Jak rozumieć mikrofalowe promieniowanie tła?

4

Rozumiem, że wszechświat istnieje około 14 miliardów lat i że po kilkuset tysiącach lat od jego powstania jony o przeciwnych ładunkach zaczęły łączyć się w atomy wodoru i helu, a nadwyżka energii została wypromieniowana w postaci fotonów. Rozumiem też to, że wszechświat nie ma środka i że materia względem każdego punktu we wszechświecie oddala się. Nie mogę zrozumieć tego, że dzięki mikrofalowemu promieniowaniu tła można obserwować stan wszechświata na początku jego istnienia. Wydaje mi się, że jeśli stosunkowo krótko po powstaniu wszechświata następowała rekombinacja i energia została wypromieniowana w postaci fotonów, to te fotony powinny być miliardy lat świetlnych dalej, niż znajduje się najdalsza materia. Jak to możliwe, że mikrofalowe promieniowanie tła można obserwować po tak długim czasie i jak to możliwe, że można je obserwować ze wszystkich stron wszechświata?

1

A to nie jest tak, że ono zostało wyemitowane wszędzie (bo wszechświat był równomiernie wypełniony materią) we wszystkich kierunkach, więc w dowolnym miejscu ilość promieniowania przybywającego z każdej strony będzie równa?

0

Właśnie o to chodzi, że wszechświat był równomiernie wypełniony materią z niewielkimi różnicami gęstości i był tak gęsty, że nawet promieniowanie nie mogło się wydostać na zewnątrz. Ale razem z rozszerzaniem się wszechświata materia rozpraszała się we wszystkich kierunkach. W późniejszym czasie zaczęły powstawać gwiazdy, galaktyki itp. Promieniowanie rozpraszało się jeszcze szybciej, więc nie powinniśmy obserwować promieniowania wyemitowanego na początku istnienia wszechświata, bo powinno być już bardzo daleko. Nawet jeśli w czasie zerowym wszechświat nie był jednym punktem, tylko wielkim obszarem bardzo gęstej materii, to i tak ten obszar nie był tak wielki, żeby materia oddaliła się dalej, niż promieniowanie, które podróżuje z prędkością światła przez kilkanaście miliardów lat.

0

Disclaimer: moja wiedza jest popularnonaukowa z naciskiem na popularno. Mam nadzieję, że jeśli piszę większe bzdury to sprowokuję kogoś do poprawienia mnie :D

Dokąd to całe promieniowanie miałoby uciec? Nie jesteśmy w wyróżnionym centrum, od którego wszystko inne się oddala. Jeśli wszechświat rozszerza się równomiernie, to w każdym punkcie wszystko inne się oddala. Dopóki jednak rozszerzanie się dwóch punktów przestrzeni nie przekroczy prędkości światła, to światło z jednego punktu może dotrzeć do drugiego i odwrotnie. Tak więc promieniowanie uciekające z jednego punktu będzie przechodzić do drugiego punktu, a z drugiego do pierwszego i będzie się to równoważyć.

Czy Twoje wątpliwości nie pochodzą może z takiego wyobrażenia: mamy przezroczyste pudełko wypełnione magicznym gazem, który cały może zacząć świecić na nasze zawołanie. Gdy włączamy świecenie, to światło jest emitowane w całej przestrzeni pudełka we wszystkich kierunkach, ale każdy foton wcześniej czy później dociera do granicy pudełka i ucieka.
Sam mam z tym trochę problem. Podejrzewam, że częściowym wyjaśnieniem może być to, że prędkość światła w skali całego wszechświata nie jest duża i nie zdążyłoby ono w dużej mierze od czasów Wielkiego Wybuchu dotrzeć do granic, jeśli wszechświat w ogóle takowe posiada. A z tego co mówią naukowcy to raczej ich nie posiada, chociaż ta kwestia jest dla mnie bardzo konfundująca i niewiele z tego rozumiem.

0

Może promieniowanie nie rozszerza przestrzeni tylko ją wypełnia.

1

Podejrzewam, że częściowym wyjaśnieniem może być to, że prędkość światła w skali całego wszechświata nie jest duża i nie zdążyłoby ono w dużej mierze od czasów Wielkiego Wybuchu dotrzeć do granic, jeśli wszechświat w ogóle takowe posiada.

Pytanie pomocnicze: Z jaką prędkością rozszerza się wszechświat?

0
Delor napisał(a):

Podejrzewam, że częściowym wyjaśnieniem może być to, że prędkość światła w skali całego wszechświata nie jest duża i nie zdążyłoby ono w dużej mierze od czasów Wielkiego Wybuchu dotrzeć do granic, jeśli wszechświat w ogóle takowe posiada.

