О горизонте видимости

[Teodat]

  Сунулся я было в другую тему со своим вопросом , и  , естественно , его почти никто не заметил - у людей был жаркий диспут о бесконечности Вселенной.Поэтому решился вынести его в отдельную тему.

В космологии встречается понятие горизонт видимости. Насколько я понял , что это такое : скорость расширения Вселенной меньше скорости света , и со временем в нашем поле зрения появляются все новые объекты.
Приведу слова И.Д. Новикова , "Эволюция Вселенной".1990.
 "Области Вселенной , лежащие за горизонтом , сегодня принципиально не наблюдаемы.Мы не можем увидеть более далекие галактики : какими бы телескопами мы не обладали, свет от галактик за горизонтом просто не успел до нас дойти. Красное смещение света неограничено возрастает ,когда излучающий объект лежит ближе и ближе к горизонту. На самом горизонте оно бесконечно. Таким образом , мы можем видеть конечное число звезд и галактик во Вселенной."

Что-то я не понял. Мы же видим фоновое реликтовое излучение , которое идет с "самого начала Вселенной" ( z=1000-1500 вроде ).Т.е. о каком горизонте видимости  с новыми объектами может идти речь , о каких галактиках, пока в принципе не видимых , если даже реликтовое излучение , т. е. эпоха , когда вещество находилось в виде плазмы , находится в поле нашего зрения ?Не понятно.
 
На что получил ответ Космоса 14.12.2005 .
    
Хочу немного подправить Teodat: "скорость расширения Вселенной меньше скорости света" Наскока я знаю, наоборот скорость света несоизмеримо меньше скорости расширения вселенной, так как скорость расширения вселенной в тысячи или миллионы раз больше скорости света, при этом нет разногласий с теорией относительности. Как известно теория относительности запрещает движение тел в пространстве со скоростью большей скорости света, но так как в случае расширения вселенной не происходит движения тел (расширяется тока пространство) то и разногласий с ТО не возникает.
То что красное смещение тем больше, чем дальше находятся объекты в конечном итоге приведёт к тому что наиболее удалённые объекты будут наблюдаться преимущественно в инфракрасном диапазоне или даже радиодиапазоне, но всё же наблюдать их можно, проблема тока в том, что чем дальше наблюдаемый объект тем он моложе, думаю все знают почему, поэтому его будет сложнее идентифицировать, то есть нам будет мало известно о характере излучения этого объекта, соответственно будет велика погрешность в оценке расстояния по красному смещению. То есть получается что чем дальше объект тем больше погрешность в измеренном расстоянии, то есть если мы и обнаружим объект находящийся на бесконечном расстоянии (всего лишь "если"), то погрешность измерения тоже будет бесконечно большой и соответственно опять же нельзя будет утверждать о бесконечности этого расстояния...
   
На что я ответил
Если бы это было так , то реликтовое излучение никогда бы не дошло до нас ( из-за разницы скоростей это в принципе не возможно , у любых электромагнитных волн V=300 000 км\ч , пусть оно воспринимается в диапазоне радиоволн из-за красного смещения , все равно оно дошло до нас именно с такой скоростью).Вы , наверное , путаете с теорией инфляции , там скорость расширения первичного вакуума действительно огромадная.
 Так как же быть с горизонтом видимости ?
 
 Может кто чего подскажет ?

[vika vorobyeva]

Расскажу, как я это понимаю.
Когда мы наблюдаем все более и более удаленные объекты, мы видим их, во-первых, со все большим и большим красным смещением, во-вторых, все более и более молодыми. Наиболее удаленные объекты мы видим такими, какие они были всего несколько сотен миллионов лет после Большого Взрыва. Если мы посмотрим еще дальше, мы упремся взглядом в те времена, когда никаких отдельных объектов не было, а был раскаленный непрозрачный газ с температурой 3-4 тыс. градусов, который заполнял Вселенную спустя примерно 1 миллион лет после Большого Взрыва. Еще дальше мы посмотреть не можем - дальше среда непрозрачна для света.
Иначе говоря, "на горизонте" мы видим горячий газ, наполнявший Вселенную на заре ее существования. Температура этого газа - несколько тысяч градусов, он непрозрачен, как непрозрачна поверхность звезды. Но поскольку мы наблюдаем этот газ с красным смещением порядка тысячи, он кажется нам холодным с температурой около 3К. Это и есть реликтовое излучение
Попросту говоря, нашему взгляду доступно пространство, очерченное сферой, откуда приходит реликтовое излучение. В этой сфере конечное количество галактик и прочих объектов. Это и есть наш практический "горизонт видимости".

