Космическа инфлация

[Станислав Янков]

Преди 49 минути, Кухулин said:

Значи, хм, някога е имало тъмна енергия, която е свършила работата. Космическа инерция?

Към това имаха отношение моделите с полето на Хигс и инфлатонното поле.

https://blog.lukmaanias.com/2025/01/15/higgs-boson-and-higgs-field/

https://en.m.wikipedia.org/wiki/Inflaton

Редактирано Юли 13 от Станислав Янков

[Кухулин]

Мда, инфлацията и "късната" тъмна енергия нещо много си приличат.

Иначе вакуумната катасрофа няма да я разрешим толкова лесно...

 

След колко време енергийната плътност на тъмната енергия ще се изравни с енергийната плътност на вакуума, ако w = -1.013?

Edit

 

Интересен въпрос! Ще направя изчисление за този сценарий.

При w = -1.013, енергийната плътност на тъмната енергия се развива според: ρ_DE(t) ∝ a(t)^(-3(1+w)) = a(t)^(-3(1-1.013)) = a(t)^0.039

Това означава, че тъмната енергия наистина расте с времето, макар и бавно.

Сегашната енергийна плътност на тъмната енергия е около 6 × 10^-10 J/m³.

Теоретично предсказаната енергийна плътност на вакуума (от квантовата теория на полето) е около 10^113 J/m³.

Разликата е фактор от около 10^122.

При w = -1.013, мащабният фактор a(t) расте експоненциално с времето в de Sitter вселена. За да се изравнят плътностите, трябва:

a(t_final)/a(t_now) = (10^122)^(1/0.039) ≈ 10^3128

Това съответства на времеви мащаб от порядъка на 10^3000+ години - астрономически дълъг период, много пъти по-голям от текущата възраст на вселената (13.8 милиарда години).

Всъщност, много преди това да се случи, вселената би претърпяла "Big Rip" поради phantom енергията - всички структури биха били разкъсани много по-рано.

Така че практически, това изравняване никога няма да се случи в реалността.

 

Ако не лъже нещо тая гад.

[Станислав Янков]

Преди 51 минути, Кухулин said:

Мда, инфлацията и "късната" тъмна енергия нещо много си приличат.

Данните от Джеймс Уеб доста разбъркват представите за периодите при досегашните концепции (галактиките се оказват много по-стари от очакваното), но базовите моменти на Големия взрив още си стоят (реликтовото лъчение никой не го е и не може да го отмени, а то е доста категорично свидетелство в полза на модела).

https://en.m.wikipedia.org/wiki/Cosmic_inflation

Редактирано Неделя в 11:40 от Станислав Янков

[insighting]

Преди 2 часа, Шпага said:

Но какво всъщност се увеличава /разширява/?

Ами онова с балона и точките аз го възприемам като елиптична геометрия с положителна кривина, с препратка към теорията за мярката, за да не се спука.

Иначе ако замесим тесто и го оставим да отлежи, то ще удвои обема си заради маята в него. И ако след час пак го месим и ударим тестото 50 пъти върху плота, след което го оставим пак да отлежава, то отново ще увеличи обема си. Трети път да го омесим и поставим в тава да се пече във фурната, накрая пак ще бухне, преди да хване коричка. Така от 1,5 кг. брашно получаваме погача  с височина една педя.

Всичко е математика. Като видя поничка и се сещам за потоците на Ричи.

Редактирано Неделя в 13:02 от insighting

[Gravity]

Преди 4 часа, Шпага said:

Но какво всъщност се увеличава /разширява/? След като "пространството" е абстракция, дали можем да дадем някакво по-конкретно описание на това, за което говорим тук?