Pytanie pomocnicze: Z jaką prędkością rozszerza się wszechświat?

Z prędkością większa niż prędkośc światła.

0
Delor napisał(a):

Podejrzewam, że częściowym wyjaśnieniem może być to, że prędkość światła w skali całego wszechświata nie jest duża i nie zdążyłoby ono w dużej mierze od czasów Wielkiego Wybuchu dotrzeć do granic, jeśli wszechświat w ogóle takowe posiada.

Pytanie pomocnicze: Z jaką prędkością rozszerza się wszechświat?

Z prędkością na którą wskazuje stała Hubble'a?

2
Burmistrz napisał(a):

(...) i był tak gęsty, że nawet promieniowanie nie mogło się wydostać na zewnątrz.

Z kosmologicznego punktu widzenia nie ma czegoś takiego jak zewnętrzne obszary Wszechświata. Wszechświat jest jeden i nie ma nic poza nim (w przeciwnym razie byłoby coś więcej niż Wszechświat), a na podstawie jego obserwacji ludzkość poznała pobieżnie jego historię i stara się odpowiedzieć na pytanie, jaka będzie jego przyszłość:

  1. zwolni i rozpocznie się jego kolaps,
  2. będzie zwalniał, ale nigdy się nie zapadnie,
  3. jego ekspansja będzie rosnąć (patrz Nobel z fizyki w 2011 r.).
Burmistrz napisał(a):

Wydaje mi się, że jeśli stosunkowo krótko po powstaniu wszechświata następowała rekombinacja i energia została wypromieniowana w postaci fotonów, to te fotony powinny być miliardy lat świetlnych dalej, niż znajduje się najdalsza materia.

We wczesnych etapach, powiedzmy przed inflacją, Wszechświat był wypełniony materią i promieniowaniem, które mogło pochodzić faktycznie z rekombinacji. Wyobraź sobie, że był to rodzaj gorącej zupy. Taka zupa miała określoną temperaturę (nie wiem dokładnie jaką, ale bardzo dużą) i promieniowała jak ciało doskonale czarne zgodnie z rozkładem Plancka. Podczas inflacji Wszechświat gwałtownie się rozszerzył w bardzo krótkim czasie, spadła więc jego gęstość, ponieważ materia nie może się tworzyć z niczego (spełniona jest zasada zachowania energii, a więc i masy, E=mc^2). Sama ekspansja przestrzeni nie do końca odpowiada ludzkiej intuicji, ponieważ to nie Wszechświat zwiększył rozmiary będąc umieszczony w większej przestrzeni, lecz jego wymiary uległy zwiększeniu. Trudno sobie to wyobrazić, bo to tak jakby linijka się wydłużyła i chciałbyś sprawdzić jaką ma teraz długość. A dysponujesz tylko tą jedną linijką... Skąd więc wiemy, że tak było? Konsekwencją rozszerzania się Wszechświata jest obecna długość fali mikrofalowego promieniowania tła, która odpowiada ciału doskonale czarnemu o temperaturze ~2.7 K. To promieniowanie dobiega do nas z każdej strony, czyli jest izotropowe, niezależne od kierunku. Tak, jak było izotropowe przed inflacją. Mówimy więc, że Wszechświat się schłodził, ponieważ temperatura pierwotnej zupy zmalała, choć tak naprawdę Wszechświat nie wypromieniował nic na zewnątrz, bo zewnątrz nie istnieje. Po prostu zwiększyła się długość fali mikrofalowego promieniowa tła.

I tu przechodzimy do sedna Twojego niezrozumienia:

Burmistrz napisał(a):

Nie mogę zrozumieć tego, że dzięki mikrofalowemu promieniowaniu tła można obserwować stan wszechświata na początku jego istnienia.

No właśnie można, bo zgodnie z tym co napisałem wyżej, to co obserwujemy to ta zupa, tylko nieco chłodniejsza. Spójrz na ten rysunek:

title

Pierwszy rysunek to obraz Wszechświata widziany w długości fali odpowiadającej ~2.7 K. Jednorodny, prawda? Jak zupa. Drugi rysunek to to samo po odjęciu obrazu pierwszego, ale obserwowane z lepszą rozdzielczością (czyli obserwowane jest niebo w długości fali odpowiadającej ~2.7 K oraz +/- niewielkie przesunięcia). Widzimy tak jakby dwie plamy. Są one wynikiem efektu Dopplera mikrofalowego promieniowania tła, które powstaje na skutek ruchu Grupy Lokalnej. Ostatni rysunek to to samo z odjętymi obrazami 1. i 2. i z jeszcze większą rozdzielczością. To co widzisz, to niejednorodności Wszechświata, które były w pierwotnej zupie.

