Темная энергия и эффект Казимира

Аватар пользователя bom100

Когда 20 лет назад выяснилось, что расширение Вселенной ускоряется, ученые представили этому полное, простое и проверяемое объяснение. Но по мере того, как поступало все больше и больше данных из экспериментов и наблюдений, причина существования темной энергии – предположительно, причины этого ускорения – оставалась неуловимой. Хотя технически она эквивалентна «космологической постоянной» (или энергии, присущей самому пространству), нет никакого способа вывести ее величину. Но если вспомнить, что помещение определенных форм материи в пустое пространство меняют силы, действующие на эту материю, возможно, и темная энергия возникает по очень простому принципу: оттого, что в нашей Вселенной вообще существует материя как таковая.

 

0-2q6o-Yao34bjIFq3--650x366.jpg

Карта кластеризации галактик в нашей Вселенной. Наличие этих структур может объяснить присутствие и силу темной энергии целиком и полностью

Большинство сил и явлений имеют истоки, которые легко обнаружить. Два массивных объекта испытывают силу гравитации из-за того, что пространство-время искривляется из-за наличия материи и энергии. Вселенная расширилась, поскольку у нее есть своя история изменений плотности энергии во Вселенной и первоначальные условия расширения. И все частицы во Вселенной взаимодействуют определенным образом из-за вполне известных правил квантовой теории поля и обмена векторных бозонов. От самых маленьких субатомных частиц до самых больших масштабов действуют одни и те же силы, которые движут бозонами и галактиками.

0-8S7amWJDFUE13Tru--650x605.gif

Сильное взаимодействие, которое появляется из-за наличия «смены цвета» и обмена глюонов, удерживает ядра атомов вместе

 

Даже самые загадочные явления в своей основе хранят объяснения, которые хорошо понятны. Мы не знаем, почему во Вселенной больше материи, чем антиматерии, но знаем, что условия, которые нам для этого нужны, ­– нарушение барионного числа, С и СР-нарушение – имеют место. Мы не знаем, какова природа темной материи, но ее общие свойства, где она находится и как кластеризуется, все это хорошо понятно. Мы также не знаем, сохраняют черные дыры информацию или нет, но понимаем конечное и начальное состояние этих объектов, а также и то, как они рождаются и что происходит с их горизонтами событий со временем.

0-dPqzw6gbmeUlmt0--650x520.jpg

Иллюстрация черной дыры и ее окружения, ускоряющегося и надувающегося диска аккреции. Начальное и конечное состояние черных дыр может быть хорошо предсказано, даже если потеря или сохранение информации – нет

Но есть одна штука, которую мы вообще не понимаем: темная энергия. Конечно, мы можем измерить ускорение Вселенной и точно понять ее величину. Но почему у нас вообще имеется Вселенная с ненулевой величиной темной энергии? Почему пустое пространство, в котором ничего нет – ни материи, ни кривизны, ни излучения, ничего, – обладает положительное ненулевой энергией? И почему это количество энергии, которое было непостижимо крошечным и совершенно незаметным на протяжении первых миллиардов лет истории Вселенной, начало захватывать Вселенную только к моменту появления в ней Земли?

0-2Ro0Se6dvHssJOBv--650x488.jpg

Иллюстрация протопланетарного диска, в котором формируются планеты и планетезимали, образовывая бреши в диске. Четыре-пять миллиардов лет назад, когда формировалась наша Солнечная система, темная энергия одновременно с тем начинала захватывать расширение Вселенной и плотность энергии

Есть много интересных вещей, которые мы можем связывать с темной энергией и Вселенной в целом. Существует много пустого пространства, которое пронизывают квантовые поля. Не существует областей во Вселенной, куда бы ни проникло гравитационное, электромагнитное или ядерное взаимодействие; они повсюду. Если мы попробуем рассчитать так называемое вакуумное ожидаемое значение (конденсат) различных квантовых полей, мы столкнемся с бесконечным числом членов и сможем записать его лишь приблизительно. Мы всегда будем иметь дело с приблизительными значениями. И насколько нам известно, они не уравновешиваются, а Вселенная не замедляется – она действительно ускоряется. Каким-то образом у самого пространства находится небольшая ненулевая энергия. И эта энергия заставляет далекие галактики во Вселенной удаляться от нас с постоянно растущей скоростью, хоть и медленно, зато постоянно.

0-XTDAm08WcSm47-H3--650x397.png

Вопрос «почему?» не перестает мучить теоретиков. Почему Вселенная расширяется все быстрее? Мы ничем не можем объяснить наличие этой темной энергии. Возможно, мы плохо понимаем саму Вселенную. Впрочем, есть и другой вариант, о котором редко задумываются: возможно, это свойство пустого пространства определяется присутствием других вещей – вроде материи – во Вселенной.