Когато имаме хомогеност и изотропност, пространство-времето може да се ралзожи по удобен начин на пространство и време. Това разибра се може да стане по много различни начини, но наличните симетрии определят една канкретна възможност. Тогава имаме времева координата, която дава космологичното време. И пространството (всичко в даден момент по космологичното време) има геометря която се променя с течение на времето (по точно индуцираната пространствена метрика е фунция на времето). Под разширяване на пространството се разбира, че геометрията се променя по следният начин. Всички геометрични конфигорации остават подобни с течение на времето. Например ако имаш три далечни галактики образуващи триъгълник, след време те пак ще образуват триъгълник, който ще е или по-голям или по-малкък но подобен на този в настоящият момент. Всичките му страни ще се увеличат,или намалят, пропорционално. И това за всички даличени обекти. Взависимост от това как се променя този коефициент с техение на времето може да говорим за ускорено или не разширение.

[Шпага]

Преди 2 часа, insighting said:

Иначе ако замесим тесто и го оставим да отлежи, то ще удвои обема си заради маята в него. И ако след час пак го месим и ударим тестото 50 пъти върху плота, след което го оставим пак да отлежава, то отново ще увеличи обема си. Трети път да го омесим и поставим в тава да се пече във фурната, накрая пак ще бухне, преди да хване коричка. Така от 1,5 кг. брашно получаваме погача  с височина една педя.

А ако направим същите действия с тестото, но в безвъздушно пространство, дали ще увеличи обема си? И въобще какъв ли ще е резултатът?

[Станислав Янков]

Преди 22 минути, Шпага said:

А ако направим същите действия с тестото, но в безвъздушно пространство, дали ще увеличи обема си? И въобще какъв ли ще е резултатът?

Е-де! Ти си умен и добре запознат с физиката човек (доста по-добре я разбираш от мен) - разбираш смисъла на аналогията и че става дума само за увеличаването на пространствения обем (отстоянията между веществото), а привнасянето като значими на особеностите по бухването на тестото като въздух, вода и т.н. са излишни (нещо като търсенето от мен на устройство на идеални часовници ).

Редактирано Неделя в 16:17 от Станислав Янков

[insighting]

Преди 48 минути, Шпага said:

А ако направим същите действия с тестото, но в безвъздушно пространство, дали ще увеличи обема си? И въобще какъв ли ще е резултатът?

https://neshto.bg/583-силиконова-торба-за-месене-на-тесто.html

[Кухулин]

Преди 9 часа, scaner said:

Двете тела можем да ги разглеждаме като продължение на въжето (още повече раздалечаването на обектите не зависи от тяхната маса, а само от разстоянието между тях). И можем да разгледаме нещата диференциално. На всяко място по въжето разстоянието между молекулите леко ще се увеличи, защото с това електромагнитните сили компенсират новото пространство. Това е ново равновесно състояние, затова не може да говорим за опъване на въжето. Дължината му ще се определя от това равновесно състояние.  Ситуацията ще е различна от само две свободни гравитиращи тела, защото с въжето се намесва и електромагнитната сила.

Не знам дали те разбирам добре. По същество казваш, че всяка материална точка е твърдо привързана към пространствена точка и се движи с нея, независимо как взаимодейства с другите материални точки. Тоест еталонният стоманен метър в момента се разтяга заедно с разтягането на пространството. В нашия мислен експеримент въжето няма да се опъва, а вечно ще си седи отпуснато между двете тела.

Или казваш, че две материални точки се раздалечават по-бавно от разтягането на пространството, ако между тях има взаимодействие. Съответно въжето между двете тела постепенно се опъва и в някакъв момент дължината на въжето ще е равна на дистанцията между телата.

Кой от двата варианта?

[scaner]

Преди 5 минути, Кухулин said:

Или казваш, че две материални точки се раздалечават по-бавно от разтягането на пространството, ако между тях има взаимодействие. Съответно въжето между двете тела постепенно се опъва и в някакъв момент дължината на въжето ще е равна на дистанцията между телата.

Кой от двата варианта?

Само подчертаното.