Delor napisał(a):

Pytanie pomocnicze: Z jaką prędkością rozszerza się wszechświat?

O tym mówi stała Hubble'a.

Burmistrz napisał(a):

Jak to możliwe, że mikrofalowe promieniowanie tła można obserwować po tak długim czasie i jak to możliwe, że można je obserwować ze wszystkich stron wszechświata?

Jeszcze raz. Zupa, która nie jest umieszczona w przestrzeni, tylko sama jest przestrzenią. Taka ciekawostka, jakby ktokolwiek dotarł do tego momentu (źródło):

On September 25, 2012, NASA released a further refined version of the Ultra-Deep Field dubbed the eXtreme Deep Field (XDF). The XDF reveals galaxies that span back 13.2 billion years in time, revealing a galaxy theorized to be formed only 450 million years after the big bang event.

Nie udało się więc zerknąć do "granic" Wszechświata, bo ten liczy ~13.8 miliarda lat.

2

@Silv:
Po pierwsze, to że promieniowanie jest izotropowe, czyli dobiega do nas z każdej strony to wynika z obserwacji. Samo słowo dobiega nie oznacza wcale, że jest go nieskończenie wiele. To co widać na pierwszym rysunku, to mapa niebie w odwzorowaniu Mollweidego. Jak widzisz, wszędzie jest jednorodny kolor, a więc nie ma jakiegoś wyróżnionego kierunku, z którego promieniowanie by dobiegało.

Po drugie czasoprzestrzeń rządzi się innymi prawami niż te, które znamy na Ziemi. Przede wszystkim mamy do czynienia z inną geometrią niż Euklidesowa. Na przykład z Ogólnej Teorii Względności wynika, że masa zakrzywia czasoprzestrzeń. Zostało to wielokrotnie potwierdzone podczas obserwacji, np. obserwacja pozycji gwiazd podczas zaćmienia Słońca, czy zjawisko mikrosoczewkowania grawitacyjnego.

Może więc spróbuj sobie wyobrazić, że skoro Wszechświat zawiera masę, to wszystko się wokół niej "kręci". A tak poważnie, to trudno sobie to wyobrazić. Takich paradoksów jest więcej. Na przykład człowiek maszerujący wzdłuż równika, idący cały czas prosto, dojdzie w końcu do punktu startowego. Małego tego, może przejść nieskończoną liczbę kilometrów, a w rzeczywistości pokonuje odcinek 40 000 km i jego wielokrotności. W momencie kiedy na Ziemi nie byłoby wyróżnionych miejsc, to w ogóle by nie wiedział, ile przeszedł i czy kiedykolwiek wróci do celu. Podobnie jest ze Wszechświatem. Nie ma wyróżnionego miejsca, o czym mówi zasada kopernikańska.

0

Ostatecznie chyba mogę sobie jakoś wyobrazić, że masa zakrzywia czasoprzestrzeń. Tylko w takim wypadku nie może być mowy o "stronie" w tym samym rozumieniu, co w geometrii euklidesowej. Jeśli przestrzeń jest zakrzywiona, to np. są dwie strony: przód i tył. Albo dół i góra. Albo jakoś tak. I tylko z nich może dobiegać promieniowanie.


PS: Tak bym to sobie wyobrażał. Popraw mnie, jeśli się mylę.

1
Delor napisał(a):

Podejrzewam, że częściowym wyjaśnieniem może być to, że prędkość światła w skali całego wszechświata nie jest duża i nie zdążyłoby ono w dużej mierze od czasów Wielkiego Wybuchu dotrzeć do granic, jeśli wszechświat w ogóle takowe posiada.

Pytanie pomocnicze: Z jaką prędkością rozszerza się wszechświat?

https://pl.wikipedia.org/wiki/Prawo_Hubble%E2%80%99a

1
Burmistrz napisał(a):

był tak gęsty, że nawet promieniowanie nie mogło się wydostać na zewnątrz.

