Astronomie

Mohla by být záležitost nekonečná?

Mohla by být záležitost nekonečná?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Zdá se, že věčný pohyb a teorie velkého třesku poukazují na to, že vesmír nemůže trvat věčně, protože hmota a energie jsou vydávány.

Je pravděpodobné, že vesmír má nekonečnou hmotu?


Ano. V současné době je přinejmenším pravděpodobné, že vesmír je prostorově plochý. Pokud tomu tak je, pak, s výjimkou globální topologické podivnosti, je to také prostorově nekonečné. To by znamenalo, že obsahuje nekonečné množství hmoty.

Zřeknutí se odpovědnosti. Nevím, jak velké jsou v současné době nejistoty ohledně prostorové plochosti: má-li se Wikipedii věřit $ Omega = 1,00 pm 0,02 $ ($1$ byt) na základě dat z WMAP a Planck.


Zeptejte se Ethana: Mohly by gravitony vyřešit záhadu temné hmoty?

Kvantová gravitace se pokouší spojit Einsteinovu obecnou teorii relativity s kvantovou mechanikou. . [+] Kvantové opravy klasické gravitace jsou vizualizovány jako smyčkové diagramy, jako je ten, který je zde zobrazen bíle. Pokud jsou gravitony masivní a lze je úspěšně vytvořit se správnými vlastnostmi, možná by mohly doplnit chybějící temnou hmotu ve vesmíru.

SLAC National Accelerator Laboratory

Jedním z nejzajímavějších pozorování vesmíru je, že není dostatek hmoty - alespoň hmoty, o které víme -, která by vysvětlovala, jak vidíme, že věci gravitují. Na stupnicích sluneční soustavy funguje obecná relativita a masy, které pozorujeme, v pohodě. Ale ve větších měřítcích naznačují vnitřní pohyby jednotlivých galaxií přítomnost větší hmoty, než jakou pozorujeme. Galaxie ve shlucích se pohybují příliš rychle, zatímco rentgenové paprsky odhalují nedostatečné množství normální hmoty. Dokonce i na kosmických stupnicích musí být přítomna extra hmota, která vysvětluje gravitační čočky, kosmickou pavučinu a nedokonalosti zbytkové záře Velkého třesku. I když obvykle vyvoláváme novou částici nějakého typu, jedna zajímavá myšlenka je čistě gravitační: mohla by být temná hmota vyrobena pouze z gravitonů? To chce Neil Graham vědět, když píše a ptá se:

"Proč by temná hmota nemohla být gravitony?" Graviton není definován, stejně jako temná hmota. Víme, že temná hmota má gravitaci. Proč nemohl být vyroben z mýtických gravitonových částic? “

Proč by temná hmota nemohla být gravitony? Nebo ještě lépe, mohly by gravitony tvořit část nebo celou temnou hmotu? Podívejme se na to, co víme, a uvidíme, jaké možnosti zůstanou.

Tento úryvek ze simulace formování struktury s rozšiřováním vesmíru se zvětšoval,. [+] představuje miliardy let gravitačního růstu ve vesmíru bohatém na temnou hmotu. Všimněte si, že vlákna a bohaté shluky, které se tvoří na křižovatce vláken, vznikají primárně kvůli temné hmotě, normální hmota hraje jen malou roli.

Ralf Kähler a Tom Abel (KIPAC) / Oliver Hahn

První věc, kterou musíme vzít v úvahu, je astrofyzicky to, co už o vesmíru víme, protože samotný vesmír je místem, kde získáváme všechny informace, které víme o temné hmotě. Temná hmota musí být:

  • shluk, který nám říká, že potřebuje nenulovou klidovou hmotnost,
  • bezkolizní, v tom smyslu, že nemůže kolidovat (velmi, pokud vůbec) s normální hmotou nebo fotony,
  • minimálně samointeragující, což znamená, že existují poměrně přísná omezení toho, jak významně se může temná hmota srazit a interagovat s jinými částicemi temné hmoty,
  • a chlad, což znamená, že - i v raných dobách ve vesmíru - se tento materiál musí pohybovat pomalu ve srovnání s rychlostí světla.

V naší galaxii existuje pouze jedna další planeta, která by mohla být podobná Zemi, říkají vědci

29 inteligentních mimozemských civilizací si nás již mohlo všimnout, říkají vědci

Vysvětleno: Proč bude tento týden „Strawberry Moon“ tak nízký, tak pozdní a tak zářivý

Když se navíc podíváme na standardní model elementárních částic, zjistíme s konečnou platností, že již neexistují žádné částice, které by byly dobrým kandidátem na temnou hmotu.

Předpokládá se, že částice a antičástice standardního modelu existují v důsledku. [+] fyzikální zákony. Ačkoli zobrazujeme kvarky, antikvarky a gluony jako barvy nebo antikorozory, je to jen analogie. Skutečná věda je ještě více fascinující. Žádná z částic nebo antičástic nesmí být temnou hmotou, kterou náš vesmír potřebuje.

E. SIEGEL / ZA GALAXII

Jakákoli částice s elektrickým nábojem je eliminována, stejně jako ty nestabilní, které by se rozpadly. Neutrina jsou příliš světlá, protože se narodila horká a představovala by velmi odlišný typ temné hmoty, než máme my, navíc na základě našich kosmických měření mohou tvořit jen asi

Maximálně 1% temné hmoty. Kompozitní částice, jako je neutron, by se shlukovaly a shlukovaly dohromady a příliš významně vylučovaly hybnost a moment hybnosti, jsou příliš „samointeragující“. A další neutrální částice, jako gluony, by se také spojily příliš silně s ostatními normálními látkami, které jsou příliš „kolizní“.

Ať už je temná hmota vyrobena z cokoli, není to žádná z částic, o kterých víme. Bez těchto omezení - protože nulová hypotéza je docela definitivně vyloučena - máme možnost spekulovat o tom, co by temná hmota mohla být. A i když to rozhodně není nejoblíbenější možnost, existuje spousta důvodů, proč by někdo mohl chtít zvážit graviton.

Když dojde k gravitační mikroskopické události, pozadí světla z hvězdy se zkreslí a. [+] zvětšený jako zasahující hmota cestuje přes nebo v blízkosti přímky pohledu ke hvězdě. Účinek zasahující gravitace ohýbá prostor mezi světlem a našimi očima a vytváří specifický signál, který odhaluje hmotnost a rychlost dotyčného objektu.

Jan Skowron / Astronomická observatoř, Varšavská univerzita

Důvod č. 1: gravitace existuje a je velmi pravděpodobné, že má kvantovou povahu. Na rozdíl od mnoha kandidátů na temnou hmotu, o nichž se častěji mluví, existuje mnohem méně spekulací spojených s gravitonem než téměř jakýkoli jiný nápad ve fyzice nadstandardního modelu. Ve skutečnosti, pokud se gravitace, stejně jako ostatní známé síly, ukáže ve své podstatě kvantové, je nutná existence gravitonu. To je v rozporu s mnoha dalšími možnostmi, včetně:

  • nejlehčí supersymetrická částice, která by vyžadovala existenci supersymetrie navzdory množství důkazů, že tomu tak není,
  • nejlehčí částice Kaluza-Klein, která by vyžadovala existenci dalších dimenzí, a to navzdory úplnému nedostatku důkazů o nich,
  • sterilní neutrino, které by vyžadovalo další fyziku v sektoru neutrin a je vysoce omezeno kosmologickými pozorováními,
  • nebo osa, která by vyžadovala existenci alespoň jednoho nového typu základního pole,

mezi mnoha dalšími kandidáty. Jediným předpokladem, který potřebujeme, abychom měli gravitony ve vesmíru, je to, že gravitace je ve své podstatě kvantová, než aby byla popsána Einsteinovou klasickou teorií obecné relativity ve všech měřítcích.

Všechny nehmotné částice cestují rychlostí světla, ale rozdílnými energiemi fotonů. [+] se promítá do různých velikostí vlnových délek. S nepatrnou horní hranicí hmotností fotonů i gravitonů by jejich energie musela být neuvěřitelně malá, aby se mohly pohybovat dostatečně nízkou rychlostí, aby ji odlišily od kosmického limitu skutečně bezhmotné částice.