Въжето никога няма да бъде опънато в стандартният смисъл, защото няма сила, която да е приложена в крайщата му. Само ще се променя равновесното състояние между електромагнитната сила и действието на тъмната енергия. И въжето ще увеличава дължината си, но с много по-малко темпо отколкото биха се раздалечавали две свободни тела разположени на дистанцията на крайщата му. Затова и се раздалечават сега галактиките, а размерът на галактиката на практика не се променя - заради силите които я свързват.

В нашият пример дължината на въжето винаги ще е равна на дистанцията между телата, нали те са вързани за него. Но тази дистанция ще е по-малка от дистанцията между телата, ако въжето го нямаше.

[Кухулин]

Преди 15 минути, scaner said:

В нашият пример дължината на въжето винаги ще е равна на дистанцията между телата, нали те са вързани за него. Но тази дистанция ще е по-малка от дистанцията между телата, ако въжето го нямаше.

В началото въжето е отпуснато. Един вид "виси". Дължината му е много по-голяма от разстоянието между телата.

Ако дължината на въжето расте по-бавно от дистанцията между телата, значи в някакъв момент ще се изравни с нея, а в следващия момент въжето ще се скъса.

Тази картина правилна ли е?

[scaner]

Преди 4 минути, Кухулин said:

Ако дължината на въжето расте по-бавно от дистанцията между телата, значи в някакъв момент ще се изравни с нея

Не си ме разбрал. Правя разлика между дистанция на тела свързани с въжето, и несвързани.

Преди 5 минути, Кухулин said:

а в следващия момент въжето ще се скъса.

Въжето никога няма да се скъса в ежедневният смисъл на думата, защото нищо не го опъва. Ще се разпадне на молекули в крайна сметка, защото електромагнитните сили няма да могат да осъществяват свързаност между молекулите му.

В разширяващо се пространство доста термини променят смисъла си, спомни си за ускорението.

[Шпага]

Преди 26 минути, scaner said:

В нашият пример дължината на въжето винаги ще е равна на дистанцията между телата, нали те са вързани за него. Но тази дистанция ще е по-малка от дистанцията между телата, ако въжето го нямаше.

Нали по условие в началото въжето е отпуснато между двете тела. Значи или трябва да си остане такова завинаги, което означава, че винаги ще е по-дълго от дистанцията между телата. Или постепенно ще започне да се опъва и ако е така, не би трябвало да има причини да не стигне и до скъсване в някакъв момент...

[scaner]

Преди 4 минути, Шпага said:

Нали по условие в началото въжето е отпуснато между двете тела. Значи или трябва да си остане такова завинаги, което означава, че винаги ще е по-дълго от дистанцията между телата. Или постепенно ще започне да се опъва и ако е така, не би трябвало да има причини да не стигне и до скъсване в някакъв момент...

"Отпуснато" означава да не се опъва. Няма сила, която да го опъва. Какво неясно има? 

[Шпага]

Преди 2 минути, scaner said:

"Отпуснато" означава да не се опъва. Няма сила, която да го опъва. Какво неясно има? 

Неясно ми е защо след като няма сила, която да го опъва, това въже от отпуснато става такова, че дължината му да е равна на дистанцията между телата. Тоест, както си казал "дължината на въжето винаги ще е равна на дистанцията между телата". 

 

[Кухулин]

Преди 12 минути, scaner said:

Въжето никога няма да се скъса в ежедневният смисъл на думата, защото нищо не го опъва. Ще се разпадне на молекули в крайна сметка, защото електромагнитните сили няма да могат да осъществяват свързаност между молекулите му.

Не става ясно.

В даден момент дължината на въжето е по-голяма от дистанцията между телата.

След една секунда дължината на въжето е равна на дистанцията между телата.

Все още разширяването на пространството е много далеч от разкъсване на електромагнитните връзки.

Какво се случва след още една секунда?

Ако въжето се разпадне на молекули, то каква е причината?

