СТО и расширение Вселенной

[markal]

Пусть в ИСО покоятся жесткие шары, имеющие одинаковую массу. Шары касаются друг друга, а их центры расположены на одной прямой. Расстояние между центрами крайних шаров равно L. Гравитационным взаимодействием между шарами пренебрегаем.
Пусть к центрам шаров одновременно прикладываются равные силы в направлении линии, соединяющей центры шаров.
Тогда шары начинают одновременно двигаться равноускоренно и, поскольку уравнения их  равноускоренного (гиперболического) движения одинаковы, расстояние L  в процессе движения не меняется.

Однако скорость шаров увеличивается, и поэтому они испытывают все большее и большее лоренцево сокращение. Значит, покоящийся наблюдатель увидит, что шары перестали касаться друг друга, и расстояние между ними растет.
Но касание либо его отсутствие — факт абсолютный. Следовательно, и ускоренный наблюдатель (покоящийся на шаре) увидит, как шары удаляются друг от друга.

В силу принципа эквивалентности наблюдатель на шаре покоится в однородном гравитационном поле. Значит, в однородном гравитационном поле объекты, не связанные между собой никакими силами, удаляются друг от друга в направлении вектора поля. Наблюдатель на шаре вправе интерпретировать такое удаление шаров друг от друга как расширение пространства в направлении вектора поля.

Можно предположить, что и расширение Вселенной имеет только что описанную кинематическую природу, а не является результатом динамических процессов Большого Взрыва. Правда, в рассмотренном примере нам известны начальные условия: одновременное воздействие сил на шары. Так что анализ Большого Взрыва есть, по-видимому, выяснение условий начального возникновения гравитации во Вселенной.

Некоторые фантазии на эту тему можно прочесть по адресу:
http://zhurnal.lib.ru/a/alesker_m/bigdoc.shtml 


Марк

[polar]

ПРи космологических рассуждения следует очень осторожно пользоваться СТО. ТАм все-таки ОТО.
http://www.astronet.ru:8100/db/msg/1194830

[markal]

ПРи космологических рассуждения следует очень осторожно пользоваться СТО. ТАм все-таки ОТО.
http://www.astronet.ru:8100/db/msg/1194830

У меня это учтено. Где это Вы обнаружили неточности или умолчания?
 СТО прекрасно "понимает", как движется ускоренный объект.

Марк

[markal]

ПРи космологических рассуждения следует очень осторожно пользоваться СТО. ТАм все-таки ОТО.

Спасибо за ссылку. Вкратце ознакомился. Найду время, изучу обстоятельно.

Навскидку хочу заметить, что " при космологических рассуждения" следует очень осторожно пользоваться не только СТО, но и ОТО.
Прежде всего, потому, что ОТО в локальных областях есть СТО плюс принцип эквивалентности. Наиболее внимательным следует поэтому быть там, где анализируются интегральные характеристики пространства-времени (на больших расстояниях). А это именно случай, рассматриваемый в Вашей работе.

Чтобы не быть голословным, приведу пример, где следует быть особенно внимательным.
Вы говорите, что "скорость убегания (галактик) является не свойством источника, а свойством точки в пространстве".
Хотелось бы знать, каким образом измеряется "скорость точки в пространстве" без привязки этой точки к материальному объекту? По-видимому, речь идет о точке, являющейся элементом математической модели пространства. Но в таком случае (без конструктивной процедуры измерений) впасть в заблуждение очень легко.
Даже в простейшем случае СТО, говоря о точках пространства, можно подчас высказывать сомнительные утверждения.
В связи с этим напомню, что и великий Эйнштейн, дискутируя с Бором по поводу физической реальности, однажды ошибся, говоря о точках пространства. Вот, что он сказал: "Никто, например, не сомневается в том, что центр тяжести Луны в некоторый наперед заданный момент времени занимает вполне определенное положение даже в том случае, если нет никакого (реального или потенциального) наблюдателя".
На самом деле я сомневаюсь, потому что никакого конкретного местоположения объекта безотносительно к какой-нибудь системе отсчета не существует.
Можно показать, что отношение координат x1/x2 центра Луны для двух инерциальных систем отсчета S1 и S2 (в момент нахождения наблюдателей, покоящихся в этих системах, в одной точке) равно квадратному корню из выражения (c^-v1^)/(c^-v2^), где
 
х1 - координата центра Луны в системе S1
х2 - координата центра Луны в системе S2
V1 - скорость Луны относительно системы S1
V2 - скорость Луны относительно системы S2
с^ - квадрат скорости света в вакууме.