NASA / Sonoma State University / Aurore Simonnet

Důvod č. 2: gravitony nemusí být nutně bezhmotné. V našem vesmíru se můžete shlukovat a gravitačně vytvářet vázanou strukturu, pouze pokud máte nenulovou klidovou hmotnost. Teoreticky by graviton byl bezhmotná částice spin-2, která zprostředkovává gravitační sílu. Z pozorování po příchodu gravitačních vln (které samy o sobě, pokud je gravitace kvantová, měly by být tvořeny energetickými gravitony), máme velmi silná omezení, jak masivní je graviton povolen: pokud má klidovou hmotnost, musí být nižší než asi

Ale jak malé je toto číslo, je to jen v souladu s bezhmotným řešením, které nenutí, aby graviton byl bezhmotný. Ve skutečnosti, pokud existují kvantové vazby na určité další částice, může se ukázat, že graviton sám má klidovou hmotu, a pokud tomu tak je, mohou se shlukovat a shlukovat dohromady. V dostatečně velkém počtu mohli dokonce tvořit část nebo celou temnou hmotu ve vesmíru. Pamatujte: masivní, bezkolizní, minimálně interagující a chladná jsou astrofyzikální kritéria, která máme pro temnou hmotu, takže pokud jsou gravitony masivní - a i když je neočekáváme, budou mohl být - mohli by být novým kandidátem na temnou hmotu.

Pokud si představíme extrémní případ velké a masivní planety na blízké oběžné dráze kolem zhrouceného objektu,. [+] jako bílý trpaslík (nebo lépe neutronová hvězda) jsme mohli teoreticky vypočítat očekávanou rychlost interakce mezi planetou a gravitonem přicházejícími z centrálního objektu. Očekávaný 1 graviton by interagoval každých 10 let pro planetu o hmotnosti Jupitera obíhající poblíž neutronové hvězdy: nepříliš příznivé pravděpodobnosti.

Mark Garlick, University College London, University of Warwick a University of Sheffield.

Důvod č. 3: Gravitony jsou již extrémně bezkolizní. Ve fyzice máte kdykoli dvě kvanta, která zabírají stejný prostor ve stejnou dobu, existuje šance, že budou interagovat. Pokud dojde k interakci, mohou si tyto dva objekty vyměnit hybnost a / nebo energii, které by mohly znovu odletět, slepit se, zničit nebo spontánně vytvořit nové páry částice-antičástice, pokud je k dispozici dostatek energie. Bez ohledu na to, ke kterému typu interakce dochází, je kumulativní pravděpodobnost všeho, co může nastat, popsána jednou důležitou fyzikální vlastností: rozptylovým průřezem.

Pokud je váš průřez 0, jste považováni za neinteragující nebo zcela bezkolizní. Pokud gravitony poslouchají fyziku, kterou od nich očekáváme, můžeme skutečně spočítat průřez: je nenulový, ale detekce i jednoho gravitonu je mimořádně nepravděpodobná. Jak ukázala studie z roku 2006, planeta o hmotnosti Jupitera na těsné oběžné dráze kolem neutronové hvězdy by interagovala s přibližně jedním gravitónem za deset let, což je dost bezkolizní, aby odpovídalo zákonu popisujícímu temnou hmotu. (Jeho průřez fotony je srovnatelně směšný, jak je nepatrný.) Takže na této frontě gravitony jako kandidát temné hmoty nemají žádný problém.

Když gravitační vlna prochází místem ve vesmíru, způsobí expanzi a. [+] komprese ve střídavých časech ve střídavých směrech, což způsobí, že se délky laserových paží změní ve vzájemně kolmých orientacích. Využití této fyzické změny je způsob, jakým jsme vyvinuli úspěšné detektory gravitačních vln, jako jsou LIGO a Panna. Pokud by dvě gravitační vlny vzájemně interagovaly, vlny by většinou prošly navzájem, přičemž jen malý zlomek celkové vlny vykazoval kolizní vlastnosti.

Důvod č. 4: gravitony mají mimořádně nízkou vzájemnou interakci. Jednou z otázek, na které se běžně ptám, je, zda je možné surfovat po gravitačních vlnách, nebo zda by se dvě gravitační vlny srazily, interagovaly by jako vodní vlny „stříkající“ dohromady. Odpověď na první otázku je „ne“ a na druhou odpověď „ano“, ale stěží: gravitační vlny - a tedy gravitonové - interagují tímto způsobem, ale interakce je tak malá, že je zcela nepostřehnutelná.

Způsob, jakým kvantifikujeme gravitační vlny, spočívá v jejich amplitudě přetvoření nebo v množství, které procházející gravitační vlna způsobí, že se prostor sám „zvlní“, když jím projdou. Když interagují dvě gravitační vlny, hlavní část každé vlny se superponuje na druhou, zatímco část, která dělá cokoli jiného než prochází navzájem, je úměrná amplitudě deformace každé z nich vynásobené dohromady. Vzhledem k tomu, že amplitudy deformace jsou obvykle podobné

10–20 nebo menší, což samo o sobě vyžaduje obrovské úsilí k detekci, je citlivost na 20 a více řádů prakticky nepředstavitelná s omezeními současné technologie. Cokoli jiného může být na gravitonech pravdou, jejich vzájemné interakce mohou být ignorovány.

Některé z vlastností gravitonů však pro ně představují výzvu být životaschopným kandidátem na temnou hmotu. Ve skutečnosti existují dva hlavní problémy, kterým gravitony čelí, a proč jsou zřídka považovány za přesvědčivé možnosti.

Po obnovení symetrie (žlutá koule nahoře) je vše symetrické a není tam žádná. [+] upřednostňovaný stav. Když je symetrie narušena při nižších energiích (modrá koule, dole), již není přítomna stejná svoboda, přičemž všechny směry jsou stejné. V případě rozbití symetrie Peccei-Quinna tento konečný náklon k potenciálu ve tvaru klobouku vytrhne z kvantového vakua osy prakticky bez kinetické energie, k podobnému procesu, který by vedl ke vzniku studených gravitonů, by muselo dojít.

Problém č. 1: Je velmi obtížné generovat „studené“ gravitony. V našem vesmíru budou mít jakékoli částice, které existují, určité množství kinetické energie a tato energie určuje, jak rychle se pohybují vesmírem. Jak se vesmír rozpíná a tyto částice cestují vesmírem, stane se jedna ze dvou věcí:

  • buď částice ztratí energii, jak se její vlnová délka táhne s expanzí vesmíru, k níž dochází u nehmotných částic,
  • nebo částice ztratí energii s tím, jak se zmenšuje vzdálenost, kterou může za danou dobu urazit, v důsledku stále rostoucích vzdáleností mezi dvěma body, pokud se jedná o masivní částice.

V určitém okamžiku, bez ohledu na to, jak se zrodilo, se všechny hmotné částice nakonec budou pohybovat pomalu ve srovnání s rychlostí světla: stanou se nerelativistické a chladné.

Jediným způsobem, jak toho dosáhnout, je u částice s tak nízkou hmotou (jakou by měl masivní graviton) nechat se „zrodit za studena“, kde dojde k něčemu, co je vytvoří se zanedbatelným množstvím kinetické energie, přestože má hmotnost, která musí být nižší než 10 - 55 gramů. Přechod, který je vytvořil, proto musí být omezen Heisenbergovým principem nejistoty: pokud k nim dojde, jejich doba vytvoření nastane v intervalu menším než asi

Za 10 sekund bude pro ně přidružená energetická nejistota příliš velká a budou koneckonců relativistické.

Nějak - možná se podobnostmi s teoretickou generací axionu - je třeba je vytvořit s extrémně malým množstvím kinetické energie a že k tvorbě musí dojít v relativně dlouhém čase ve vesmíru (ve srovnání s malým zlomkem - pro většinu takových událostí). Není to nutně obchodník, ale je to obtížná překážka k překonání, vyžadující soubor nové fyziky, kterou není snadné ospravedlnit.

Ilustrace silně zakřiveného časoprostoru pro bodovou hmotu, která odpovídá fyzice. [+] scénář umístění mimo horizont událostí černé díry. Pokud je gravitace zprostředkována masivní částicí nesoucí sílu, dojde k odklonu od Newtonových a Einsteinových zákonů, které jsou na velké vzdálenosti závažné. Skutečnost, že to nedodržujeme, nám dává přísná omezení pro takové odchylky, ale nemůže vyloučit obrovskou gravitaci.

