zdążyłem opisać, zrobię to w przyszłości.

W następnych wpisach będę tłumaczył kolejne rzeczy: skąd wiemy, że był Wielki Wybuch; jak to jest, że materia niesiona przez przestrzeń może poruszać się z prędkością większa od światła; czy Wszechświat może mieć granicę; czym są tunele czasoprzestrzenne i tak dalej.

Zachęcam do obserwowania mojego tagu: #astronomiaodkuchni, bo to pod nim będę zamieszczał kolejne wpisy.

I ponownie: w razie pytań i wątpliwości, zachęcam do pisania komentarzy!

#astronomia #kosmos #ciekawostki #liganauki #ligamozgow
  • 63
@Al_Ganonim: a ja uważam że przestrzeń istniała zawsze, czasu niema, co wcale oczywiście nie oznacza że nie można jej zaginać.
I to tylko materia została rozniesiona po wszechprzestrzeni i zaczęły istnieć "punkty odniesienia" które pozwalają względem siebie mierzyć coś co nazywamy "czasem". Czy de facto pojęcie "istniało od zawsze" nie ma wielkiego sensu dla nieożywionej materii.
@Fox_Murder:

a ja uważam że


OK :) Nikt Ci nie zabrania i nikt Ci nie nakazuje przyjmować obecnego stanu naszej wiedzy. Ja tylko przybliżam to, co obecnie jest najbardziej potwierdzoną wersją tego, co wiemy o wszystkim co nas otacza. W ogólności. A jeśli będziesz w stanie udowodnić swoją hipotezę i pokażesz, że sprawdza się ona lepiej od obecnie wiodących hipotez, to gwarantuję, że będziesz z wdzięczności noszony na rękach przez całe
@Al_Ganonim: W poprzednim wpisie pisałem się o oddalaniu księżyca, które nie ma nic wspólnego z rozszerzaniem się wszechświata. Chodziło mi tylko o zjawisko pływów które powoduje spowolnienie ruchu obrotowego i oddalanie się Księżyca.
PS: Świetna robota z tymi wpisami, jak masz stałą spamlistę to dopisz :)
@Al_Ganonim: W pewnym momencie wszechświat miał milimetr średnicy, jak napisałeś w poprzednim wpisie. Jak rozumiem ten milimetr był wszędzie? Czyli wtedy też wszechświat nie miał granic, tak jak postuluje się teraz?

O ile już udało mi się nagiąć umysł do jakiegoś pojmowania pewnych kwestii związanych z fizyka kwantową, tak trudno mi jest nie wyobrażać sobie tego milimetrowego wszechświata jako kuli.
@pp14sr: Niektórzy próbują ją skompensować ujemną wartością ciemnej energii. W takim podejściu, bilans energetyczny Wszechświata byłby równy zeru i Wszechświat nie musiałby mieć żadnego powodu, żeby zacząć istnieć. Ale to jest obecnie dopiero spekulacja.
Równie możliwe (imho słabsze tłumaczenie, ale hej, w końcu tez spekulacja) jest to, że źródłem Wielkiego Wybuchu było uformowanie się białej dziury, czyli drugiej strony czarnej dziury, gdzieś w innym Wszechświecie. To energia białej dziury
@Al_Ganonim: ciekawe to. Czyli teoretycznie, coś co my nazywamy czarną dziurą mogłoby stanowić początek jakiegoś innego wszechświata "po jasnej stronie mocy"?
Jak dla mnie, piękne są te rozważania kosmologiczne, każdy pomysł, najbardziej nawet niedorzeczny, może okazać się prawdziwy...
Gdzie szukać jakichś artykułów, opracowań itp. żeby można było o tych teoriach coś więcej doczytać? Pomijam bibliografię z poprzedniego wpisu ( ͡° ͜ʖ ͡°)...
@Al_Ganonim: Zadając pytanie chodziło mi raczej o bardzo stanowczy, graniczący z pewnością ton Twojej wypowiedzi. Z oczywistych względów nie mamy żadnych narzędzi, którymi moglibyśmy zaobserwować coś, co jest poza wszechświatem - więc to, że poza nim nie ma nic jest tylko i wyłącznie założeniem, a nie wiedzą naukową. Szczególnie, że zgodnie z prawem zachowania energii nic nie bierze się znikąd, a ta czasoprzestrzeń skumulowana w osobliwości musiała się skądś wziąć. Pozdro
Czyli teoretycznie, coś co my nazywamy czarną dziurą mogłoby stanowić początek jakiegoś innego wszechświata "po jasnej stronie mocy"?


@pp14sr: Tak. Bardzo teoretycznie, ale tak.

Gdzie szukać jakichś artykułów


Rozrzucone to to po Internecie. Kiedyś napiszę o tym na mirko.

@XEN00N: Nie ma nawet założenia, że poza Wszechświatem nic nic. W tej chwili wiemy tylko, że jest Wszechświat. Nie wiemy, czy istnieje coś poza Wszechświatem. Wedle tego, co dziś proponuje
@Al_Ganonim: Ja też się przychylam ku teorii Wieloświatu, pierduchnanie, że Wszechświat jest nieskończony i odwieczny brzmi jak "Pan Jezus widzi wszystko, o czym myślisz", no i stoi w sprzeczności do dzisiejszej fizyki. Tylko wtedy nasuwa się pytanie - co jest za tym Wieloświatem, skoro nic nie jest nieskończone? A skoro nic nie jest nieskończone, to co jest za tym, co jest na końcu? ( ͡º ͜ʖ͡º)