?

Log in

No account? Create an account
 
 
04 November 2009 @ 10:29 pm
Didysis sprogime, kurgi tu? (antra dalis)  

Arba Visatos centro beieškant

 
Kai kalbama apie sprogimus ir panašius kataklizmus, dažniausiai vienas iš svarbiausių dalykų būna tų sprogimų centrai. Kurioje vietoje padėta bomba? Kaip ji ten pateko? Kodėl būtent ten? Savaime suprantama, klausimas svarbus. Ir gal dėl to, o gal ne dėl to, mums sudėtinga įsivaizduoti sprogimą, kuris centro neturėtų. Juk tai kažkokia nesąmonė – jei kažkas sprogo, vadinasi, iš pradžių buvo nesprogę. O jei buvo nesprogę, tai buvo kažkur padėta. Taigi ir centrą galima rasti. Tad ir vienas iš dažnesnių klausimų, kurių sulaukia mokslininkai, pristatinėjantys Didįjį sprogimą – tai klausimas, kur tas sprogimas įvyko. Atsakymą „visur“ priima toli gražu ne visi, taigi nusprendžiau paaiškinti truputį detaliau.

Vėl grįžkime prie paprasčiausios bombos sprogimo. Nesigilinkime į detales – nei iš ko ta bomba pagaminta, nei kokiu principu sprogimas sukeliamas, nei kas yra aplink tą bombą. Bet panagrinėkime, kaip juda bombos gabaliukai, jai susprogus. Savaime suprantama, jie laksto į visas šalis. Kažkiek nuskridę, nukrenta ant žemės. Sprogimo centrą rasti galima įvairiais būdais – pagal tai, kur nulėkė dalelės, pasižiūrėjus, kurioje vietoje sprogimas įvyko, turbūt tų būdų yra ir daugiau. Tačiau visų šių būdų esminis bruožas yra tas, kad sprogimo centras randamas žemės atžvilgiu. Arba nebūtinai žemės, bet kažkokio trečiojo kūno. O kas atsitiktų, jei trečiojo kūno nebūtų? Jeigu visa, kas egzistuoja sistemoje, yra tik sudedamosios bombos dalelės, lekiančios visomis kryptimis?

Tokiu atveju vieninteliai atskaitos taškai, kurių atžvilgiu galima kažką nustatyti, yra tos pačios dalelės. Na o kiekviena dalelė savo kelionę pradėjo būtent tame taške, kuriame įvyko sprogimas. Iš tos dalelės požiūrio taško, ji niekur nepajudėjo, tiesiog visos kitos dalelės ėmė judėti tolyn nuo jos įvairiomis kryptimis. Pasigilinę detaliau ir nubrėžę keletą grafikų pamatytume, jog nepriklausomai nuo to, kurią dalelę pasirinksime atskaitos tašku, visos kitos dalelės tikrai atrodys judančios tolyn nuo pasirinktosios. Tai greičiausiai atrodo keista, bet tokia jau ta realybė. Ir dar svarbu yra tai, kad arti esančios dalelės viena nuo kitos tolsta lėtai, o toli esančios – greitai.

Aišku, toks paprastas palyginimas turi keletą trūkumų. Pavyzdžiui, sprogmens dalelių skaičius yra baigtinis, todėl kai kurios dalelės bus viso jų „debesies“ pakraštyje. Net ir nebūnant pakraštyje, pasižvalgius nuo vienos dalelės į šalis, bus matyti, kurioje pusėje dalelių yra daugiau, o kurioje mažiau. Taip galima nustatyti ir tikrąjį sprogimo centrą, ar bent jau jo kryptį – ta kryptimi dalelių bus daugiausia. Nustačius skirtumą tarp dalelių kiekio centro link ir priešinga kryptimi, galima bent apytikriai nustatyti ir atstumą iki sprogimo centro.