Uživatel Pixabay JohnsonMartin

Obtíž # 2: navzdory našim teoretickým nadějím jsou gravitony (a fotony a gluony) pravděpodobně nehmotné. Dokud nebude něco experimentálně nebo pozorovatelně stanoveno, je obzvláště obtížné vyloučit alternativy k hlavní myšlence, jak by se to mělo chovat. U gravitonů - stejně jako u fotonů a gluonů, jediných dalších skutečně nehmotných částic, o kterých víme - můžeme omezit pouze to, jak hmotné jsou povoleny. Máme horní limity různé těsnosti, ale nemáme způsob, jak to omezit až na „nulu“.

Můžeme si však všimnout, že pokud některá z těchto teoreticky bezhmotných částic má nenulovou klidovou hmotnost, museli bychom počítat s řadou nepříjemných faktů.

  • Gravitace a elektromagnetismus, pokud jsou graviton nebo foton masivní, již nebudou síly nekonečného rozsahu.
  • Pokud je částice nesoucí sílu masivní, potom by gravitační vlny a / nebo světlo necestovaly C, rychlost světla ve vakuu, ale spíše pomalejší rychlost, kterou jsme doposud prostě nedokázali měřit.
  • A dostanete jinou teorii než obecnou relativitu v limitu, který vezmete hmotnost gravitonu na nulu, patologii, jejíž odstranění je třeba s mnoha pravděpodobně nepohodlnějšími předpoklady. (Zejména nedovolují, aby byl vesmír plochý, což pozorujeme pouze otevřený, a který sám o sobě obsahuje nestability, které by mohly být lámači obchodů.)

I když se myšlenka masivní gravitace v uplynulém desetiletí stala velkým zájmem, včetně nedávného pokroku vyvolaného převážně výzkumem Claudie de Rham, zůstává vysoce spekulativní myšlenkou, která nemusí být v rámci toho, co již bylo stanoveno, proveditelná. o našem vesmíru.

Na tomto snímku hmotná soustava galaxií ve středu způsobuje mnoho silných čočkových vlastností. Zobrazí se [+]. Galaxie v pozadí mají své světlo ohnuté, roztažené a jinak zkreslené do prstenců a oblouků, kde se také zvětšují čočkou. Tento systém gravitačních čoček je složitý, ale poučný pro získání více informací o Einsteinově relativitě v akci. Omezuje, ale nemůže vyloučit, možnost gravitonů jako temné hmoty.

Průzkum KPNO / CTIO / NOIRLab / NSF / AURA / Legacy Imaging Survey

Pozoruhodné je, že už se neptáme na otázky, „proč by temná hmota nemohla být gravitony?“ Místo toho se ptáme, „kdybychom chtěli, aby temná hmota byla gravitonem, jaké vlastnosti by musela mít?“ Odpověď, stejně jako všichni kandidáti na temnou hmotu, je, že musí být chladná, bezkolizní, s velmi omezenými interakcemi a masivní. Zatímco gravitony rozhodně odpovídají faktu, že jsou bezkolizní a sotva se vůbec vzájemně ovlivňují, obecně se o nich předpokládá, že jsou nehmotné, ne masivní, a i kdyby byly masivní, generování chladných verzí gravitonů je něco, co stále nevíme, jak dělat.

Ale to nestačí k vyloučení těchto scénářů. Jediné, co můžeme udělat, je měřit vesmír na úrovni, kterou jsme schopni jej měřit, a vyvodit odpovědné závěry: závěry, které nepřesahují dosah našich experimentálních a pozorovacích limitů. Můžeme omezit hmotnost gravitonu a odhalit důsledky toho, co by se stalo, kdyby to mělo hmotu, ale dokud skutečně neodhalíme pravou podstatu temné hmoty, musíme mít naši mysl otevřenou všem možnostem, které definitivně nebyly byly vyloučeny. I když bych se na to nevsadil, nemůžeme ještě vyloučit možnost, že gravitony, které se narodily chladné, jsou samy zodpovědné za temnou hmotu, a tvoří chybějících 27% vesmíru, který jsme dlouho hledali. Dokud nebudeme vědět, co je pravá podstata temné hmoty, musíme prozkoumat všechny možnosti, bez ohledu na to, jak nepravděpodobné.


Příklad rozinkového chleba:

Teď jsem si myslel, že náš vesmír je všechno, co je venku, a konvexní díra, která ho v podstatě obklopuje. Pak se tyto věci jen vzdalují do prázdné prázdnoty, konvexní trup se tak zvětší a vesmír se rozšířil. To není správné. Ve skutečnosti se věci našeho vesmíru vůbec nepohybují vesmírem. Pohybuje se s prostorem. To není divné. Slavné srovnání je s rozšiřujícím se bochníkem rozinkového chleba. Chléb je náš vesmír a rozinky jsou ty, které jsou uvnitř nacpané jako galaxie. Jak se bochník rozpíná, což odpovídá rozpínání vesmíru, rozinky nebo galaxie se od sebe vzdalují, ať už se díváte odkudkoli. Pokud jste v určitém okamžiku na rozinkách a změříte vzdálenost ke všem blízkým galaxiím, zjistili byste, že se tyto vzdálenosti zvětšují, jako byste byli ve středu.

Ale někdo jiný žijící v nějaké jiné galaxii (to je další bod na rozinkách) měřící všechny tyto vzdálenosti, by si také všiml, že se všechny zvětšují. Vypadalo to, že se jim všechno rozšiřuje, jako by byli ve středu. Takže to dostane každý

dojem, i když na povrchu není žádný střed.

To znamená, že každá z galaxií v našem vesmíru se od sebe vzdálí, ale hvězdy a další věci v každé z galaxií zůstanou neporušené kvůli místní gravitaci. Než se pustíme do konceptu Hypersphere Universe, musíme porozumět slovu & # x27flat & # x27.


Infinite of Big Crunch / Big Bang by mělo být záležitostí kde, ne kdy

Žádný nekonečno by nebyl jednorázovou entitou nebo událostí, ani by pulzoval jako existence tu a tam. Bylo by & quottimeless », & quot vždy a navždy v bytí, pak otázka, kde ne kdy. Také otázka toho, jak uvažovat o [stálosti] nekonečnosti ve [statickém vesmíru], spíše než o jakékoli [nekonstantní] konečné.

The Big Crunch / Big Bang tzv. & Quotbeginning & quot se říká, že byl vesmír o velikosti basketbalu - nebo něco takového - explodující všude z toho míče do. všude, stále pokračuje v zrychlující se expanzi navenek ze všude na všude, cokoli Nic. nic, cokoli. Proti tomu jsem argumentoval po celá desetiletí, protože nic ve vesmíru nebo se ho netýká, zvláště pokud je nekonečný vesmír nikdy ztracen, a proto také nikdy není získán.

Protože argumentuji proti jednorázové entitě a události a také proti občas a pravidelně pulzující entitě a události, pak nekonečná hmotnostní hustota Big Crunch a alternativní tvář Velkého třesku musí být nějaká [kde] a pravděpodobně vždy pozorovaná být tam.

To, to binární nekonečné duo, je příliš snadné, příliš jednoduché, než aby se dalo poznat, o co jde. Obrázek začátku basketbalového hřiště spojený s ilustrací expanze ve tvaru zvonu je pozpátku od reality nekonečna a konečna. Konečná je místní a relativní. Nekonečno, které zde pojednává o nekonečné hmotnostní hustotě Velké krize, alternativně Velké díry (velké díry nebo studny) Velkého třesku, není lokální a není relativní. Vnější horizont.

Proměňte obrázek Big Crunch / Big Bang naruby, na obrázek zvenčí, tedy nekonečný nelokální na konečný lokální, což je přesně tam, kde jsme a přesně to, co pozorujeme sami na sobě a zhroucené vzdálené horizont. Relativita se zhroutí z lokální (konečné) do nelokální (nekonečné). Od nekonečna místních, konečných vesmírů (u), jako je náš vlastní, až po nekonečně hustou hmotu přesně stejného nekonečna uzavřeného, ​​zhrouceného až po nekonečný nelokální vesmír Big Crunch (U). Tímto způsobem (do každé lokality konečného lokálního vesmíru (nás)) přichází Velký třesk. Tímto způsobem se do stále hustšího horizontů hmoty dostává nekonečno gravitace z každého konečného místního těžiště (do nekonečna nekonečných z nich najednou, vše v jednom zhrouceném horizontu).