Nie mogło się wydostać na zewnątrz, bo nie ma żadnego zewnątrz. Natomiast w początkowym okresie rozwoju wszechświat był nieprzezroczysty.

nie powinniśmy obserwować promieniowania wyemitowanego na początku istnienia wszechświata, bo powinno być już bardzo daleko

To tylko analogia o jeden wymiar mniejsza, ale wyobraź sobie dwuwymiarowy wszechświat w postaci rosnącej sfery. W momencie gdy gęstość materii/energii na sferze spada na tyle, że zaczyna być ona przezroczysta, każdy punkt sfery emituje światło we wszystkich możliwych kierunkach. Z czasem sfera rośnie, więc gęstość tego wyemitowanego promieniowania spada, ale samo promieniowanie nie może odlecieć "gdzieś daleko" bo cały czas wędruje w obszarze owej sfery.

Dodaj jeden wymiar i masz nasz wszechświat.

2

Warto nadmienić, że dyskutujemy o sytuacji, którą opisuje i tłumaczy wiądąca obecnie teoria tzw. "Wielkiego Wybuchu". W innych teoriach, to wyjaśnienie może nie być tożsame - co więcej, w ogóle wszystkie dotychczasowe konkluzje i obserwacje może w innych teoriach genralnie szlag trafić. Więc jak ktoś zaczyna o np. wieku Wszechświata, niech doda o którą teorię chodzi.

1
TurkucPodjadek napisał(a):

Warto nadmienić, że dyskutujemy o sytuacji, którą opisuje i tłumaczy wiądąca obecnie teoria tzw. "Wielkiego Wybuchu". W innych teoriach, to wyjaśnienie może nie być tożsame - co więcej, w ogóle wszystkie dotychczasowe konkluzje i obserwacje może w innych teoriach genralnie szlag trafić. Więc jak ktoś zaczyna o np. wieku Wszechświata, niech doda o którą teorię chodzi.

Każda sensowna teoria powstania wszechświata zawiera w sobie jakiś element Wielkiego Wybuchu. Jest najbardziej kompletna, tłumaczy najwięcej rzeczy i zgadza się obserwacjami. W środowisku naukowym Wielki Wybuch jest uważany za coś pewnego. Nie ma tu sensownych alternatyw.
Ciekawie jakie inne teorie masz na myśli?

A co do pytania autora tematu.
Promieniowanie mikrofalowe tła zostało wyemitowane na całym obszarze ówczesnego wszechświata i zaczęło rozchodzić się we wszystkie strony. Promieniowanie z jednego obszaru przeleciało do drugiego, a na jego miejsce przyleciało inne, z jeszcze innego obszaru.
To nie było tak, że zaczęło się rozchodzić od jakiegoś konkretnego punktu i uciekało gdzieś "na zewnątrz".
Trochę jak powietrze zamknięte w balonie. Wypełnia je równomiernie na całej jego objętości. Nawet jeśli balon zwiększa swoje rozmiary to rozkład wewnątrz jest w miarę jednorodny. Z tym, że w przypadku wszechświata nie ma ścian (jak w baloniku) i promieniowanie rozchodzi się swobodnie zmniejszając swoją gęstość.

0
TurkucPodjadek napisał(a):

Więc jak ktoś zaczyna o np. wieku Wszechświata, niech doda o którą teorię chodzi.

Wiek Wszechświata nie tylko uzyskuje się z kosmologii. Na przykład obserwacje gromad kulistych, najstarszych skupisk gwiazdowych, również potwierdzają, że liczy on około ~13 miliardów lat. Robi się to tak, że wykonuje się pomiary fotometryczne takiej gromady (mierzy jasności w różnych filtrach), nanosi takie wartości na obserwowany wykres Hertzsprunga-Russella (taki odpowiednik tablicy Mendelejewa w astrofizyce), dopasowuje izochrony i sprawdza punkt odejścia takiej gromady od ciągu głównego. To jest w zasadzie metoda niezależna od kosmologii.

To że Wszechświat ma określony, skończony wiek, częściowo wynika z paradoksu Olbersa. Gdyby Wszechświat był nieskończony i trwał wiecznie, to w nocy nie powinno być ciemno. To jednak nie jest aż tak mocny argument jak ten powyżej, bo dochodzą jeszcze rozważania na temat rozmiaru Wszechświata. Generalnie jakby zebrać wiedzę z różnych dziedzin, która jest poparta obserwacjami, to trudno byłoby odejść od modelu Wielkiego Wybuchu.