Deja (nors, tiesą sakant, kas čia blogo – taip tiesiog yra), Visatoje to padaryti neįmanoma. Neįmanoma todėl, kad nematome jos pakraščio ir visomis kryptimis ji atrodo vienoda (kalbu apie didžiausius mastelius, ne apie tai, kad kai kur žvaigždžių daugiau, o kai kur mažiau). O nematydami pakraščio, negalime ir palyginti dalelių (šiuo atveju – galaktikų ir jų spiečių) kiekio įvairiomis kryptimis. Belieka pasikliauti informacija, gaunama iš matomų dalelių. O jos visos sako, kad taip pat nieko nežino apie jokį bendrą centrą ir pačios visos kažkada sprogimo centre buvo. Tolimiausia mums matoma informacija – anksčiau jau ne kartą mano minėta foninė spinduliuotė, kuri uždengia visa kita.

Kiti du palyginimo trūkumai yra gal ne tokie svarbūs, norint įsivaizduoti situaciją, bet vis tiek pakankamai reikšmingi. Pirmas yra tas, kad Visatos plėtimasis yra ne objektų judėjimas erdvėje, o pačios erdvės plėtimasis. Šitas reiškinys dažnai lyginamas su, pavyzdžiui, tąsiu guminiu kilimėliu, ant kurio primėtyta rutuliukų. Jei kilimėlį patempiame už kraštų, jis išsiplėčia, ir rutuliukai vienas nuo kito nutolsta. Kilimėlis – tai erdvė, o rutuliukai – objektai toje erdvėje. Taigi kai plečiasi Visata, vienas nuo kito tolsta bet kokie du erdvės taškai. Moksliškiau yra sakoma, kad didėja erdvės mastelio faktorius (scale factor); judantysis nuotolis (comoving distance) tarp taškų išlieka nepakitęs, didėja tik tikrasis nuotolis (proper distance). Antras dalykas, išplaukiantis iš šio erdvės plėtimosi, yra tas, kad labai labai toli nuo mūsų esantys objektai gali tolti greičiau už šviesą. Taip yra todėl, kad vėlgi plečias pati erdvė, o jos reliatyvistiniai efektai neriboja. Be to, plėtimasis pats savaime neperduoda jokios informacijos, kurią ir riboja šviesos greitis. Taip pat plėtimasis niekur nėra greitesnis už šviesą lokaliai, šviesos greitį jis pasiekia tik už kelių dešimčių milijardų šviesmečių nuo čia. Taip, tai yra labai labai toli. Tai yra toliau, nei foninės spinduliuotės „užuolaida“.

Beje, sakydamas, kad plečiantis Visatai didėja atstumas tarp bet kurių dviejų taškų, nesu visiškai teisus. Kiek mums žinoma, tikrasis nuotolis tarp mūsų ir, pavyzdžiui, Andromedos galaktikos (artimiausios mūsiškei) kinta tik dėl savojo galaktikų judėjimo, o ne dėl Visatos plėtimosi. Taip pat ir mažesniuose masteliuose Visatos plėtimosi poveikis nėra nustatytas, taigi atrodo, jog jis pasireiškia (o galbūt tiesiog tampa pastebimas) tik didžiausiuose masteliuose, didesniuose, nei galaktikų spiečiai. Žodžiu bijoti, kad jūsų plaukai „pabėgs“ nuo kojų pirštų neverta – per visą gyvenimą erdvės nuotolis tarp tų dviejų taškų padidės tik keliais atomų skersmenimis, jei išvis padidės.

Taigi galite miegoti ramiai :)

 

Laiqualasse

 
 