Это отношение равно единице лишь в тривиальных случаях, когда координаты центра Луны в обеих системах равны нулю или когда системы отсчета совпадают. Так что положение центра тяжести Луны для разных наблюдателей находится, вообще говоря, в разных точках пространства.

Марк

[nanoworld]

А как релятивисты объясняют изменившуюся оценку возраста видимой Вселенной с 15 млрд. до 78 млрд. лет?

http://www.inauka.ru/news/article46991.html

Цитата: Ученые рассчитали, что размер Вселенной не может быть меньше 78 млрд. световых лет.

Кушелев: -Когда "Учёные считали", что размер Вселенной ~15 млрд. св. лет, то по моей оценке размер видимой Вселенной превышает 1000 млрд. св. лет.

Учитывая, что за 10 лет расчётное значение учёных возросло в 5 раз, можно ожидать, что ещё лет через 10 "учёные рассчитают" 1000 млрд. св. лет. Логично?

Что же касается ТО, то

***
Нетрудно догадаться, что стоячая акустическая волна будет сокращаться только на палубе, где есть ветер. Но там не выполняется принцип относительности (мух сдувает). ПО выполняется в каюте (мух не сдувает), но в каюте нет Лоренцевых сокращений.

Подробности: http://www.membrana.ru/forum/unknown.html?page=24&parent=1052231128

[farvam]

А как релятивисты объясняют изменившуюся оценку возраста видимой Вселенной с 15 млрд. до 78 млрд. лет?

  Они как правящая партия до недавнего времени. Если проблему не замечать, то ее как бы и нет, а там глядишь и "рассосется".

[AAV]

А как релятивисты объясняют изменившуюся оценку возраста видимой Вселенной с 15 млрд. до 78 млрд. лет?

   

Размер Вселенной составляет минимум 156 миллиардов световых лет. К такому выводу пришли ученые, проведя новые расчеты движения световых частиц в космосе.
Как известно, возраст нашей Вселенной составляет 13,7 миллиардов лет. Таким образом, свет, который доходит до нас от самых дальних галактик, "путешествует" в космосе более 13 миллиардов лет.
Но в действительности с самого начала, со времен Большого Взрыва, Вселенная продолжает непрерывно расширяться. "Всего" через миллион лет после Большого Взрыва наша Вселенная была в тысячу раз меньше, чем сейчас, сообщае CNN.
"Все расстояние, которое свет преодолел в молодой Вселенной, нужно увеличить, учитывая расширение Вселенной, - объяснил Нейл Корниш, астрофизик из Государственного университета Монтаны.
Как сообщил астрофизик, вследствие того, что Вселенная постоянно и очень быстро расширяется, фотонам света приходится преодолевать гораздо больший путь, компенсируя это расширение.
Точка, из которой 13 миллиардов лет назад отправился в свой путь фотон, который сейчас достигает Земли, удалена от планеты на 78 миллиардов световых лет. Условно принимая нашу планету за точку отсчета и "центр", можно сказать, что это расстояние составляет радиус Вселенной, а ее диаметр вдвое больше, то есть 156 миллиардов световых лет.
В новом исследовании ученые основывались на анализе данных первичной радиации. Кроме расчетов размеров Вселенной, они пришли к выводу, что существует странное космическое явление, сравнимое с "залом зеркал", которое приводит к тому, что объект видится сразу с двух сторон.
Ученые полагают, что благодаря этому эффекту есть возможность заглянуть в глубины космоса и увидеть нашу планету в ее ранней юности.