Kde je střed nekonečného / nekonečně malého vesmíru? Je to kdekoli a všude bod (0-bod) dovnitř a nekonečno. Kdekoli a všude konečný místní. Konečný příbuzný. Nás.

FYI, v modelu BB není střed rozšiřujícího se vesmíru. Microsoft dnes vydal zprávu pro děti, která ukazuje, že vesmír může být starý 12,6 miliard let, https://www.microsoftnewskids.com/en-us/kids/video/12-6-billion-years-old-that-s-how -old-the-vesmír-je-podle-nového-výzkumu / vi-BB1etg3P? ocid = msedgdhp

To znamená zřetelný začátek a výchozí bod pro expanzi vesmíru, který je dnes vidět v astronomii. Je založen na zprávách pro H0 = 75,1 km / s / Mpc, publikovaných v roce 2020.

Moje pozorování. 75,1 km / s / Mpc = 2,43381 x 10 ^ -18 cm / s / cm. Můžeme vidět, jak citlivá je rychlost expanze na Hubbleův čas nebo věk vesmíru. Používám tyto kosmologické kalkulačky, měním H0 a používám výchozí hodnoty pro plochý vesmír.

Pomocí 75,1 km / s / Mpc a kalkulačky 1 stárne vesmír „Nyní je to 12 716 Gyr od velkého třesku“ s výchozími hodnotami pro plochý vesmír.

Použitím 69 km / s / Mpc = 2,23612 x 10 ^ -18 cm / s / cm, věk vesmíru „Nyní je to 13 840 Gyr od velkého třesku.“

Drobné změny H0 v cm / s / cm mohou u modelu BB způsobit velké rozdíly ve stáří vesmíru. Jsem si jistý, že kosmologické oddělení zde vyřešilo chyby FYI. To ignorovalo problém kosmologické konstanty v GR a rozšiřování prostoru. Okraj vesmíru v expanzi je dnes jen asi 46,5 miliardy světelných let od Země. Viz Livescience.com zveřejnila zprávu s poloměrem 46,5 miliardy LY v srpnu 2019, https://www.livescience.com/how-big-universe.html

Rychlost expanze na vzdálenost 46,5 miliard světelných let pomocí 69 km / s / Mpc dosahuje hodnoty 9,83 x 10 ^ 10 cm / s, mnohem rychlejší než rychlost c ve speciální relativitě Z toho, co mohu říci, rychlost expanze během inflační epochy

3 x 10 ^ 30 cm / s / cm nebo o 10 ^ 20 rychlejší než c nebo více. Užívat si

Katastrofa

Blížíte se k asteroidu? Je tohle ten?

Atlan0101

FYI, v modelu BB není střed rozšiřujícího se vesmíru. Microsoft dnes vydal zprávu pro děti, která ukazuje, že vesmír může být starý 12,6 miliard let, https://www.microsoftnewskids.com/en-us/kids/video/12-6-billion-years-old-that-s-how -old-the-vesmír-je-podle-nového-výzkumu / vi-BB1etg3P? ocid = msedgdhp

To znamená zřetelný začátek a výchozí bod pro expanzi vesmíru, který je dnes vidět v astronomii. Je založen na zprávách pro H0 = 75,1 km / s / Mpc, publikovaných v roce 2020.

Moje pozorování. 75,1 km / s / Mpc = 2,43381 x 10 ^ -18 cm / s / cm. Můžeme vidět, jak citlivá je rychlost expanze na Hubbleův čas nebo věk vesmíru. Používám tyto kosmologické kalkulačky, měním H0 a používám výchozí hodnoty pro plochý vesmír.

Pomocí 75,1 km / s / Mpc a kalkulačky 1 stárne vesmír „Nyní je to 12 716 Gyr od velkého třesku“ s výchozími hodnotami pro plochý vesmír.

Použitím 69 km / s / Mpc = 2,23612 x 10 ^ -18 cm / s / cm, věk vesmíru „Nyní je to 13 840 Gyr od velkého třesku.“

Drobné změny H0 v cm / s / cm mohou u modelu BB způsobit velké rozdíly ve stáří vesmíru. Jsem si jistý, že kosmologické oddělení zde vyřešilo chyby FYI. To ignorovalo problém kosmologické konstanty v GR a rozšiřování prostoru. Okraj vesmíru v expanzi je dnes jen asi 46,5 miliardy světelných let od Země. Viz Livescience.com zveřejnila zprávu s poloměrem 46,5 miliardy LY v srpnu 2019, https://www.livescience.com/how-big-universe.html

Rychlost expanze na vzdálenost 46,5 miliardy světelných let pomocí 69 km / s / Mpc pro H0 funguje na 9,83 x 10 ^ 10 cm / s / cm, mnohem rychlejší než rychlost c ve speciální relativitě Z toho, co mohu říci, rychlost expanze během inflační epochy

3 x 10 ^ 30 cm / s / cm nebo o 10 ^ 20 rychlejší než c nebo více. Užívat si

Co šlo předtím a co je mimo náš místní vesmír? Odpovědět! Nepokoušejte se to obejít, vraťte se do kdysi nekonečně hustého hromadného basketbalu, který explodoval. nicota (do Nowhereland)! Mám odpověď (je to nekonečná [horizont] konstanta). Dal jsem svou odpověď (stálost. Ne dříve, ne venku, (žádné otázky času & quot; před & quot a prostoru & quotoutside & quot) není potřeba).

Nesnažím se být urážlivý. Prostě vždy narazím na uvažované odpovědi na pat, které nebudou řešit & quotnothingness & quot před a mimo, nebo budou řešit pouze pulzující, což ve skutečnosti vůbec není odpověď. Znovu se nesnažím být touto reakcí urážlivý.

Atlan0101

Atlan0101

Zajímavým článkem v časopise Quanta Magazine je „Kvantová neplecha přepisuje zákony příčiny a následku“. Překvapivým podtitulem je pro mě „Correlation, Not Causation“, samotný podtitul, protože se zde velmi zabývám & quotcorrelation & quot (aka & quotsuperposition & quot) v největším měřítku, Vesmír (U). Nerelativní nelokální nekonečno [korelace] vesmíru Big Crunch / Big Bang (U) jako [korelace] nekonečna místních relativních konečných vesmírů (u). Na úrovni & quot; nekonečna & quot; & & quot; nekonečna & quot; konečných & quot; neexistuje žádná taková fyzika jako & quot; a účinek & quot; & quot; Nekonečnost konečných vesmírů, ve všech jejich 'nekonečnu', jednoduše splyne s a jako 'nekonečná' hustota hmoty Velkého Krize v outlandu zhroutila horizont. Od konstanty outlandského zhrouceného horizontu nekonečna po každý konečný relativní lokální bod (0-bod) v každém konečném relativním lokálním vesmíru vesmíru platí časoprostorová a podmíněná fyzika velkého třesku (včetně & kvót a efektů & quot). Ale opět na [hyper] úrovni je to všechno korelace, nikoli příčina.

Kvantová mechanika ukázala, že není nemožné, aby jedna věc měla tři nebo více tváří najednou, aby jedna věc byla tři nebo více věcí najednou. Korelativní existence.

Zajímavé vlákno. Našel jsem zde 33x odkazy na nekonečnost nebo chuť slova. To si také všímám v historii astronomie. „Šest etap v historii astronomické jednotky“, https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2001JAHH. 4. 15H / abstrakt, červen 2001.

Velmi dobrá tabulka ukazující snahy měřit astronomickou jednotku počínaje Aristarchem poblíž roku 280 př. N.l. Tabulka 1 na straně 16 zprávy (v příloze, strana 2 v PDF). Můj pohled. Historie astronomie určující vzdálenost mezi Zemí a Sluncem je bezpečnější a potvrzená než diskuse o nekonečném nebo nekonečném vesmíru nebo vesmírech využívajících vědu o astronomii.

Atlan0101

Zajímavé vlákno. Našel jsem zde 33x odkazy na nekonečnost nebo chuť slova. To si také všímám v historii astronomie. „Šest etap v historii astronomické jednotky“, https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2001JAHH. 4. 15H / abstrakt, červen 2001.

Velmi dobrá tabulka ukazující snahy měřit astronomickou jednotku počínaje Aristarchem poblíž roku 280 př. N.l. Tabulka 1 na straně 16 zprávy (v příloze, strana 2 v PDF). Můj pohled. Historie astronomie určující vzdálenost mezi Zemí a Sluncem je bezpečnější a potvrzená než diskuse o nekonečném nebo nekonečném vesmíru nebo vesmírech využívajících vědu o astronomii.