[scaner]

Преди 1 минута, Шпага said:

Неясно ми е защо след като няма сила, която да го опъва, това въже от отпуснато става такова, че дължината му да е равна на дистанцията между телата. Тоест, както си казал "дължината на въжето винаги ще е равна на дистанцията между телата". 

Хайде да оправим терминологията като начало.

Опъване означава, че молекулите на въжето се раздалечават чрез външна сила, състоянието им става неравновесно, и равновесието се реализира на по-малко разстояние, т.е. като се доближат молекулите, демек се махне разтягащата сила. При това в процесът на разтягане първо се изправят гънките на въжето, после се стига до раздалечаване на молекулите.

В случая нямаме разтягаща сила, имаме пространство с особена метрика, определена от тъмната енергия. Молекулите застават в ново състояние, по-отдалечени една от друга. Това е ново равновесно състояние, без прилагане на сила, значи няма опъване, въжето остава отпуснато.  Има минимална промяна в дължината му, поради промененото ново равновесно състояние между молекулите.

Сега за дистанцията. Телата по условие са вързани за въжето. Следователно, на тях ще им действа по същият начин електромагнитната сила между молекулите, както и между тях и въжето. Тоест те няма самоволно да променят дистанцията си.

Ако въжето е отпуснато но право, дължината му с времето леко ще се променя поради новото равновесно състояние на електромагнитните сили между молекулите му.

Ако въжето освен това е и нагънато, то ще търпи допълнителни деформации в посока изправяне на гънките, защото на тях не им действа електромагнитна сила. Тоест в крайна сметка въжето ще се изправи и дължината му ще определя дистанцията между двете крайни тела. Но тази дистанция ще е много по-малка от дистанцията между същите тела, ако не ги свързваше въжето с електромагнитните сили, които се противопоставят на разширението на пространството.

Преди 18 минути, Кухулин said:

В даден момент дължината на въжето е по-голяма от дистанцията между телата.

След една секунда дължината на въжето е равна на дистанцията между телата.

Обясних по-горе. Изправят се гънките на въжето в пространството, не се опъва то самото.

 

Преди 18 минути, Кухулин said:

Ако въжето се разпадне на молекули, то каква е причината?

Електромагнитната сила между тях отслабва, в резултат поредното ново равновесно състояние с увеличено разстояние между тях. Демек разстоянието между молекулите е такова, че привличането им става по-слабо от "дебитът" ново пространство между тях, ако мога така да се изразя, бълван от тъмната енергия - "новото пространсто" означава допълнително раздалечаване на молекулите. Представи си го така, поради "произведеното" ново пространство разстоянието между молекулите почва да се увеличава по-бързо, отколкото може да го намали ускорението, предизвикано от електростатичното привличане.  В описваният  момент всякакви тела се разпадат.

[Кухулин]

Преди 11 минути, scaner said:

Електромагнитната сила между тях отслабва, в резултат поредното ново равновесно състояние с увеличено разстояние между тях. Демек разстоянието между молекулите е такова, че привличането им става по-слабо от "дебитът" ново пространство между тях, ако мога така да се изразя, бълван от тъмната енергия - "новото пространсто" означава допълнително раздалечаване на молекулите. Представи си го така, поради "произведеното" ново пространство разстоянието между молекулите почва да се увеличава по-бързо, отколкото може да го намали ускорението, предизвикано от електростатичното привличане.  В описваният  момент всякакви тела се разпадат.

Това е случаят, в който тъмната енергия разкъсва електромагнитните връзки. Но по условие не е нашият случай:

Преди 43 минути, Кухулин said:

Не става ясно.

В даден момент дължината на въжето е по-голяма от дистанцията между телата.

След една секунда дължината на въжето е равна на дистанцията между телата.

Все още разширяването на пространството е много далеч от разкъсване на електромагнитните връзки.

Какво се случва след още една секунда?

Ако въжето се разпадне на молекули, то каква е причината?