[Хартиков Сергей]

Неужели можно серьезно относиться к сообщениям средств массовой информации на научную тему (пусть даже таких уважаемых как CNN)? Неужели Вы не знаете, как делаются такие статьи и передачи? Журналисту редакция дает задание, он идет в ближайший университет или научный центр и на коленях просит кого-нибудь что-нибудь рассказать. Ну, ему и рассказывают чью-нибудь идею, весьма далекую от детальной проработки...

[Дрюша]

Действительно, и разные времена мне приходилось встречать разные оценки… Было время, когда большинством авторов научно-популярных книг и статей (не знаю, как это соотносится с мэйнстримом в большой науке, но это не одно и то же)  Вселенная считалась замкнутой. Потом стала модной идея о плотности, точно равной критической… Модель открытой (бесконечной в пространстве) Вселенной почему-то обсуждалась не очень охотно, хотя по наблюдательным данным всегда лучше соответствовала именно она. Оценки возраста Вселенной тоже встречались разные. Там бывало и 10, и 15, и 20 млрд.лет… (хотя, известны объекты – конкретные звёзды и шаровые скопления возраст которых оценивается в 13-14 млрд. лет, значит, Вселенной уже не 10) Но мне попадались некоторые оценки, удлинняющие его до 200 млрд. лет (кстати, они связяаны с возможным учётом космологической постоянной и ускоренного расширения Вселенной, а недавно, вроде как, этот лямбда-член и факт ускоренного расширения был установлен с достоверностью 97-98%), но это, опять же – «предел». То есть, то, что можно получить, находясь в пределах той точности (вернее, неточности), с которой были известны плотность вещества, постоянная Хаббла, космологическая постоянная и т.д. Если скомбинировать все предельно допустимые величины, тенденциозно выбранные для удлиннения или укорочения возраста Вселенной… Так что, и 20, и 78 млрд. лет вполне укладываются в этот пресловутый диапазон «возможных» оценок (который я считаю от 15 до 200 млрд. лет). Таковы уж неточности наших знаний. Всякие там «усреднённые» и «средневероятные» оценки на самом деле не являются истинными и точно измеренными значениями.

Далее. Когда речь идёт о сверхбольших расстояниях, то тут важно точно указать, о каких именно расстояниях  идёт речь (в каких координатах, в чьей метрике они указываются). Можно выбрать частную точку зрения «нашей» (сопутствующей нам) системы отсчёта, которую можно условно считать инерциальной (в силу принципа эквивалентности). Но можно выбрать сетку «космологических координат», которая не соответствует никакой ИСО или даже ускоренной СО, но для каких-то целей может быть по-своему удобна. Если незаметно подменять понятия (шулерский приёмчик), то тут можно много чего получить. Но на самом деле…

Если взять «космологические координаты», которые привязаны к веществу и координатная сетка расширяется вместе с веществом (вещество в ней в среднем покоится), а время в каждой «точке» отсчитывается от БВ по часам сопутствующей системы координат (которая эквивалентна ИСО), в которых под «расстоянием» между двумя «одновременными» точками в пространстве понимается интегральная сумма всех длин бесконечно малых элементов кратчайшего пути (расстояний между бесконечно близкими точками), взятых в единицах длины по понятиям СО (ИСО), сопутствующей данному элементу пути… Надо ли говорить, что элементы оного пути (точки и бесконечно малые отрезки, стстоящие из этих точек) берутся «одновременными» по критерию «мировой одновременности», то есть, по критерию одинакового времени, прошедшего с момента БВ, измеренного по часам сопутствующей СО (ИСО). Такая «одновременность» не является одновременностью с точки зрения какой-либо СО («И» или не «И»). И тем более, такое понятие «расстояния» не является результатом измерения расстояния ни по одной СО, а тем более ИСО, не соответствует никаким наблюдениям, а получается только вычислением. Но если условиться и ПРИНЯТЬ такие понятия расстояния, то по самой вероятной модели (критической или «открытой» Вселенной, т.к. «замкнутая» уже не в моде) размеры Вселенной – БЕСКОНЕЧНЫ. Разумеется. Скорость изменения этого условного «расстояния» не имеет ничего общего с понятием ОТНОСИТЕЛЬНОЙ СБОСТВЕННОЙ СКОРОСТИ, на которую СТО накладывает ограничение (V<c). Тут, кстати, вполне возможна и плоская метрика, и всё такое.