Katastrofa

Blížíte se k asteroidu? Je tohle ten?

Souhlasím s Rodem. Nemohu přijmout, že divoká nespoutaná představivost má něco společného s drsnou realitou.

Atlan0101

Souhlasím s Rodem. Nemohu přijmout, že divoká nespoutaná představivost má něco společného s drsnou realitou.

Co je mimo & mimo & quot; sledovaný vesmír & quot? Právě jste [důrazně] řekl (ve skutečnosti), vůbec nic! Pokud to ještě nebylo pozorováno, podle vás neexistuje a nikdy nebude existovat! Nemůžete souhlasit s tím, že existuje „nekonečno“ (včetně „nekonečně malého“), natož kde a co by to mohlo být (jak říkám, nemůže být lokální, nikdy nemůže být lokální, proto nikdy nemůže být věcí [místní] relativity) .

Rod vlastně vidí věci po svém. To znamená, že je vidí pro mě, i když ne pro něj. Říká mi, že je ve skutečnosti naučný metodik, vzdělaný pluger, a já s tím dlouho pracoval. Velmi si toho vážím. They've long held and still do, and will always, "hold the fort," as the saying goes, while such as me sortee (sic). Regardless of his being a plugger, I've learned a lot from long [friendly] associations with his like, Even some that were not quite so "friendly." I can learn, and here and there have learned, from him. In my book, Rod is no mediocrity.

"Great spirits have always encountered violent opposition from mediocre minds. " -- Albert Einstein -- And: "As far as the laws of mathematics refer to reality, they are not certain as far as they are certain, they do not refer to reality." Again Einstein: "It takes three dimensions to describe a point."
"If I had eight hours to cut down a tree, I'd spend seven sharpening my ax." -- Abraham Lincoln.
"He is the best sailor who can steer within fewest points of the wind, and exact a motive power out of the greatest obstacles." "The universe is wider than our views of it" Both -- Henry David Thoreau.
"We must make sure that emerging intelligent systems do not self-destruct." -- Harlan Smith, University of Texas at Austin, 1975.
And, last but not at all least: "From a drop of water a logician could infer the possibility of an Atlantic or a Niagara without having seen or heard of one or the other. "-- Arthur Canon Doyle, Sherlock Holmes: A Study In Scarlett.

Atlan0101

Regarding a [local] universe (u) as I describe it, everywhere the collapsed horizon is potentially observable distant from every point (0-point) within (including the Planck horizon distantly down inside (the same horizon)), it, that horizon, will always be observed locally to be the infinite constant of "Big Beginning." Since it is everywhere at a constant distance up and out, and down and in too (an equivalent [constant] distance), from us, which is to say out and/or in from every local relative point of an infinity of local universes / points, where, and when, would the end place/event be? Steven Hawking amusingly answered that question by telling us when the time came travel in any direction outwardly and away toward that distant collapsed horizon fronting the infinite from the particular local here (wherever here is by [then]), would do the job. Indirectly, sort of, he pronounced every here and now 0-point of universe (u) to be the constant of end point. But, as he indicated in saying go out and away (to go forth (Latin 'exodus' ("Exodus"))), not all are that kind of end place/end event at the same time. With that distant constant of horizon in every direction up and out being the constant of "Big Beginning" with all "fountain of youth" flow of energetic life from it being this way [in] to every point of an infinity of points and universes (u), the distribution of end point event, the dead end point event, will always be a spread of here and there, now and then, running from forever to forever.

We are told the flow of expansionist universe is out to infinite. As Hawking said about the panic of the Universe reaching zero point in some kind of a simulation, there isn't any reason to panic, we are there already (always have been there, will always be there). The flow from the collapsed horizon of the infinite Universe (U) (the Big Beginning fountain of youth), as Hawking hinted concerning, is always to us, always toward us (always toward local 0-point center of the infinite). He was one of the first to tell us of a single particle having six faces alternatively being six separate and distinct particles, while still being the single particle. That description fits the supreme entity of Universe (U), being Big Crunch / Big Bang (non-local, non-relative) 'Big Beginning' Universe, while at once being the [infinity of] local relative -- finite -- universes / 0-points ('correlation, not causation'). You can't observe the infinite / infinitesimal. You can't observe infinity. You can only observe a finite [potentiality] of infinity. You can only perceive the infinite.


Odpovědi a odpovědi

Assumption: mass creates space, right?

If space were finite, then just by standing at the edge of space will create more space?

Ok so me and a few of my physics (& Maths) friends were arguing this.

I argued that it must be finite in size, since the universe contains a finite amount of matter

What evidence do you have of this?

What evidence do you have of this?

My friend who's a mathematician said that in her geometry subject this question was actually brought up. She said that the universe may be a 3-manifold (3D surface?) and it depends on the curvature (negative or positive) as to whether the universe is finite or not.

I just want to know what the consensus is.

Answers to your assumptions:

1) No, matter does not create space. Matter exists in space.
2) No, matter does not expand space. At the earliest epoch of the Universe, there was no matter, per se, but rather pure radiation. The expansion of space is an intrinsic property, set by the initial conditions (Big Bang). Technically, the expansion of space would still occur even if there was absolutely no matter.
3) As physical matter has spatial extension, then I guess yes, matter "needs" space within which to exist.

Well, there are a number of possibilities that have to be considered. But let's just consider one where the universe wraps back on itself. If the universe wraps back on itself based upon its spatial curvature, then current measurements place the spatial curvature to be within 1% of zero, which makes the radius of curvature at least 10 times the Hubble radius, which is a factor of a few larger than the observable universe.

If the universe is flat but still wraps back on itself, then this induces anisotropies, which we should be able to see in the CMB. But we don't. Thus if it does wrap back on itself, it would have to do that very, very far away (again, a factor of a few times the observable universe).

If I understand the Big Bang theory It all started with a finite amount of energy. If space is finite as well then what is the ratio between space and the other finite "stuff" in it?

Olbers' Paradox takes two assumptions, and shows they cannot both be true:
1. The universe is infinite (in time and space).
2. The universe is static (no expansion).

The discovery of the expansion of the universe demonstrates that the second assumption fails, which means that Olbers' Paradox cannot provide any additional information about the truth or falsity of the first.

With expansion, the universe can still be both spatially and temporally infinite without impinging upon Olbers' paradox.

What edges would a spatially infinite universe have?

Dr. Edward Harrison gave the "definitive" answer/solution to Olber's Paradox, in his 1987 book "Darkness at Night: A Riddle of the Universe".

While it is an open question wether the Universe is infinite in extent (space), it is finite in time. i.e., it had a beginning (The Big Bang). We can only look back a finite distance (our Cosmological Horizon), so the light from any stars existing beyond the radius of the Hubble Sphere has not had a chance to get to us yet. Combined with the fact that stars themselves have a finite life-time, there is simply not enough visible stars in our observable universe to make the night sky bright.

As Chalmoth pointed out above, the expansion of the Universe also has the effect of red-shifting any distant luminous objects. Even though stars did not exist at the time of Recombination (Surface of Last Scattering), even the unbelievably intense, incandescent light from this epoch (approx. 370,000 years after Big Bang) has been red-shifted to such low frequency/long wavelengths that it is no longer in the visible spectrum. hence the Cosmic Microwave Background Radiation.

Finally combined with observation that the expansion of the Universe is now accelerating, eventually all galaxies (with the possible exception of the local galaxies that are gravitationally bound with the Milky Way) will pass beyond our particle horizon, and will forever become unobservable. Note that I do not subscribe to the so-called "Big Rip". So, in theory, billions of years from now, our Milky Way will truly become an "Island Universe", just as it was once thought of, up until the early twentieth century.

Hi Brain Dwarf, I don't agree with your reasoning (in your statement): 'because the universe is all there is. then it must be infinite'. Professor Brian Cox touched on the subject of 'Oblers Paradox' during his astronomy program this week. (BBC Stargazing Live, Pt1). He seems to believe (as I do) that the universe is not infinite.

I thought Deuterium's comment about 'red shifted light' was very interesting though.


Could dark matter be another state of normal matter?

Could normal matter be converted into dark matter in a singularity?

#2 rockethead26

I guess it would help to answer your question if we actually knew what dark matter is.