 
zvyras on November 4th, 2009 10:45 pm (UTC)
Aš tai nelabai įkertu, kodėl toliau esančios dalelės/galaktikos tolsta daug greičiau nei esančios arti. Ar jos anksčiau pradėjo tolti? Erdvės plėtimasis... hmm :) irgi įdomu - atrodo, kad didysis sprogimas buvo DALELIŲ sprogimas, o plečiasi erdvė.. juk bombai sprogus kambarys nepadidėja, tik dalelės išlaksto.
laiqua_lasselaiqua_lasse on November 5th, 2009 12:02 am (UTC)
Pratęsiu palyginimą su guminiu kilimėliu. Įsivaizduok, kad ant jo yra trys rutuliukai. Atstumas tarp dviejų iš jų - vienas metras, o trečiasis nuo abiejų nutolęs per 10 metrų. Dabar kilimėlį ištempiame taip, kad jo linijiniai matmenys (ilgis ir plotis) padidėja pusantro karto. Vadinasi, tarp dviejų arti esančių rutuliukų atstumas taps pusantro metro, o iki trečiojo nuo jų bus 15 metrų. Taigi, žiūrint iš pirmojo rutuliuko požiūrio taško, antrasis nuo jo nutolo per pusę metro, o trečiasis - per penkis. Tai įvyko per tokį patį laiko tarpą, taigi dešimt kartų toliau esantis rutuliukas tolo dešimt kartų greičiau. Lygiai tas pat yra ir su Visatos plėtimusi.

Didysis sprogimas nebuvo dalelių sprogimas. Dalelės tiesiog buvo, nors ir suspaustos labai labai tankiai. Bet plėstis ėmė erdvė. Taip, šitai įsivaizduoti sudėtinga, man irgi neišeina, tad ir palyginimo geresnio nesugalvoju. Iš viso ta bomba čia buvo tam, kad paaiškinčiau, kodėl sprogimas laikomas neturinčiu centro.

Tikiuosi, kad truputuką aiškiau :)
gedasgedas on November 5th, 2009 06:20 am (UTC)
>Bet plėstis ėmė erdvė.<

Plėstis į neerdvę, taip išeitų?..:) Ar, plėsdamasi, ji kuria naują erdvę? Ar, kinta tik tos pat erdvės savybis (dydis, akivaizdu)? Klausimai, klausimai.. Labai įdomus tekstas.
(no subject) - laiqua_lasse on November 5th, 2009 08:42 am (UTC) (Expand)
(Deleted comment)
(no subject) - laiqua_lasse on November 5th, 2009 01:02 pm (UTC) (Expand)
(Deleted comment)
(no subject) - laiqua_lasse on November 5th, 2009 01:28 pm (UTC) (Expand)
(no subject) - rokiskis on November 5th, 2009 01:56 pm (UTC) (Expand)
(no subject) - laiqua_lasse on November 5th, 2009 04:35 pm (UTC) (Expand)
(no subject) - rokiskis on November 5th, 2009 05:16 pm (UTC) (Expand)
(no subject) - zvyras on November 5th, 2009 07:41 am (UTC) (Expand)
(no subject) - laiqua_lasse on November 5th, 2009 08:41 am (UTC) (Expand)
(no subject) - rokiskis on November 5th, 2009 11:20 am (UTC) (Expand)
Rokiškisrokiskis on November 5th, 2009 02:03 am (UTC)
Įsivaizduok, kad dalyvauji lenktynėse. Startas, mašinos pajuda. Ir šimtas mašinų, turinčių skirtingos galios variklius, važiuoja viena kryptimi, o tu sėdi vienoje iš visai vidutiniškų mašinų. Akivaizdu, kad kokia pusė mašinų tave aplenks, o kokia pusė - atsiliks. Ir jei pasižiūrėsi į jas, pamatysi, kad jos visos nuo tavęs tolsta, ir kuo toliau nuo tavęs, tuo greičiau. Nors visos ir juda ta pačia kryptimi.
(no subject) - zvyras on November 5th, 2009 07:46 am (UTC) (Expand)
(no subject) - laiqua_lasse on November 5th, 2009 08:34 am (UTC) (Expand)
(no subject) - rokiskis on November 5th, 2009 11:17 am (UTC) (Expand)
Rokiškisrokiskis on November 5th, 2009 01:34 am (UTC)
Ėėėė... Vat dėl to Visatos plėtimosi - tai čia jau man klausimas, ar gali jisai viršyti šviesos greitį...