0

@m31 @Pyxis: model standardowy "nie lubi" się z mechaniką kwantową. Więc mówiąc skrótowo, obecnie nie wiadomo, dlaczego model standardowy sobie tak, a w świecie małych cząstek inaczej. To może oznaczać, że jeśli pojawi się teoria, zgodna z obserwacjami, która np. "pogodzi" te dwa modele, to całą dotychczasową wiedzę może to wywrócić do góry nogami. Wówczas np. mirkofalowe promieniowanie tła, może się okazać, nie wiem, jakąś fluktuacją międzywszechświatową (taki przykład hipotetyczny). Model standardowy w ogóle nie lubi się np. z początkiem BB, na zasadzie "co było przed". Wiem, że on nie zakłada istnienia "przed", ale to jak wiara w Boga - po prostu wybuch był, jest parę dowodów, wcześniej nie było nic i nara. No tak to wygląda. Generalnie pojawienie się nowej teorii, może oznaczać, że nasze pomiary odległości i mas są błędne. Na razie, na obecnym etapie rozwoju, wiemy co wiemy, ale BB jest jak wiara w Boga - bardzo "prosty".

@Pyxis: statystycznie nie powinno. Od razu zakładasz, że nic po drodze nie "zmąci" Ci tego światła, nawet jak jest emitowane "wiecznie". A co jak światło z galaktyk "wiecznych" jest właśnie akurat tu i teraz, dla Układu Słonecznego lub całej Drogi Mlecznej, zwyczajnie "zasłonięte" przez szczególne ustawienie jakichś superhiper masywnych czarnych dziur z olbrzymich odległości? Nie wiemy tego, nie mamy technicznych możliwości nawet sprawdzić. Albo być może, ludzie lub "odpowiedniki" żyjące +1 mld lat w przyszłości, nagle, gdzieś w Układzie Słonecznym, swoją znacznie doskonalszą aparaturą, zaczną odbierać światło z przesunięciem nie do promienia 14.7 bly np do 100 bly? I co wtedy?

0
TurkucPodjadek napisał(a):

A co jak światło z galaktyk "wiecznych" jest właśnie akurat tu i teraz, dla Układu Słonecznego lub całej Drogi Mlecznej, zwyczajnie "zasłonięte" przez szczególne ustawienie jakichś superhiper masywnych czarnych dziur z olbrzymich odległości?

Mylisz się. To ja to tak specjalnie zrobiłam, żeby nie było zbyt prosto, tworząc Wszechświat 5 minut temu razem ze światłem odległych gwiazd, kośćmi dinozaurów, "historyczną" zawartością 4p i oczywiście z Tobą oraz wspomnieniami "twojego przeszłego życia".

1
TurkucPodjadek napisał(a):

@m31 @Pyxis: model standardowy "nie lubi" się z mechaniką kwantową. Więc mówiąc skrótowo, obecnie nie wiadomo, dlaczego model standardowy sobie tak, a w świecie małych cząstek inaczej. To może oznaczać, że jeśli pojawi się teoria, zgodna z obserwacjami, która np. "pogodzi" te dwa modele, to całą dotychczasową wiedzę może to wywrócić do góry nogami. Wówczas np. mirkofalowe promieniowanie tła, może się okazać, nie wiem, jakąś fluktuacją międzywszechświatową (taki przykład hipotetyczny). Model standardowy w ogóle nie lubi się np. z początkiem BB, na zasadzie "co było przed". Wiem, że on nie zakłada istnienia "przed", ale to jak wiara w Boga - po prostu wybuch był, jest parę dowodów, wcześniej nie było nic i nara. No tak to wygląda. Generalnie pojawienie się nowej teorii, może oznaczać, że nasze pomiary odległości i mas są błędne. Na razie, na obecnym etapie rozwoju, wiemy co wiemy, ale BB jest jak wiara w Boga - bardzo "prosty".

...

Model standardowy jest teorią kwantową. Zawiera w sobie mechanikę kwantową. Więc jak ma się "nie lubić"? Model standardowy jest połączeniem wcześniejszych teorii mikroświata w tym mechaniki kwantowej. Sorry, ale po tym co piszesz wnioskuję, że nie masz na ten temat zerowego pojęcia. Gdzieś tam coś usłyszałeś, rzucasz pojęciami, ale wszystko Ci się myli.

Powstanie promieniowania mikrofalowego zostało przewidziane teoretycznie właśnie za pomocą mechaniki kwantowej, a potem doświadczalnie wykryte. Wiadomo dlaczego powstało, wiadomo jak powstało i kiedy. Tu nie ma czego wyjaśniać.

Co do pierwszych chwil, współczesne teorie tłumaczą większość zjawisk po 10^-12 sekundy po Wielkim Wybuchu. Praktycznie wszystko do siebie pasuje (rozkład ilości pierwiastków we wszechświecie, promieniowanie tła, oddalanie się galaktyk). Jest kilka niewiadomych (te naprawdę pierwsze chwile, ciemna materia, energia itp.). Ale poza tym wszystko się zgadza.
Więc kiedy powstanie jakaś nowa teoria, będzie tylko pewnym uogólnieniem zawierającym w sobie Model Standardowy. Tak jak Ogólna Teoria Względności jest rozszerzeniem praw Newtona.
Nie ma absolutnie żadnych przesłanek, że pojawia się jakaś teoria bez czegoś w rodzaju Wielkiego Wybuchu.