#3 gvk

How would anyone know, since there are no physical theories that are capable of predicting the properties of matter at a singularity? At the very least, a self-consistent theory of quantum gravity would be required, but it is also likely that the standard model of particle physics needs to be extended to significantly higher energies.

Furthermore, it would be hard to test such theories observationally given that singularities we know are possible all exist inside the event horizon of a black hole. Naked singularities have been hypothesized, but there is no observational evidence for their existence.

Edited by gvk, 16 August 2015 - 06:21 PM.

#4 Rick Woods

#5 Herr Ointment

#6 Rick Woods

Sometimes it's tough to observe naked stuff.

#7 MrFeynman

Could normal matter be converted into dark matter in a singularity?

The thing is you could come up with an almost infinite number of ideas of this type, but unfortunately they all mean very little unless they're testable.

#8 mpc755

'Ether and the Theory of Relativity - Albert Einstein'
http://www.tu-harbur. t/it/Ether.html

"Since according to our present conceptions the elementary particles of matter are also, in their essence, nothing else than condensations of the electromagnetic field"

Particles of matter are condensations of dark matter.

'DOES THE INERTIA OF A BODY DEPEND UPON ITS ENERGY-CONTENT?' A. EINSTEIN
http://www.fourmilab. E_mc2/e_mc2.pdf

"If a body gives off the energy L in the form of radiation, its mass diminishes by L/c2."

The mass of the body does diminish. However, the matter which no longer exists as part of the body has not vanished it still exists, as dark matter. Matter evaporates into dark matter. As matter evaporates into dark matter it expands into neighboring places, which is energy.

When a nuclear bomb explodes matter evaporates into dark matter. The evaporation is energy. Mass is conserved.

Edited by mpc755, 17 August 2015 - 06:45 AM.

#9 MrFeynman

#10 NickWDavis

Wow, this just got painful.

#11 mpc755

Wow, this just got painful.

Or, you could understand matter and dark matter are different states of the same 'material'.

#12 Rick Woods

The mass of the body does diminish. However, the matter which no longer exists as part of the body has not vanished it still exists, as dark matter. Matter evaporates into dark matter. As matter evaporates into dark matter it expands into neighboring places, which is energy.

When a nuclear bomb explodes matter evaporates into dark matter. The evaporation is energy. Mass is conserved.

That seems like sort of a stretch from what Einstein said. You're saying dark matter = energy?

#13 mpc755

That seems like sort of a stretch from what Einstein said. You're saying dark matter = energy?

Nope. You have a tank of liquid nitrogen and heat it rapidly so it explodes. As the liquid changes to gas it expands. The destruction caused by the explosion as the liquid converts to gas is energy.

Particles of matter are condensations of dark matter. Think of matter as being the solid form and dark matter being the gaseous form of the same material. When a nuclear bomb explodes the 'solid' matter expands into the 'gaseous' dark matter. The destruction caused by the expansion is energy.

#14 MrFeynman

Having your own ideas about how the Universe works is in itself harmless, but when you position those unproven ideas as fact - whether intentional or not - you risk confusing or even totally misleading those without enough understanding/knowledge to think critically about those ideas (I'm not in anyway suggesting that's anyone in this thread!) and then it is not so harmless.

Edited by MrFeynman, 17 August 2015 - 11:50 AM.

#15 GJJim

The conversion of (normal) matter to energy has been observed and measured with high accuracy. If dark matter creation was part of the process, would it not show up as a discrepancy in the measurements?

#16 mpc755

Having your own ideas about how the Universe works is in itself harmless, but when you position those unproven ideas as fact - whether intentional or not - you risk confusing or even totally misleading those without enough understanding/knowledge to think critically about those ideas (I'm not in anyway suggesting that's anyone in this thread!) and then it is not so harmless.

What if the so-called "boat and water experts" insisted the water moves with the boat analogous to how the steering wheel moves with the boat? Since they are the so-called 'experts' is it okay that they, for whatever reason, are incapable of understanding the boat is moving through and displacing the water? What's more harmful, correctly explaining what occurs physically in nature or insisting the water is moving with the boat as a clump of stuff just like the steering wheel is because that is what the 'experts' say is occurring?

'Dark matter' is now understood to fill what would otherwise be considered to be empty space.

'Cosmologists at Penn Weigh Cosmic Filaments and Voids'
http://www.upenn.edu. ments-and-voids

"Dark matter . permeate[s] all the way to the center of the voids."

'No Empty Space in the Universe --Dark Matter Discovered to Fill Intergalactic Space'
http://www.dailygala. tic-space-.html

"A long standing mystery on where the missing dark matter is has been solved by the research. There is no empty space in the universe. The intergalactic space is filled with dark matter."

I use the term 'dark mass' to describe the mass which fills 'empty' space. Particles of matter move through and displace the dark mass, including 'particles' as large as galaxies and galaxy clusters.

'The Milky Way's dark matter halo appears to be lopsided'
http://arxiv.org/abs/0903.3802

"the emerging picture of the dark matter halo of the Milky Way is dominantly lopsided in nature."

The Milky Way's halo is not a clump of dark matter traveling along with the Milky Way. The Milky Way's halo is lopsided due to the matter in the Milky Way moving through and displacing the dark mass, analogous to a submarine moving through and displacing the dark mass.

'Offset between dark matter and ordinary matter: evidence from a sample of 38 lensing clusters of galaxies'
http://arxiv.org/abs/1004.1475

"Our data strongly support the idea that the gravitational potential in clusters is mainly due to a non-baryonic fluid, and any exotic field in gravitational theory must resemble that of CDM fields very closely."

The offset is due to the galaxy clusters moving through and displacing the dark mass. The analogy is a submarine moving through the water. You are under water. Two miles away from you are many lights. Moving between you and the lights one mile away is a submarine. The submarine displaces the water. The state of displacement of the water causes the center of the lensing of the light propagating through the water to be offset from the center of the submarine itself. The offset between the center of the lensing of the light propagating through the water displaced by the submarine and the center of the submarine itself is going to remain the same as the submarine moves through the water. The submarine continually displaces different regions of the water. The state of the water connected to and neighboring the submarine remains the same as the submarine moves through the water even though it is not the same water the submarine continually displaces. This is what is occurring as the galaxy clusters move through and displace the dark mass.


This Is How Mastering Dark Matter Could Take Us To The Stars

The hyperdrive from Star Wars appears to depict an ultra-relativistic motion through space, . [+] extremely close to the speed of light. Under the laws of relativity, you neither reach nor exceed the speed of light if you're made of matter. But you might be able to approach it if you had a large-enough amount of an efficient-enough fuel. Dark matter could fit exactly the conditions we need to make this science-fiction dream a reality.

Dark matter is one of the biggest mysteries in all of modern science. Everywhere we look on large cosmic scales — from low-mass galaxies to the largest galaxy clusters, from the cosmic microwave background to the cosmic web that traces the Universe's structure — we can see the imprints and effects of its presence. For every proton's mass worth of normal matter, there's five times as much dark matter, out-massing and out-gravitating the conventional stuff that makes up everything we've ever directly detected.

Even though we have yet to directly detect it, and even though we aren't sure exactly what its true properties are, dark matter holds a tremendous promise for the future of humanity. Ubiquitously located all throughout the galaxy and far beyond, dark matter could be the perfect fuel that makes our interstellar dreams come true. Here's the story of how.

A logarithmic chart of distances, showing the Voyager spacecraft, our Solar System and our nearest . [+] star, for comparison. If we ever hope to travel across the great interstellar distances, it will require a technology that's superior to chemical-based rockets, and hopefully that will include the discovery of a fuel that can be replenished as we traverse our path through the galaxy.

Whenever humanity sets our sights on exploring the depths of space, there are constraints we can't avoid: the laws of physics. In order to accelerate a spacecraft — or any mass — you have to impart an impulse to it in order to change its momentum. The larger the impulse, the more you can change an object's speed. All that determines the magnitude of an impulse is how much force you apply and how long you apply it for.

In a conventional rocket, that impulse is provided by rocket fuel that undergoes a combustion reaction, which produces impulse in the form of thrust. Although this is the best method humanity has come up with for space travel so far, it's incredibly limiting. All of our past and current rockets are chemical-based, unfortunately, and that places tremendous constraints on how far we've been able to go.