Aš aišku nei velnio šioje srityje neišmanau, o tik nuogirdų tesu prisirankiojęs, bet paprasta visgi logika man sako, kad jei ta legendinė kosmologinė konstanta visgi yra didesnė už nulį, t.y., nagrinėtina, t.y., vakuumo energija yra irgi didesnė už nulį, tai savaime suponuoja energijos perdavimą Visatos plėtimesi, kitaip tariant, norom nenorom tenka daryti prielaidą, kad erdvė yra ne sąlyginis, o objektyvus laukas, kurio perdavimas ribojamas energijos perdavimo greičiu, t.y., šviesos greičiu, tad erdvės plėtimosi negalim nagrinėti taip, kaip fazės sklidimo... Kita vertus, čia jau kyla ir klausimas apie stebėjimo horizontą, kuris pats savaime apriboja tyrimo galimybes...

Ar visgi aš čia labai nusišnekėjau?
laiqua_lasselaiqua_lasse on November 5th, 2009 08:39 am (UTC)
Kosmologinė konstanta gali būti didesnė už nulį. T.y. taip atrodo, kad ji tokia yra. Jeigu ji visgi nulinė, reikia kitokio paaiškinimo, kodėl Visata, atrodytų, plečiasi greitėdama. Vienas galimas paaiškinimas yra didžiulis mažesnio tankio burbulas, kuriame mes "sėdime"... Bet čia nesiplėsiu.

Tačiau kosmologinė konstanta, dar pavadinama "tamsiosios energijos tankiu" yra toks keistai nesuprantamas dalykas, kad nežinia, kuo jis susijęs su kokia nors mums pažįstama energija. Juk net ir slėgis tos "tamsiosios energijos" yra neigiamas, kas šiaip atrodo visiška nesąmonė, jei ta energija yra kažkas mums suvokiamo.

Bet net jei ir prielaida, kad tamsioji energija negali būti perduodama greičiu, didesniu nei šviesos, vis tiek išlieka galimybė Visatos tolimiems taškams nuo mūsų tolti greičiau už šviesą. Nes jokiame "mažame" (t.y. galaktikų spiečiaus mastelio dydžio) atstume du taškai vienas nuo kito tikrai netolsta greičiau už šviesą.

Nepasakyčiau, kad labai nusišnekėjai - ši tema yra toli gražu nedetaliai ištyrinėta, taigi net ir keisčiausios prielaidos gali pasitvirtinti ar bent būti vertingos, kai bus paneigtos.
Rokiškisrokiskis on November 5th, 2009 11:15 am (UTC)
Na, kiek atsimenu, viena iš teorijų sako, kad toji tamsioji masė tėra neutrinai, katrie turį masę, bet tiesiog silpnai sąveikaujantys. Tada išvengiam egzotikos. Tuo tarpu energetinės erdvės teorijos gražios, nes leidžia daryti prielaidą apie vieningą lauką, t.y., paaiškinti viską paprasčiausiu būdu.
(no subject) - laiqua_lasse on November 5th, 2009 11:24 am (UTC) (Expand)
(no subject) - rokiskis on November 5th, 2009 12:16 pm (UTC) (Expand)
(no subject) - laiqua_lasse on November 5th, 2009 01:06 pm (UTC) (Expand)
(no subject) - rokiskis on November 5th, 2009 01:50 pm (UTC) (Expand)
(no subject) - laiqua_lasse on November 5th, 2009 04:39 pm (UTC) (Expand)
(no subject) - rokiskis on November 5th, 2009 05:14 pm (UTC) (Expand)
(no subject) - laiqua_lasse on November 5th, 2009 07:25 pm (UTC) (Expand)
(no subject) - rokiskis on November 5th, 2009 09:28 pm (UTC) (Expand)
(no subject) - laiqua_lasse on November 5th, 2009 10:17 pm (UTC) (Expand)
(no subject) - rokiskis on November 5th, 2009 10:47 pm (UTC) (Expand)
(no subject) - laiqua_lasse on November 6th, 2009 01:01 am (UTC) (Expand)
(no subject) - rokiskis on November 6th, 2009 10:33 am (UTC) (Expand)
(no subject) - laiqua_lasse on November 6th, 2009 04:41 pm (UTC) (Expand)
(no subject) - rokiskis on November 6th, 2009 06:01 pm (UTC) (Expand)
(no subject) - laiqua_lasse on November 6th, 2009 06:11 pm (UTC) (Expand)
(no subject) - rokiskis on November 7th, 2009 12:46 am (UTC) (Expand)
(no subject) - rokiskis on November 8th, 2009 02:55 am (UTC) (Expand)
(no subject) - laiqua_lasse on November 8th, 2009 03:14 pm (UTC) (Expand)
(no subject) - rokiskis on November 8th, 2009 04:50 pm (UTC) (Expand)
(no subject) - laiqua_lasse on November 11th, 2009 09:48 am (UTC) (Expand)
(no subject) - rokiskis on November 5th, 2009 10:51 pm (UTC) (Expand)
(no subject) - rokiskis on November 6th, 2009 12:28 am (UTC) (Expand)
(Deleted comment)
laiqua_lasselaiqua_lasse on November 5th, 2009 08:45 am (UTC)
Visai neseniai rašiau (http://konstanta-42.livejournal.com/28811.html) apie Didžiojo sprogimo teoriją. Ten minėjau ir pagrindinę jos konkurentę - nuolatinio būvio Visatos teoriją - kuri būtent ir teigė, jog plečiamės tiesiog šiaip, bet jokio sprogimo. Ta teorija buvo pagrįstai sukritikuota ir iš esmės paneigta.