Но для некоторых целей пользоваться этой “мировой системой координат” может оказаться удобно. Ясно, понятно, универсально… Но СТО тут неприменима. Потому что она просто НЕ ПРО ЭТИ КООРДИНАТЫ. И всё тут. И без ьолку искать какие-то связи и параллели. А подменять понятия, в которых формулируется СТО с этими понятиями – это просто шулерство. Или ошибка.

Но это могут знать серьёзные учёные. Для них это само собой разумеется. Настолько разумеется, что они это даже не оговаривают. В своей среде они принимают всё по умолчанию. Авторы научно-популярных книжек и статей могут уже упустить это из виду. Хотя, первые могут наивно отнести их к “своей среде”, будто бы для них всё это тоже само собой разуметься. А для них может и не разуметься. Или они тоже будут наивно думать, будто бы читателю всё это тоже абсолютно ясно и само собой разумеется. А для него – на самом деле, уж точно ничего не разумеется. К тому же, формулировки авторов могут быть довольно косноязычными… А объём журнальной статьи или брошюры не позволяет начинати с самых азов и оговаривать все эти скучные вещи… И тут концов уже не найдёшь. И виноватых, вроде бы, нет… Отсюда и возникают такие непонятки.

[farvam]

Вселенная считалась замкнутой. Потом стала модной идея о плотности, точно равной критической… Модель открытой (бесконечной в пространстве) Вселенной почему-то обсуждалась не очень охотно, хотя по наблюдательным данным всегда лучше соответствовала именно она.

  Наука астрофизика  попадает под влияние разных, модных течений и здесь ничего не поделать. Истина  ведь не известна вот и происходят "шараханья " из стороны в сторону.

Таковы уж неточности наших знаний. Всякие там «усреднённые» и «средневероятные» оценки на самом деле не являются истинными и точно измеренными значениями.

  С этим трудно не согласиться. Но ошибочными могут быть не только измеренные значения чего либо. Согласитесь, далеко не все безоговорочно исповедуют БВ, не все там безоблачно.

[bob]

Пусть в ИСО покоятся жесткие шары, имеющие одинаковую массу. Шары касаются друг друга, а их центры расположены на одной прямой. Расстояние между центрами крайних шаров равно L. Гравитационным взаимодействием между шарами пренебрегаем.
Пусть к центрам шаров одновременно прикладываются равные силы в направлении линии, соединяющей центры шаров.
Тогда шары начинают одновременно двигаться равноускоренно и, поскольку уравнения их  равноускоренного (гиперболического) движения одинаковы, расстояние L  в процессе движения не меняется.

Однако скорость шаров увеличивается, и поэтому они испытывают все большее и большее лоренцево сокращение. Значит, покоящийся наблюдатель увидит, что шары перестали касаться друг друга, и расстояние между ними растет.
Но касание либо его отсутствие — факт абсолютный. Следовательно, и ускоренный наблюдатель (покоящийся на шаре) увидит, как шары удаляются друг от друга.

В силу принципа эквивалентности наблюдатель на шаре покоится в однородном гравитационном поле. Значит, в однородном гравитационном поле объекты, не связанные между собой никакими силами, удаляются друг от друга в направлении вектора поля. Наблюдатель на шаре вправе интерпретировать такое удаление шаров друг от друга как расширение пространства в направлении вектора поля.

Можно предположить, что и расширение Вселенной имеет только что описанную кинематическую природу, а не является результатом динамических процессов Большого Взрыва. Правда, в рассмотренном примере нам известны начальные условия: одновременное воздействие сил на шары. Так что анализ Большого Взрыва есть, по-видимому, выяснение условий начального возникновения гравитации во Вселенной.

Некоторые фантазии на эту тему можно прочесть по адресу:
http://zhurnal.lib.ru/a/alesker_m/bigdoc.shtml 

Уважаемый Марк, зрительно, "покоящийся наблюдатель" сокращения шаров не увидит. См. "Эйнштейновский сборник". Так что парадокс иллюзорен.