This 2015 engine test shows the firing of SpaceX's Raptor engine, which relies on an extremely . [+] powerful and fuel-efficient reaction. Unfortunately, it's still a chemical-based reaction, and converts only about one-millionth of the fuel's mass into energy. We will have to do better if we want to achieve our interstellar dreams on timescales of a human lifetime.

The reason for this is simple: in order to produce thrust — i.e., in order to impart an impulse to your spacecraft — you have to convert that stored chemical energy in the fuel into kinetic energy that pushes your spacecraft. In order to generate that energy, however, you have to use up some of that fuel you're carrying with you.

The key to getting lots of thrust, and therefore lots of acceleration, is fuel efficiency. Certain types of fuel are more energy-efficient than others, meaning that we can get more energy (and thrust, and acceleration) out of, say, 1 kilogram of some types of fuel. An easy way to think about this is through Einstein's most famous equation: E = mc 2 . If you had a perfect, ideal fuel, it would convert 100% of your fuel's mass into energy, enabling you to make the most efficient fuel imaginable.

The launch of Cassini, on October 15, 1997. This spectacular streak shot was taken from Hangar AF on . [+] Cape Canaveral Air Force Station, with a solid rocket booster retrieval ship in the foreground. For all of our history on Earth, the only way we've ever reached space is through the use of chemical-based fuels.

At most, though, chemical-based reactions are somewhere around 0.0001% efficient. The reason is as follows: chemical reactions rely on electron transitions between atoms and molecules. Most of an atom's mass is in the form of protons and neutrons, each of which have a mass that contains around 10 9 eV worth of energy. Electron transitions, however, are on the order of a few (typically 1-10) eV of energy. Even with all the chemical-based tricks we can perform, there are no known reactions that allow us to improve on this.

Sure, we can go for some type of nuclear fuel, but that's only marginally better, achieving efficiencies of around 0.1%. It's a huge improvement, if we can realize it, but there's still a fundamental problem with accelerating to speeds that will carry you interstellar distances on reasonable timescales.

The Tsiolkovsky rocket equation is required to describe how fast a spacecraft that burns through a . [+] portion of its fuel to create thrust can wind up traveling through the Universe. Having to bring your own fuel on board is a severely limiting factor as far as the speed at which we are capable of traveling through intergalactic space.

Skorkmaz at English Wikipedia

The key problem is as follows: whenever you burn fuel, you have to accelerate the entire mass of your spacecraft, including any fuel that's still on board.

Read that again: including any fuel that's still on board.

In other words, let's imagine you can shoot exhaust out of your vehicle at an incredible rate: 100,000 mph (about 160,000 kph), relative to the rocket itself. If you start off with a rocket where 99% of your initial mass is fuel, and you assume that your fuel is perfectly 100% efficient (as though it were pure matter-antimatter annihilation), you'd wind up with a final speed of 460,000 mph (740,000 kph). Even at this record-setting rate, it would still take thousands of years to reach the nearest star.

All rockets ever envisioned require some type of fuel, but if a dark matter engine were created, new . [+] fuel is always to be found simply by traveling through the galaxy. Because dark matter doesn't interact with normal matter (mostly) but passes right through it, you wouldn't have any difficulty collecting it in a specific volume of space it would always be there as you moved through the galaxy.

On the other hand, there's another approach to interstellar travel that could — in principle — make our science-fiction dreams come true. Instead of bringing your fuel with you, what if you collected it as you went? Typically, ideas like this involve enormous magnetic fields that funnel charged particles into some sort of "trap" in your spaceship, allowing you to put nuclei and electrons together where you can then extract energy and perform further reactions with them.

But dark matter offers a tremendous advantage over normal matter in this regard. Proč? Because you don't have to do anything special to collect it. It's literally everywhere, distributed in an enormous halo surrounding and encompassing every large galaxy we know of, including the Milky Way. If we find ourselves anywhere in the galaxy, there's bound to be dark matter lying around.

While stars might cluster in the disk and the normal matter might be restricted to a nearby region . [+] around the stars, dark matter extends in a halo more than 10 times the extent of the luminous portion. It is truly found everywhere humanity has dreamed of traveling in our own galaxy, and in many places beyond.

The second tremendous advantage comes from the progression away from chemical-based rockets and towards the idea of a perfect fuel. For chemical-based rockets, 0.0001% energy efficiency is the best we can hope for. For nuclear-based rockets, fission power might get us up to 0.1% efficiency, and nuclear fusion might get us a little further: perhaps up to 0.7%.

The ideal configuration would be to use matter-antimatter annihilation, which is 100% energy efficient. The downside of matter-antimatter annihilation comes with a terrible cost, though: it takes a tremendous amount of work, energy, and effort to create an extraordinarily small amount of antimatter. If you took all the particle physics laboratories ever constructed on Earth and added up all the antimatter humanity has ever created, from Fermilab to CERN, you'd wind up with less than a microgram of antimatter.

A portion of the antimatter factory at CERN, where charged antimatter particles are brought together . [+] and can form either positive ions, neutral atoms, or negative ions, depending on the number of positrons that bind with an antiproton. If we can successfully capture and store antimatter, it would represent a 100% efficient fuel source, but many tons of antimatter, as opposed to the tiny fractions of a gram we've created, would be required for an interstellar journey.

Sure, E = mc 2 might be the most efficient way to extract energy from mass in the entire Universe, as it represents perfect efficiency. But even if you manage to contain and store your antimatter successfully and annihilate it only at the proper moment, you'll still have a finite supply of fuel that required an incredible amount of energy to collect. Once you use up this perfect fuel, you're all out, and all you can do is travel at a constant velocity through space for an indefinite duration of time. Even if we could generate an arbitrary amount, we'd still be fundamentally limited with an antimatter rocket.

That's why the promise of a dark matter fuel source is so alluring. Not only might dark matter be an unlimited fuel source (in terms of abundance) that we don't have to carry on board with us, but it might have that perfect, 100% efficient matter-to-energy conversion potential we so strongly desire.

Our galaxy is thought to be embedded in an enormous, diffuse dark matter halo, indicating that there . [+] must be dark matter flowing through the solar system. Although we have yet to detect dark matter directly, its abundant presence throughout our galaxy and beyond might provide a perfect recipe for the perfect rocket fuel imaginable.

Robert Caldwell & Marc Kamionkowski Nature 458, 587-589 (2009)

There are a multitude of experiments looking for the collisions of dark matter with both normal matter and itself. In general, there are two types of particles in the Universe: fermions (with half-integer spins) and bosons (with integer spins). If dark matter is a bosonic particle with no electric, color, or weak charge, that would mean it behaves as its own antiparticle.

If you can collect two dark matter particles and make them interact with one another, there's a finite probability that they'll annihilate. When an annihilation occurs, they'll produce pure energy in a 100% efficient fashion: via Einstein's E = mc 2 . In other words, if we understand dark matter correctly, there's a free, unlimited source of energy everywhere humanity dreams of going.

The XENON experiment located underground in the Italian LNGS laboratory. The detector is installed . [+] inside a large water shield the building next to it accommodates its various auxiliary subsystems. If we can understand and measure the particle properties of dark matter, we may be able to create conditions that coax it into annihilating with itself, leading to the release of energy via Einstein's E=mc^2, and the discovery of a perfect spacecraft fuel.

Because dark matter is everywhere, we wouldn't even need to carry it with us as we traversed the Universe. As far as we understand it — and admittedly, we need to understand it a lot farther — dark matter could truly deliver our dream of the ultimate fuel. It's abundant all throughout our galaxy and beyond it should have a non-zero annihilation cross-section with itself and when it does annihilate, it should produce energy with 100% efficiency.

Perhaps, then, most of us have been thinking about experiments seeking to directly detect dark matter all wrong. Yes, we want to know what makes up the Universe, and what the physical properties of its various abundant components truly are. But there's a science-fiction dream that could come true if nature is kind to us: unlimited, free energy just waiting there for us to harness, no matter where in the galaxy we go.


Odpovědi a odpovědi

So far we have no evidence that what is called "dark energy" corresponds to an actual energy.
The simplest explanation is that there is a cosmological curvature constant Λ, which is a constant intrinsic curvature in spacetime (which could have various explanations or simply be a constant of nature).

this curvature Λ does not have to be caused by some mysterious "energy", it is reflected in the observations of how the hubble expansion rate H(t) evolves over time. H(t) seems to be declining but not to zero, it seems to be leveling out at a longterm asymptotic rate we can call H ≈ 1/17.3 percent per million years.
The current expansion rate is H0 = H(now) = 1/14.3 percent per million years. But this has been declining and best fit to the accumulated data indicates H→H.

that is essentially what they mean by "acceleration". the rate is going to a positive rate as limit instead of zero.
growth at a constant positive rate is, of course, exponential, even if the rate is rather slow in percentage terms.

this does not require that space be full of some mysterious "energy"
energy is not required for distances to increase, geometry is dynamic, that has been known for generations.
there is a lot of excited hype surrounding the discovery that the limiting longterm rate is not zero.