И есть повод считать, что это возможно, который называется эффектом Казимира. Он хорошо нам известен.

0-h3Bl8ZlfvInPF99--650x665.jpg

Иллюстрация эффекта Казимира и того, как силы снаружи пластинок отличаются от сил между ними

Какова электромагнитная сила пустого пространства? Нулевая, конечно. В отсутствие зарядов, токов и материи для взаимодействия, она будет нулевой, без шуток. Но если поместить две металлические пластины на определенное расстояние между собой, а затем переспросить, какова будет электромагнитная сила, она перестанет быть нулевой. Из-за того, что некоторые моды квантовых флуктуаций запрещены из-за границ пластинки, мы не только прогнозируем, но и измеряем ненулевую силу между этими пластинками, возникающую буквально из пустого пространства. И что самое интересное, все силы, включая гравитационную, проявляют эффект Казимира.

0-vBgToTwUAFVrFug4--650x485.jpg

Карта более миллиона галактик во Вселенной; в каждой точке отдельная галактика. Разные цвета означают дистанции; красные – дальше

Что же происходит, когда мы пытаемся применить этот эффект к целой Вселенной и рассчитать эффект? Ответ прост: мы получаем нечто, что в некоторой форме соответствует темной энергии, только – опять же – другого порядка. И это может быть от того, что мы не знаем в полной мере, какими являются пограничные условия Вселенной или как правильно рассчитать квантово-гравитационный эффект.

Составление карты Вселенной может быть самой легкой частью. Вряд ли мы дождемся наблюдаемого или экспериментального прорыва, который приведет нас к пониманию темной энергии, самой неуловимой силы во Вселенной. Возможно, нам потребуется теоретический прорыв. И, возможно, он будет связан со следовой аномалией, изменением динамической величины или даже следом дополнительных размерностей. Мы только недавно нашли ее самый сложный для объяснения секрет. Возможно, решение будет лежать в уже известной нам физике.

Space_Double_galaxy_with_a_black_hole_in

 

Авторство: 
Копия чужих материалов

Комментарии

Аватар пользователя Jurij.
Jurij.(3 года 5 месяцев)

Вселенная бесконечна и куда она расширяется и тогда надо говорить, что где то сжимается

Комментарий администрации:  
*** США не парятся по поводу будущего. Видно, у них есть план (с) ***
Аватар пользователя bom100
bom100(9 лет 8 месяцев)

Вселенная конечна (около 50 миллиардов световых лет), но безгранична (достичь границы невозможно).

Представьте себя и своего друга плоскими и сидящими на поверхности воздушного шарика. Представили? А теперь этот шарик кто-то начинает надувать. Расстояние между вами и вашим другом начинает увеличиваться. И при этом не уменьшается ни на каком участке поверхности воздушного шарика. А теперь перейдем от поверхности шарика к нашему трехмерному миру и будем раздувать его в 4-м измерении. Вы чувствуете как мы удаляемся???

Аватар пользователя Jurij.
Jurij.(3 года 5 месяцев)

А в другом месте сидит другой и его моя вселенная начинает сжимать. Получается по вашему что у каждого своя вселенная. 

Комментарий администрации:  
*** США не парятся по поводу будущего. Видно, у них есть план (с) ***
Аватар пользователя Lokki
Lokki(6 лет 6 месяцев)

Молодец, сформулировал принцип мультивселенных.

Пространство безгранично, но ограничено для каждого наблюдателя сферой, скорость расширения которой равна скорости света.

Аватар пользователя Jurij.
Jurij.(3 года 5 месяцев)

Из за этого и начинаются вселенские войны

Комментарий администрации:  
*** США не парятся по поводу будущего. Видно, у них есть план (с) ***
Аватар пользователя kwaier
kwaier(7 лет 6 месяцев)

Вселенная конечна (около 50 миллиардов световых лет), но безгранична (достичь границы невозможно).

Это только одна из групп теорий. Другая группа теорий утверждает, что вселенная бесконечна.

Кстати у первой группы теорий в последнее время из-за появления новых измерений большие проблемы, а именно сверхмасштабные структуры во вселенной (стены, пустота Эридана), которых быть не должно.

 

Есть еще одна версия 50 млрд. св. лет, это максимум того что мы можем увидеть, из-за конечной скорости распространения света, с учетом расширения

Аватар пользователя Jurij.
Jurij.(3 года 5 месяцев)

Космос бесконечен. Этого понять не могут и поэтому придумввают стены т... 