Не знам, може би словесно няма да успеем да се разберем. Утре пак ще пробвам, а ако не стане, ще рисувам.

[Кухулин]

Преди 18 минути, scaner said:

Ако въжето освен това е и нагънато, то ще търпи допълнителни деформации в посока изправяне на гънките, защото на тях не им действа електромагнитна сила. Тоест в крайна сметка въжето ще се изправи и дължината му ще определя дистанцията между двете крайни тела.

Въжето се изправя-изправя-изправя и накрая е изправено. Повече няма накъде да се изправя.

Тоест телата се отдалечават-отдалечават-отдалечават и накрая спират да се отдалечават, защото въжето е изправено.

Пространството обаче продължава да се разширява.

Така ли протичат нещата?

[Шпага]

https://nauka.offnews.bg/kosmos/tamnata-energia-bavno-otslabva-pokazva-i-teleskopat-na-iuzhnia-polius-202039.html

"Анализът на всички наблюдения сега показва, че наблюдението DESI е вярно, че тъмната енергия е променлива с течение на времето и изглежда отслабва.

... ... ...

Ако настоящите намеци, че тъмната енергия отслабва, бъдат подкрепени от по-нататъшни изследвания, това ще означава, че трябва да се отиде отвъд космологичната константа, било то чрез промяна на Общата теория на относителността или чрез включване на еволюиращата във времето тъмна енергия."

Може би тъмната енергия намалява - отслабва - с течение на времето именно защото постепенно се трансформира в "нормална" материя... или пък в тъмна материя.

Но и друг въпрос /без отговор/ - как ли би се отразила върху нашата задачка с въжето такава "еволюираща във времето тъмна енергия"?

 

[Кухулин]

Преди 7 часа, Шпага said:

Може би тъмната енергия намалява - отслабва - с течение на времето именно защото постепенно се трансформира в "нормална" материя... или пък в тъмна материя.

Но и друг въпрос /без отговор/ - как ли би се отразила върху нашата задачка с въжето такава "еволюираща във времето тъмна енергия"?

Има и друга схема, може би по-интересна от въжето. Оказва се, че изпаряването на черните дупки е само частен случай на по-общ ефект:

https://en.wikipedia.org/wiki/Gibbons–Hawking_effect

Фактически космологичният хоризонт при разширяването на пространството излъчва по същия начин като черните дупки. При това колкото повече се вдига енергийната плътност на тъмната енергия (при w < -1), толкова по-горещ става хоризонтът.

А какво всъщност се изпарява?

[scaner]

Преди 22 часа, Кухулин said:

Въжето се изправя-изправя-изправя и накрая е изправено. Повече няма накъде да се изправя.

Тоест телата се отдалечават-отдалечават-отдалечават и накрая спират да се отдалечават, защото въжето е изправено.

Пространството обаче продължава да се разширява.

Така ли протичат нещата?

Така смятам.

Преди 1 час, Кухулин said:

А какво всъщност се изпарява?

На практика нищо  

Това е проявление на ефекта на Унру, който се проявява в пространства с метрики, при които има хоризонт - ускорено движение, черна дупка, и в случая с тъмната енергия също.

[Кухулин]

Преди 12 минути, scaner said:

Така смятам.

В момента, когато въжето се изпъне и телата спрат да се раздалечават, те получават доста силно ускорение. Както и да го смяташ, на въжето действат сили => напрежение => отразява се в тензора енергия-импулс => пространстворо се криви по "нормален начин". 

За да се реализира нашата схема, тръгнахме от тъмна енергия с w < -1  и стигнахме до "нормална кривина", а ако продължим малко по-нататък, можем да стигнем и до нормална енергия. Значи има някакви механизми за конвертиране на едното в другото. Или по-точно казано, едното води до другото. Ама дали първото намалява...

 

Преди 12 минути, scaner said:

На практика нищо  

Това е проявление на ефекта на Унру, който се проявява в пространства с метрики, при които има хоризонт - ускорено движение, черна дупка, и в случая с тъмната енергия също.