TurkucPodjadek napisał(a):

statystycznie nie powinno. Od razu zakładasz, że nic po drodze nie "zmąci" Ci tego światła, nawet jak jest emitowane "wiecznie". A co jak światło z galaktyk "wiecznych" jest właśnie akurat tu i teraz, dla Układu Słonecznego lub całej Drogi Mlecznej, zwyczajnie "zasłonięte" przez szczególne ustawienie jakichś superhiper masywnych czarnych dziur z olbrzymich odległości? Nie wiemy tego, nie mamy technicznych możliwości nawet sprawdzić. Albo być może, ludzie lub "odpowiedniki" żyjące +1 mld lat w przyszłości, nagle, gdzieś w Układzie Słonecznym, swoją znacznie doskonalszą aparaturą, zaczną odbierać światło z przesunięciem nie do promienia 14.7 bly np do 100 bly? I co wtedy?

A co wtedy, kiedy to grupa krasnoludków, przeciera nasze teleskopy brudną ścierką? I psuje nam wszystkie obserwacje? Niemożliwe? Tak samo jak ściana supermasywnych czarnych dziur zasłaniająca nam widok, którą wymyśliłeś sobie ot tak. Jakieś dowody? Cokolwiek? Obserwacje? Prace naukowe? Czy takie czarne dziury nie powinny grawitacyjnie oddziaływać na dalsze galaktyki? I musielibyśmy czekać +1 mld lat żeby to zauważyć?

0
m31 napisał(a):

Model standardowy jest teorią kwantową. Zawiera w sobie mechanikę kwantową. Więc jak ma się "nie lubić"? Model standardowy jest połączeniem wcześniejszych teorii mikroświata w tym mechaniki kwantowej. Sorry, ale po tym co piszesz wnioskuję, że nie masz na ten temat zerowego pojęcia. Gdzieś tam coś usłyszałeś, rzucasz pojęciami, ale wszystko Ci się myli.

Powstanie promieniowania mikrofalowego zostało przewidziane teoretycznie właśnie za pomocą mechaniki kwantowej, a potem doświadczalnie wykryte. Wiadomo dlaczego powstało, wiadomo jak powstało i kiedy. Tu nie ma czego wyjaśniać.

Fakt, źle się wyraziłem. Nie jestem fizykiem z zawodu, tematyką się czysto interesuję hobbystycznie, żeby nie było. Pod pojęciem "model standardowy" wsadziłem opis świata wynikający z dotychczasowych teorii wraz z ogólną i szczególną teorią względności Einsteina, z wyłączeniem zachowań na poziomie mikro. Nazbyt uprościłem, ale to miałem na myśli.

Chodziło mi oczywiście o to, że w skali mikro, to co się wyrabia, jest nieco inne niż w makro, czyli m.in. grawitacja jest pomijalna w stosunku do reszty oddziaływań na tym poziomie + brak nośnika grawitacji (Einstein tego nie postulował), w przeciwieństwie do znanych nam nośników innych oddziaływań. Na razie nawet nie wiadomo jakby taki grawiton opisywać w stosunku do samej grawitacji, jak ją opisuje właśnie teoria Einsteina, która jest obecną "obowiązującą" w kwestii np. opisu grawitacji itp.

Ergo: chodzi mi o to, że nie ma łatwego "styku" pewnych rzeczy w mechanice kwantowej i "reszcie" obowiązujących teorii. Stąd postulowane są teorie "łączące" (w miarę spójnie) te dwie ważne teorie. Więc zaczynając w ogóle dyskusje - nie mamy spójnej teorii opisu Wszechświata. Mamy kilka teorii, jakieś obserwacje potwierdzające itp. Czasem coś wskoczy do koszyka, jak właśnie "Dark Matter" i spółka i jest zagwozdka co z tym zrobić i jak to "wpasować". Nie chodzi mi tu o krytykę kosmologii i nauki. Chodzi o to, że im więcej wiemy, tym defakto mniej, a BB jest taki bardzo "uproszczony" bo zakłada, że nie było nic i nagle jest coś, kurtyna.