[taurus]

Хорошо сформулировано!

Получается, мы сидим в самом центре пузыря внутри раскаленного газа... или даже так: "в центре пузыря внутри раскаленной собственными родами Вселенной" 

[vika vorobyeva]

Верно
На всякий случай уточню, что любая другая точка в Вселенной также сидит в центре такого же пузыря, и наблюдатели из далекой-далекой галактики (которая - для нас - еще только формируется из того газа, тепловое излучение которого мы видим как реликтовое) видят нашу Галактику как аналогичное облако газа, испускающее к ним реликтовое излучение.

[Teodat]

Спасибо , кажется , понял  .
Уж больно я геоцентричен , надо быть поотносительней.
Но назревает следующий вопрос : а как же быть с краем Вселенной.Вроде по теории инфляции она увеличилась в 10 в страшной степени , но все равно в конечное число раз .Т. е. она не бесконечна , и вроде сейчас говорят , что её кривизна равна 0 ; т. е. как я понимаю , пространство не замкнуто само на себя. Т. е. должен быть край ?

[T101]

Границы нет. Однако "объем" конечен. Т.е. вы никогда не дойдете до "края света", хотя объем пространства конечен и исчислим. Простейшая аналогия: жук, ползающий по поверхности шара. Для него нет границы, однако площадь вполне конечна и исчислима.

[Маска]

Все же поясните-границы НЕТ или мы просто не в состоянии ее достич ? Ну к примеру - горизонт (Земной) мы видим ,но сколько бы мы к нему не приближались ,он все равно останется недостижим.И все же поверхность у Земли имеется.Так вот мой вопрос - есть ли "поверхность" у Вселенной

[T101]

Мы видим горизонт у Земли потому как мы - все же трехмерные существа. Для двухмерного создания, живущего в сфере, границы нет.

[Teodat]

Мне кажется аналогия со сферой неудачна.На ее поверхности можно создать систему отсчета и легко убедиться , что она конечна.
В искривленном пространстве , вроде так и есть : вылетев из точки , можно вернуться в неё с противоположной стороны .Но ведь кривизна Вселенной сейчас считается =0.

[Stepa]

Уважаемая Вика!

Все правильно - это как бы физическая причина невидимости. Поверхность последнего рассеяния - оно так называется.

Но есть и кинематически-геометрическая причина.

Смысл ее в том, что если Вселенная расширяется ускоренно, то есть конечное расстояние, у которого бесконечное красное смещение.
Если она расширяется равномерно, то такого явления не наблюдается.

P.S.Решите такую задачку: два очень маленьких червяка сидят на бесконечно длинной резинке и ползут по ней со скоростями V1 и V2. Расстояние между ними - l. Резинку начинают растягивать по некоторому закону 1+at+bt^2. Через какое время они встретятся?

[Teodat]

Степе
Вселенная расширяется ускоренно не с самого начала , а с какого-то момента времени (~ 6 млрд.лет назад ).До того она расширялась с замедлением.

[Stepa]

Какая сила поменяла знак второй производной?

[Karen]

Мне кажется аналогия со сферой неудачна.На ее поверхности можно создать систему отсчета и легко убедиться , что она конечна.

А если Вы были двухмерное существо на поверхность этого шара, Вам было бы возможно определить трехмерную кривизну? Думаю что было бы так, как у нас--с размером константа Хаббла и т.д. Нелегко.

В искривленном пространстве , вроде так и есть : вылетев из точки , можно вернуться в неё с противоположной стороны .Но ведь кривизна Вселенной сейчас считается =0.

Сейчас кажется что математика указывает в то направление (кривизна=0), но с откровением инфляции, наша концепция образа вселенной становилась всего больше сложной. Мы не должны быть слишком много уверенными в наших выводах до того, что мы больше понимаем об инфляции и своих последствиях.

[ущеко]

Karen
"Думаю что было бы так, как у нас--с размером константа Хаббла и т.д. "


Почему эта константа указывает на искривленность, и что там под "т. д."?