Комментарий администрации:  
*** США не парятся по поводу будущего. Видно, у них есть план (с) ***
Аватар пользователя kwaier
kwaier(7 лет 6 месяцев)

Космос бесконечен. Этого понять не могут и поэтому придумввают стены т... 

это не квартирные стены :)

это плоские структуры из галактик похожие скорее на диск,  они вполне проницаемые

Аватар пользователя Jurij.
Jurij.(3 года 5 месяцев)

Это космос из разных нагромождений

Комментарий администрации:  
*** США не парятся по поводу будущего. Видно, у них есть план (с) ***
Аватар пользователя botanica666
botanica666(7 лет 6 месяцев)

Манера повествования похожа на проповедь по библии. такая же религия, в которую предлагается просто поверить.

Аватар пользователя bom100
bom100(9 лет 8 месяцев)

Да, пока так. Все что мы можем "пощупать" на сегодня - это около 4% нашей Вселенной. Мы не глухие и не слепые. Мы скорее слепоглухонемые :-) И это после стольких сотен лет победных реляций нашей уважаемой науки !

Аватар пользователя Symon
Symon(5 лет 2 недели)

Ну так... Сколько времени прошло с момента обнаружения "темного"? Меньше 100 лет (первая гипотеза о наличии невидимого вещества 1922, а термину ТМ от Цвикки 1933) и до сих пор ни аксионы, ни вимпы экпериментально не найдены, а это 22% энергрии-материи. Грави - волны в ОТО в 1915 году предсказаны, доказали в 2017. ТЭ не предсказывалась, а 90-х увидели ускорение расширения пространства-времени. Мало времени еще... Лет через 50-100 смогут все обосновать и экпериментально подтвердить. Удивительного в этом нет. Если еще сюда добавить "темный поток", то вообще забавно - гипотеза о наличии соседнего пузыря с другой вселенной.

Аватар пользователя Нехороший
Нехороший(5 лет 3 месяца)

Все равно это лучше, чем верить в б-жественное творение.

Комментарий администрации:  
*** Отключен (розжиг, провокатор, горы инфомусора) ***
Аватар пользователя botanica666
botanica666(7 лет 6 месяцев)

не вижу разницы. одни говорят, что бог создал землю, другие говорят, что большой взрыв создал землю. 

что одни, что вторые не знают что такое "бог" и "большой взрыв".

церковники хоть говорят, что бог нас любит )

Аватар пользователя gerasimenko-vla
gerasimenko-vla(6 лет 6 месяцев)

вот смотри, факт наблюдателя влияет на наблюдаемый объект,  мало того что объект наблюдаемый, он ещё и Живой:)   а теперь представь, наблюдает обезьяна, или наблюдает человек, уровни восприятия,  вот по этому вселенная расширяется с ускорением.

Квантовую механику знать надобно :)))

Комментарий администрации:  
*** Если ребёнок родился с браком - родителям следует положить ладонь на рот и нос, и с любовью разьединить душу и тело (с) ***
Аватар пользователя Котоконь
Котоконь(5 лет 2 месяца)

Сильное взаимодействие, которое появляется из-за наличия «смены цвета» и обмена глюонов, удерживает ядра атомов вместе

 

Сильное заявление в стиле Хокинга, с учётом того что никто этих глюонов не видел, да и структура атома до сих пор загадка.

По мне так все эти глюоны -- наукообразная чушь не имеющая связи с экспериментом.

Комментарий администрации:  
*** Уличен в дебилизме - https://aftershock.news/?q=comment/8088313#comment-8088313 ***
Скрытый комментарий Повелитель Ботов (без обсуждения)
Аватар пользователя Повелитель Ботов

Перспективный чат детектед! Сим повелеваю - внести запись в реестр самых обсуждаемых за последние 4 часа.

Комментарий администрации:  
*** Это легальный, годный бот ***
Аватар пользователя ashpaa
ashpaa(3 года 11 месяцев)

возможно-возможно-возможно.

а где утверждение.?

наша материальная вселенная это результат действия сатаны.

а должно было быть все хорошо...

Комментарий администрации:  
*** Отключен (клон) ***
Аватар пользователя Кесарь
Кесарь(5 лет 1 месяц)

Какая концентрированная туфта. Наверное это уже хуцпа.  Во всяком случае притянуть эффект Казимира к тошноте, это очень кудряво, да.

Комментарий администрации:  
*** Отключен (лидер бан-рейтинга, систематический срач и политота, оскорбления) ***