Co do pierwszych chwil, współczesne teorie tłumaczą większość zjawisk po 10^-12 sekundy po Wielkim Wybuchu. Praktycznie wszystko do siebie pasuje (rozkład ilości pierwiastków we wszechświecie, promieniowanie tła, oddalanie się galaktyk). Jest kilka niewiadomych (te naprawdę pierwsze chwile, ciemna materia, energia itp.). Ale poza tym wszystko się zgadza.
Więc kiedy powstanie jakaś nowa teoria, będzie tylko pewnym uogólnieniem zawierającym w sobie Model Standardowy.

Jasne, praktycznie wszystko pasuje, jest idealnie, tutaj tak sobie bajdurzą: https://en.wikipedia.org/wiki/Physics_beyond_the_Standard_Model

Nasze akceleratory mają ograniczone moce, nie jesteśmy w stanie podtrzymywać fuzji nawet, niektórych teoretycznych cząstek nie możemy wytworzyć z powodu braku możliwości technicznych, a niby "udaje" nam się odtwarzać i wyjaśniać meandry "osobliwość" BB (czytaj: punkt o nieskończenie dużej temperaturze)? Ekstra. To ja serio nic nie wiem.

Tak jak Ogólna Teoria Względności jest rozszerzeniem praw Newtona.

Pomijając fakt, że według teorii Einsteina, grawitacja to nie jest w ogóle siła + modele matematyczne się różnią (w sensie przewidywania ruchów ciał niebieskich - wyliczenia nie są takie same), to tak, niezłe to "rozszerzenie", no można to tak nazwać. To tak jakby prawo powszechnego ciążenia Newtona uznać za "rozszerzenie" obserwacji starożytnych, bo wiele rzeczy się wszakże pokrywa.

Nie ma absolutnie żadnych przesłanek, że pojawia się jakaś teoria bez czegoś w rodzaju Wielkiego Wybuchu.

Zdefiniuj zatem "rodzaj Wielkiego Wybuchu".

2
TurkucPodjadek napisał(a):

Czasem coś wskoczy do koszyka, jak właśnie "Dark Matter" i spółka i jest zagwozdka co z tym zrobić i jak to "wpasować". Nie chodzi mi tu o krytykę kosmologii i nauki. Chodzi o to, że im więcej wiemy, tym defakto mniej, a BB jest taki bardzo "uproszczony" bo zakłada, że nie było nic i nagle jest coś, kurtyna.

Otóż to, ale nie wolno skreślać wcześniejszych ustaleń, zwłaszcza jak mają potwierdzenie w obserwacjach. Pozwól mi to zobrazować tak, by wszyscy zrozumieli:

Nauka to trochę taki agile. Mamy obserwatorów (klientów), którzy coś widzą (wyobrażenie o produkcie) i przekazują swoje obserwacje teoretykom (programistom). Teoretycy (programiści) w oparciu o prawa fizyki/chemii/matematyki (języki programowania, wzorce projektowe i architektoniczne) próbują dopasować modele do obserwacji. Ale podczas takiego procesu wychodzą zazwyczaj jakieś efekty uboczne. Teoretycy (programiści) spotykają się z obserwatorami (klientami) i mówią im, że wyszło to tak i tak, ale żeby to wyglądało tak jak chcą obserwatorzy (klienci), to dane rozwiązanie musi mieć dodatkowy "feature". W kolejnym kroku obserwatorzy (klienci) głowią się czy "feature" ma sens. W świecie zwinnych technik jest to krótkie. Klienci mówią: a). ten "feature" jest do d...y i leci do kosza albo b). fajne, fajne, zostawiamy. W świecie nauki wygląda to trochę inaczej. Obserwatorzy wykonują taki typ obserwacji, żeby jednoznacznie a). potwierdzić, że model zgadza się z obserwacjami lub b). dodatkowy "feature" jest kompletnie z d...y i cały model leci do kosza. Jak się można domyśleć, wybór odpowiedzi a). lub b). oznacza spotkanie obserwatorów (klientów) z teoretykami (programistami). W przypadku odpowiedz a). obserwatorzy (klienci) są zadowoleni, ale chcieliby/zaobserwowali nowy "feature". W przypadku odpowiedz b). teoretycy (programiści) muszą stworzyć w zasadzie nowy produkt od zera. Ostatecznie więc teoretycy (programiści) nadal tworzą modele (kod), a obserwatorzy (klienci) grymaszą, bo produkt jest nie tym, co trzeba.

Czy dostrzegasz, że w całym tym grajdołku zarówno obserwatorzy (klienci), jak i teoretycy (programiści) czegoś się uczą, a produkt końcowy przybiera coraz bardziej sensowną formę, mimo że jeszcze daleko do mety?