Ако хоризонтът излъчва, значи общата енергия във видимата вселена расте. А ако w < -1, "нормалната енергийна плътност" също ще почне да расте в един момент (температурата расте, обемът се свива). Пак същото като горе - появява се нова "нормална енергия", но дали тъмната намалява...

Може би намаляването се състои в това, че новата енергия се противопоставя на разширението, забавя растежа на Хъбъловата константа, а може би го спира...

ИИ казва, че в тези сценарии няма смисъл да се смята нищо без квантова гравитация. Във всеки случай здравият разум предполага, че при вдигне на температурата и свиване на обема по някое време трябва да се изравни "вакуумната катастрофа". Особено като се включат в сметките и другите ефекти (самата тъмна материя си вдига енергийната плътност, може би се синтезират кварки-антикварки).

Много интересно.

[scaner]

Преди 35 минути, Кухулин said:

В момента, когато въжето се изпъне и телата спрат да се раздалечават, те получават доста силно ускорение. Както и да го смяташ, на въжето действат сили => напрежение => отразява се в тензора енергия-импулс => пространстворо се криви по "нормален начин". 

Както многократно обясних, силите действащи на въжето се определят от действието на тъмната енергия на дистанцията между молекулите. Няма силни ускорения и напрежения.

Няма и какво да се добавя към тензора на енергията-импулса, защото няма сили, няма излишна енергия, всичко вече е в баланса за да формира тая картинка.

Преди 35 минути, Кухулин said:

За да се реализира нашата схема, тръгнахме от тъмна енергия с w < -1  и стигнахме до "нормална кривина", а ако продължим малко по-нататък, можем да стигнем и до нормална енергия. Значи има някакви механизми за конвертиране на едното в другото. Или по-точно казано, едното води до другото. Ама дали първото намалява...

Не я виждам тая "нормална кривина" и другите нормалности дето изброяваш. Нормалната кривина не разширява пространството.

 

Преди 35 минути, Кухулин said:

Ако хоризонтът излъчва, значи общата енергия във видимата вселена расте.

Не, не расте. Излъчването е артефакт на отправната система, намираща се в съответното криво пространство, виж ефекта на Унру. Няма никаква допълнителна енергия, в случая всичко е напъхано вече в тензора.

Преди 35 минути, Кухулин said:

ИИ казва, че в тези сценарии няма смисъл да се смята нищо без квантова гравитация.

ИИ много лъже, когато не може да намери решението на някакъв проблем. Набързо му формулирах тая задача с въжето, с провокативен въпрос дали ще се разтяга. И тя много хитро почна да ме омайва с няколко частни случаи. Ако въжето се разтягало, еди какво си. Ако не се разтягало, друго. Междинен случай, трето. И накрая ми написа извод, в който изреди и трите случая - без да даде само един отговор. И друг път съм я питал за подобни сложни неочевидни проблеми, общо взето се държи тъпо колкото морков. IQ-то и още е доста ниско, и когато в литературата няма ясен отговор, нещата загиват... И с математиката хич не е добре още, така че не разчитай. Все още дава само знания, на които са я учили, дивергентно мислене може да прояви в много специфични и ограничени условия, под твоето вещо ръководство и на много стъпки....

Редактирано Понеделник в 19:50 от scaner

[Кухулин]

Преди 30 минути, scaner said:

Както многократно обясних, силите действащи на въжето се определят от действието на тъмната енергия на дистанцията между молекулите.

Тъмната енергия е с уравнение на състоянието w < -1.

С времето тъмната енергия "разкъсва" все по-малки дистанции.

Двете тела започват да се отдалечават, когато тъмната енергия "разкъса" дистанцията между тях.

Много е далеч моментът, когато тъмната енергия ще "разкъса" дистанцията между молекулите.

По време на експеримента няма никакви "пространствени" ефекти между молекулите на въжето.