[ущеко]

Расскажу, как я это понимаю.
Когда мы наблюдаем все более и более удаленные объекты, мы видим их, во-первых, со все большим и большим красным смещением, во-вторых, все более и более молодыми. Наиболее удаленные объекты мы видим такими, какие они были всего несколько сотен миллионов лет после Большого Взрыва. Если мы посмотрим еще дальше, мы упремся взглядом в те времена, когда никаких отдельных объектов не было, а был раскаленный непрозрачный газ с температурой 3-4 тыс. градусов, который заполнял Вселенную спустя примерно 1 миллион лет после Большого Взрыва. Еще дальше мы посмотреть не можем - дальше среда непрозрачна для света.
Иначе говоря, "на горизонте" мы видим горячий газ, наполнявший Вселенную на заре ее существования. Температура этого газа - несколько тысяч градусов, он непрозрачен, как непрозрачна поверхность звезды. Но поскольку мы наблюдаем этот газ с красным смещением порядка тысячи, он кажется нам холодным с температурой около 3К. Это и есть реликтовое излучение
Попросту говоря, нашему взгляду доступно пространство, очерченное сферой, откуда приходит реликтовое излучение. В этой сфере конечное количество галактик и прочих объектов. Это и есть наш практический "горизонт видимости".

Расскажу и я, как это понимаю...

Сжимается Вселенная, и сжимается со скоростью света(математически сторогое определение скорости света, как скорости сжатия).
Скорость сжатия замедляется.
Эффекты - 1. красное смещение,
2. увеличение с течением времени красного смещения,

(придумывают теорию на сей счет под названием теория инфляции)

3. Уменьшение силы гравитационного взаимодействия, как результат видимый парадокс слишком быстого вращения звезд в галактиках,

(придумывают теорию на сей счет под названием теория темной, иначе скрытой,  материи)

4. Видимое увеличение растояний, (парадокс расширения, при сжатии)
далее не продолжаем,  либо сотрут, либо пошлют, а ежели не это, то проигнорируют...

[Karen]

Karen
"Думаю что было бы так, как у нас--с размером константа Хаббла и т.д. "


Почему эта константа указывает на искривленность, и что там под "т. д."?

Извините за английский. Я не эксперт в этом и не знаю русские слова. Цитата от http://pancake.uchicago.edu/~carroll/encyc/

"The average energy density in the universe rho is often expressed in terms of the DENSITY PARAMETER omega, defined by omega = 8 pi G/3H²c²)rho, where H is the Hubble constant. The density parameter is directly related to the spatial curvature; space is negatively curved for omega < 1, flat for omega = 1, and positively curved for omega > 1. We may decompose the density parameter into a sum of contributions from different sources of energy; we therefore speak of the density parameter for matter, omega_M  for the cosmological constant, omega_lambda, and so on."

[Митрофанов Павел]

...если Вселенная расширяется ускоренно, то есть конечное расстояние, у которого бесконечное красное смещение...

    Уважаемый Stepa, не поможете ли найти верный ответ на один вопрос?  Излучение некоторого источника распространяется в пространстве, расширяющемся ускоренно. В некоторой конкретной точке пространства, удаленной от наблюдателя на расстояние меньшее чем упомянутое Вами «конечное»  расстояние, длина волны этого излучения равна некоторой конечной величине. Удаленность источника излучения от рассматриваемой точки пространства нам не известна. Но, повторюсь, нам точно известно, что длина волны излучения не бесконечно большая, а имеет некоторую конечную величину, а так же то, что расстояние от рассматриваемой точки пространства до наблюдателя меньше «конечного» расстояния.
    Вопрос: Какой из приведенных вариантов развития событий случится, когда излучение достигнет наблюдателя?
    1. Длина волны излучения возрастет до некоторой конечной величины. Красное смещение не будет бесконечно большим.
    2. Длина волны излучения возрастет бесконечно. Красное смещение будет бесконечно большим.
    3. Ничего определенного сказать нельзя.

[Stepa]

Вариант 3.

Если грубо, нас горб той волны, которую мы меряли "недалеко", просто не достигнет нас.

[Митрофанов Павел]

   Уважаемый Stepa, спасибо.  Но Ваш ответ поставил еще один вопрос, потому что из Вашего ответа логически  вытекает следующее: в излучении, распространяющемся  в расширяющемся  пространстве помимо изменения (увеличения) длины волны излучения,  изменяется еще какой-то физический параметр этого излучения. Причем приращение длины волны должно быть функционально связано с приращением (изменением) этого параметра.  Что же это за параметр?
   Спасибо. 

[Sandra]

Расскажу и я, как это понимаю...

Сжимается Вселенная, и сжимается со скоростью света(математически сторогое определение скорости света, как скорости сжатия).
Скорость сжатия замедляется.
Эффекты - 1. красное смещение,
2. увеличение с течением времени красного смещения,

(придумывают теорию на сей счет под названием теория инфляции)

Не понимаю, если Вселенная сжимается, то смещение должно быть "фиолетовое", нет?