[Che]

Однако скорость шаров увеличивается, и поэтому они испытывают все большее и большее лоренцево сокращение. Значит, покоящийся наблюдатель увидит, что шары перестали касаться друг друга, и расстояние между ними растет.

Если Вы, находясь в рамках СТО, внимательнее посмотрите на формулу Лоренцева сокращения  L'=L*(1-(v/c)²)^1/2 и учтёте, что в двигающейся системе отсчета НИЧЕГО не происходит (ибо в ней все неподвижно), то Вы увидите, что в системе неподвижного наблюдателя длина двигающегося отрезка больше длины такого же неподвижного отрезка. А не МЕНЬШЕ. Но растет одинаково - и для расстояния между шарами, и для радиуса шаров.

Но касание либо его отсутствие — факт абсолютный. Следовательно, и ускоренный наблюдатель (покоящийся на шаре) увидит, как шары удаляются друг от друга.

Вот именно, если шары касаются при разгоне, то они касаются в любой системе отсчета.
Поэтому Расширение Вселенной увеличением скорости в СТО не объяснить.

В силу принципа эквивалентности наблюдатель на шаре покоится в однородном гравитационном поле. Значит, в однородном гравитационном поле объекты, не связанные между собой никакими силами, удаляются друг от друга в направлении вектора поля. Наблюдатель на шаре вправе интерпретировать такое удаление шаров друг от друга как расширение пространства в направлении вектора поля.

Удаление шаров было бы, если бы их радиус увеличивался в меньшей степени, чем расстояние между ними.
К тому же Как Вы обясните трехмерное расширение, если  у Вас шары"удаляются друг от друга в направлении вектора поля"

Уважаемый Марк, внимательнее относитесь к теорим и их интерпретациям.

[bob]

Да, спасибо, Che.

[Diletant]

Неправда ваша дяденьки. L со штришком - собственная (в системе стержня) длинна. Летящая стрела короче прилетевшей.

[Che]

Неправда ваша дяденьки. L со штришком - собственная (в системе стержня) длинна. Летящая стрела короче прилетевшей.

Позвольте Вас спросить, на каком основании Вы это утверждаете?

[bob]

Он прав в том смысле, что при измерении она короче

[Spin]

Летящая мимо наблюдателя стрела действительно будет выглядеть для него короче (чем в него вонзившаяся :-)). В любом случае начальный посыл с шарами не понятен. Ув. markal, вы считаете, что шары испытают лоренцево сокращение, а расстояния между ними нет?

[8257]

В какой-то статейке проскочила такое высказывание 70% явлений во вселенной приходится объеснять тёмной материей и тёмной энергией - двумя явлениями о природе которых мы ничего не знаем. Так что о каких бы прикидках нам не говорили, вполне может оказаться, что реальность от расчётов отличается, скажем, в 13 раз.
100% лишь то, что наша физика на больших расстояниях нас подводит всё чаще и чаще.

[Che]

Он прав в том смысле, что при измерении она короче

Тогда мы идем и к Вам!   

Вов, Spin, какова Ваша аргументация?

Моя аргументация (в рвмках СТО):
Движущийся относительно меня стержень в свой СО неподвижен. Его длина там L' и на нее не влияет, с какой скоростью я двигаюсь в ней. Поэтому L' - постоянна. Но в моей СО стержень может двигаться с разной скоростью V, поэтому его длина L, измеряемая в моей СО, зависит от скорости.
С учетом этого и формулы L=L'/(1-(V/c)²)^1/2 получаем, что L возрастает с ростом  V.

Я умолчу, что ни увеличения, ни уменьшения длины материального тела до сих пор не зарегистрировано.

[Spin]

"С учетом этого и формулы L=L'/(1-(V/c)2)1/2 получаем..."

Ошибочка ваша. Формулка-то не такая совсем: L=L'*(1-(V/c)^2)^1/2. Посмотрите повнимательнее преобразования Лоренца и учтите, что измерение длины (т.е. координат концов стрелы) в СО неподвижного наблюдателя должно происходить ОДНОВРЕМЕННО. Это важно. Отсюда и ошибка.