Assuming the most common Dark Energy models, it's density remains constant even with the universe expansion. As new space volume is created, it contains the same amount of dark energy as the previously existing space for the same volume unit.

If we assume that at a certain epoch of cosmic time, say 13 billion years elapsed from the Big Bang, the universe is finite in volume and time (we opt to dismiss the block-time view), this means that the amount of dark energy contained in the universe at that epoch is finite.

But if the universe is expanding and accelerating as it is currently mostly believed, it should mean that the expansion will continue forever towards infinity, therefore also Dark Energy will need to be created in infinite quantity.

The rate of expansion doesn't increase. That rate is decreasing and approaching a constant value. This is described as accelerated expansion because if you have a constant rate of expansion (speed per distance), then the distance between objects increases at an accelerating rate.

There is a (rather unphysical) model where precisely what you describe does happen. It's known as the big rip. This isn't normal dark energy, though: it's dark energy where the energy density grows over time. In such a universe, the rate of expansion increases, and yes, it becomes singular in a finite amount of time. This model is almost certainly impossible, however, as it violates all of General Relativity's energy conditions (if you're curious what that means, see the Wikipedia page here.


The 3 Ways That Parallel Universes Could Be Real

A huge number of separate regions where Big Bangs occur are separated by continuously inflating . [+] space in eternal inflation. But unless there's a truly infinite amount of space out there, the number of possible outcomes grows faster than the number of possible Universes like ours.

Karen46 of http://www.freeimages.com/profile/karen46

The idea that things exist in a particular, well-defined state at all times where their properties can be determined so long as you can measure them well enough was fundamental to how we conceived of the Universe. When quantum physics came along, that idea went right out the window, never to return. The Universe, at a fundamental level, is indeterminate. One possible interpretation -- that of infinite parallel Universes -- holds that every time a quantum interaction occurs, all possible outcomes do actually occur somewhere, with only one of them reflecting what happens in our observable Universe. But if the right conditions exist, these parallel Universes will actually be real.

An interference pattern results if you pass electrons, photons or any other particle through a . [+] double slit. But only if you don't check which slit they passed through!

Wikimedia Commons user inductiveload

Quantum indeterminism is a fundamental fact of the Universe, but how we interpret it is up to us. If you fire a single electron through a double slit, you'd like for it to go through either one slit or the other, but that's not how the Universe works. Instead, the electron acts as a wave, passing through both slits simultaneously and interfering with itself. There's a probability distribution describing where each individual electron will wind up, but each one will only make a single "hit" on a background screen. If you take thousands of these electrons in a row, the interference pattern will emerge.

Vlnová struktura pro elektrony procházející dvojitou štěrbinou, jeden po druhém. Pokud změříte „které. [+] štěrbina “, kterou prochází elektron, zničíte zde zobrazený vzor kvantové interference. Note that more than one electron is required to reveal the interference pattern.

Dr. Tonomura a Belsazar z Wikimedia Commons

There are lots of processes that are inherently indeterminate in exactly this fashion. Some are discrete: when you collide a particle and antiparticle to create two photons, one of the photons will have spin +1 and the other will have a spin of -1, but which is which has a 50:50 shot. Other indeterminate processes are continuous: colliding a particle and antiparticle creates two photons, and those two photons will be created in opposite directions (oriented 180 degrees) relative to one another in the particle/antiparticle's center-of-mass frame. But what direction will those photons pick? North/South? East/West? Up/Down? Anything in between? It's entirely random.

Particle-antiparticle annihilation will produce two photons of equal energy in opposite directions. . [+] But which direction that will be is completely random.

Every interaction between two particles in the Universe has this quantum indeterminism, at some level, inherent to it. Every particle has an inherent uncertainty to both its position and momentum, and when two of them interacts, that uncertainty propagates into the final position and momentum, too. We have a lot of different ways to try and understand this indeterminism, many of which are equally valid.

The idea of parallel Universes, as applied to Schrödinger's cat.

These interpretations of quantum mechanics cannot be distinguished from one another, and include ideas like wavefunction collapse (where an observation triggers the collapse of the wavefunction), an ensemble approach to possible outcomes (where all outcomes are possible, and the Universe selects one when an observation is made), and the many-worlds approach, where all possible outcomes do occur in some Universe, but we only have the one Universe to observe.

The multiverse idea states that there are infinite numbers of Universes like our own, and infinite . [+] ones with differences.

This last one has a fantastic consequence, if true: there must exist a number of parallel Universes that's so great, it approaches infinity as time goes on. There are some 10^90 particles in the observable Universe, which has been around for 13.8 billion years since the Big Bang, and each particle has undergone anywhere from millions of interactions to many quadrillions (or more) over that time. The number of possible outcomes is ridiculously huge -- a number greater than (10^90)! -- but that doesn't mean the many-worlds approach is ridiculous. In fact, there are a number of ways in which it could be exactly true.

The observable Universe might be 46 billion light years in all directions from our point of view, . [+] but there's certainly more, unobservable Universe, perhaps even an infinite amount, just like ours beyond that.

Frédéric MICHEL and Andrew Z. Colvin, annotated by E. Siegel

1.) The Universe, of which our observable Universe is a small part, was born infinite. No matter how many particles we have in our Universe, no matter how arbitrary their initial configurations and no matter how many possible outcomes their interactions could have given rise to, that number will still be finite. But the Universe could have been born infinite! Beyond the stars, galaxies, matter and energy that we can see, we have every reason to believe that there is more "Universe" just like our own, and that it's simply not observable to us due to the fact that the speed of light and the age of the Universe (since the Big Bang) are both finite. If there's an infinite amount of Universe like this, then the exact configuration starting off our Universe occurred an infinite amount of times, and everything that was ever possible happened somewhere.

Inflation set up the hot Big Bang and gave rise to the observable Universe we have access to, but we . [+] can only measure the last tiny fraction of a second of inflation's impact on our Universe.

Bock et al. (2006, astro-ph/0604101) modifications by E. Siegel

2.) Our Universe was born finite, but there were an infinite number of them born. The Big Bang was not the very beginning of everything, as we once thought, but was merely the birth of our observable Universe. It was the first moment that our Universe could be described as hot, dense, full of matter/antimatter/radiation, and simultaneously expanding and cooling. This happened a finite amount of time ago -- 13.8 billion years -- and was preceded by a period of cosmic inflation. Inflation creates an exponentially growing spacetime, which means, if it occurred for an infinite amount of time to the past, could have created an infinite number of finite Universes, one of which contains ours.

Even though inflation may end in more than 50% of any of the regions at any given time (denoted by . [+] red X’s), enough regions continue to expand forever that inflation continues for an eternity, with no two Universes ever colliding.

3.) Our Universe was born finite, there are a finite number of Universes, but there are enough of them around that all possible outcomes still occur. This is the trickiest case of all, because nothing -- not even exponentially-growing, inflating spacetime -- grows as fast as the number of possible quantum outcomes for the Universe. But a big enough, possibility-rich enough multiverse will have created a Universe with identical initial conditions to our enough times that all the possible outcomes to date have been realized somewhere. This will change, given enough time as interactions continue and quantum systems evolve, we will eventually see the number of possibilities surpass the number of Universes available to realize all of them.

A representation of the different parallel "worlds" that might exist in other pockets of the . [+] multiverse.

Somewhere, the Nazis won World War II somewhere, Hillary Clinton is president somewhere, humans have driven themselves to extinction somewhere, we've achieved world peace. We still have just the one Universe, though, and still have no prospects for gathering information outside of what's observable to us. But if the Universe was born infinite, if the state that gave rise to it existed for an infinite amount of time, or we simply created enough pocket Universes for these parallel Universes to exist today, then they're real. And they could be real if any of these three possibilities are true there are three different paths to success. But until we have some way of testing it, we have no way of knowing what the ultimate truth of the matter is, and whether parallel Universes truly are real.