Aišku, neatmetu galimybės, kad Didžiojo sprogimo teorija taip pat yra neteisinga. Bet ji paaiškina daugiau stebėjimų rezultatų, nei bet kuri kita alternatyva, taigi kol kas pasiliksiu prie jos :)
(Deleted comment)
(no subject) - laiqua_lasse on November 5th, 2009 10:18 am (UTC) (Expand)
(no subject) - rokiskis on November 6th, 2009 10:54 am (UTC) (Expand)
Rokiškisrokiskis on November 6th, 2009 03:36 pm (UTC)
Žodžiu, per tas kalbas ir diskusiją apie visą tą bigbangą visai ėmiau painiotis. Toks jausmas, kad galima smegenis išsisukt, apie tai begalvojant :-)

Ačiū už tikrai įdomią temą ir vargą aiškinant. Norisi dar :-)
laiqua_lasselaiqua_lasse on November 6th, 2009 04:37 pm (UTC)
Smegenų geriau neišsisukti, bet pasukioti kartais tikrai įdomu :)

Dėl temos ir vargų - prašom, negaila. Man iš to naudos irgi yra. Kad ir tokia, kad šitas įrašas visai netikėtai tapo labiausiai apkomentuotu šiame blog'e. :D

Dar - bus. Nepažadu, kada, reikia įkvėpimo.
zvyras on November 27th, 2009 01:53 pm (UTC)
Biškį ne į temą, bet juodosios skylės visada į temą :) patiko šitas va str http://scienceblogs.com/startswithabang/2009/11/a_black_hole_without_a_singula.php apie tai, kad iš esmės juodajai skylei net ir nereikia to singularity. Jeigu teisingai išdėstė. Ir šiaip geras saitas
Medeišio fanklubaskonstanta_42 on November 27th, 2009 02:23 pm (UTC)
O, labai įdomus straipsniukas. Ir komentarai po juo. Negalėčiau pasakyti, kad visiškai sutinku su to įrašo teiginiu, bet kad kažkas tokio galbūt galėtų egzistuoti - tikrai neneigsiu.

Laiqualasse
Экзонekzon on November 29th, 2009 02:18 am (UTC)
Laiqua, tavo straipsniai yra geri bent pagal du požymius:
1) Pakankamai aiškūs (bent man);
2) Kelia klausimus ir primena, ko dar nežinau ar pamiršau. Einu skaityti wikipedijos; tamstos, jeigu ką, klausinėsiu po to.
Beje 2.5 – diskusijos irgi kyla visai įdomios. Bet irgi verčiančios griebtis alternatyvių žinių šaltinių...
laiqua_lasselaiqua_lasse on November 29th, 2009 10:07 am (UTC)
Ačiū :) Stengsiuos ir toliau kažką įdomaus ir apytikriai aiškaus rašinėti.