2
TurkucPodjadek napisał(a):

Fakt, źle się wyraziłem. Nie jestem fizykiem z zawodu, tematyką się czysto interesuję hobbystycznie, żeby nie było. Pod pojęciem "model standardowy" wsadziłem opis świata wynikający z dotychczasowych teorii wraz z ogólną i szczególną teorią względności Einsteina, z wyłączeniem zachowań na poziomie mikro. Nazbyt uprościłem, ale to miałem na myśli.

No ale model standardowy nie ma nic wspólnego z ogólną, ani szczególną teorią względności (nawiasem mówiąc ogólna teoria względności zawiera w sobie szczególną, więc rozdzielanie ich to trochę masło maślane).
Jest tak:
praktycznie cała nasza wiedza fizyczna może być sprowadzona do dwóch teorii:

  • model standardowy
  • ogólna teoria względności

Model standardowy to teoria mikroświata, opisuje cząstki elementarne oraz 3 ich oddziaływania: silne, słabe, elektromagnetyczne.
Ogólna teoria względności zajmuje się grawitacją. Ale bardziej jej makroskopowymi efektami niż skalą mikro.

Celem poszukiwań fizyków jest odnalezienie kwantowej teorii grawitacji, która połączy model standardowy wraz ogólną teorią względności. Takiej teorii jeszcze nie ma, ale nie oznacza to, że wszystkie przewidywania dotychczasowych teorii należy wyrzucić do kosza i czekać na pojawienie się nowej. Ta nowa teoria ma jej połączyć, a nie wyrzucić.
Obie te teorie świetnie działają w ograniczonym zakresie i są na tyle zaawansowane, że pozwalają w dość dokładny sposób opisać stan wszechświata chwilę po Wielkim Wybuchu (głównie model standardowy). Tym bardziej, że podobne warunki można odtworzyć eksperymentalnie w akceleratorach.

TurkucPodjadek napisał(a):

Jasne, praktycznie wszystko pasuje, jest idealnie, tutaj tak sobie bajdurzą: https://en.wikipedia.org/wiki/Physics_beyond_the_Standard_Model
Nasze akceleratory mają ograniczone moce, nie jesteśmy w stanie podtrzymywać fuzji nawet, niektórych teoretycznych cząstek nie możemy wytworzyć z powodu braku możliwości technicznych, a niby "udaje" nam się odtwarzać i wyjaśniać meandry "osobliwość" BB (czytaj: punkt o nieskończenie dużej temperaturze)? Ekstra. To ja serio nic nie wiem.

Większość tych teorii (a głównie najbardziej obiecująca czyli supersymetria) to rozszerzenie modelu standardowego o dodatkowe cząstki.
Nigdzie nie napisałem, że współczesne teorie opisują początkową osobliwość, bo nie opisują. Ale wydarzenia o miliardowe części sekundy późniejsze już tak. Wszechświat nadal był wtedy baaardzo mały. Więc negowanie całej teorii Wielkiego Wybuchu, bo nie znamy jakiegoś fragmentu jest trochę nie tak.
We wcześniejszych postach kwestionowałeś wiek wszechświata podany przez naukowców. Ta jedna miliardowa część sekundy robi taką różnicę?

TurkucPodjadek napisał(a):

Pomijając fakt, że według teorii Einsteina, grawitacja to nie jest w ogóle siła + modele matematyczne się różnią (w sensie przewidywania ruchów ciał niebieskich - wyliczenia nie są takie same), to tak, niezłe to "rozszerzenie", no można to tak nazwać. To tak jakby prawo powszechnego ciążenia Newtona uznać za "rozszerzenie" obserwacji starożytnych, bo wiele rzeczy się wszakże pokrywa.

Ogólna teoria względności i teorię Newtona dają praktycznie identyczne wyniki dla obiektów znajdujących się w słabym polu grawitacyjnym i poruszających się prędkościami znacznie mniejszymi niż prędkość światła. Więc tak, ogólna teoria względności zawiera w sobie teorię newtona.

Grawitacja to jest oczywiście siła, nie wydaje mi się żeby Einstein temu przeczył.

TurkucPodjadek napisał(a):

Zdefiniuj zatem "rodzaj Wielkiego Wybuchu".

W pewnym dalekim momencie przeszłości wszechświat miał niewielkie rozmiary, by w sposób nagły zacząć się błyskawicznie rozszerzać. Tu nie ma żadnych wątpliwości, tak to wyglądało. I to jest Wielki Wybuch

1 użytkowników online, w tym zalogowanych: 0, gości: 1