пятница, 8 июня 2012 г.

Черная дыра с массой Вселенной. Часть 6

Часть 5 «Что обнаружили в созвездии Эридана?»  http://artefact-2007.blogspot.com/2012/04/5.html

    Лекция Германа Верлинде в Российской Академии наук

    «Фонд «Династия» при содействии Международного центра фундаментальной физики в Москве организует публичные лекции известных физиков. Место проведения лекций: Конференц-зал Физического института им. П. Н. Лебедева РАН (ФИАН). Москва, Ленинский проспект, дом 53.
    

Герман Верлинде
    «Исследования Германа Верлинде, ставшие существенным вкладом в теорию струн и ее приложений в математике, физике элементарных частиц, космологии и физике черных дыр, отмечены наградами Фонда Пакарда, Фонда Слоана и Королевской Голландской Академии Наук.
    Герман Верлинде — профессор физики Принстонского Университета и руководитель группы физиков-теоретиков в области высоких энергий.
    В 1988 г. Г. Верлинде получил степень доктора философии (PhD) в Утрехтском университете, где его руководителем был Герард'т Хоофт.
    С 1994 по 1998 гг. Г. Верлинде занимал должность профессора физики в Амстердамском Университете, где открыл Центр Математической Физики.
    В 2008 и 2009 гг. -приглашенный сотрудник Института Перспективных Исследований в Принстоне.
Герман Верлинде - брат-близнец Эрика Верлинде, профессора физики Астермдамского университета, который также является известным физиком-теоретиком в области теории суперструн».



    Анонс лекции Германа Верлинде  2 июня 2012, 16:00:
    «Среди всех объектов, существующих в природе, черные дыры имеют самую высокую плотность. Их гравитационное поле настолько сильно, что даже свет не может выйти за пределы их горизонта. Черные дыры являются и наиболее загадочными объектами нашей Вселенной.    В своей лекции Герман Верлинде познакомит слушателей с несколькими удивительными уроками, которые физик-теоретик вынес из попыток разгадать тайны черных дыр.
    «Особенно радикальной идеей считают «голографический принцип». Согласно ему, наша повседневная реальность фактически является проекцией, подобной голограмме, для законов и процессов, которые существуют на тонкой поверхности, окружающей нас на краю Вселенной.
    Последние достижения в теории струн содержат конкретные доказательства, говорящие в пользу данного представления, и продвигают эту идею в мейнстрим физики.
Голографический принцип устанавливает верхний предел на количество информации, которая может содержаться во Вселенной или некоторой области пространства. И тем самым он предполагает глубокую связь между законом всемирного притяжения и термодинамическими законами, которые управляют потоками энергии и информации сквозь пространство.
    Теоретики надеются, что эти идеи, пока еще разрабатываемые, могут пролить свет на другие нерешенные загадки, такие как природа темной материи, темной энергии и Большого Взрыва», – считает Герман Верлинде». http://www.dynastyfdn.com/news/879

Иллюстрация к лекции. А. Эйнштейн: «Бог не играет в карты»
    Федор Дергачев

    Впечатления от лекции «Черные дыры и струны: поиск ключа к секретам природы»

    С большим интересом прослушал лекцию Германа Верлинде 2 июня. Организаторами были переведены на русский язык и предоставлены слушателям конспекты с подробными тезисами. Также неплохим был перевод на русский язык,
    Проведя аналогии между горизонтом черной дыры и горизонтом Вселенной, лектор обратил внимание на голографический принцип размещения информации: «Всё, что происходит вблизи черной дыры, может быть точно воспроизведено при помощи голограммы, двумерной системы, которая существует на горизонте» (в кавычках - отрывок из конспекта).
    При этом Герман Верлинде скептически отозвался о перспективах познания иных вселенных. По его мнению, если невозможно получение какой-либо информации о других вселенных, это равносильно тому, что их не существует.

    [Мнение Ф.Д.: При всем уважении к лектору, замечу, что поиск информации о других вселенных, по моему мнению, может быть произведен по двум направлениям:
    - начало наблюдаемой Вселенной  («Не могу избавиться от ощущения, что в реальности никакого экспоненциального расширения через 10–36 секунды после Большого взрыва не было. Не произошло ли в этот момент вмешательство в нашу Вселенную ИЗВНЕ?» http://artefact-2007.blogspot.com/2012/03/blog-post_21.html)
    - горизонт наблюдаемой Вселенной, где, согласно его аналогии с черной дырой, может быть голографически записано то, что находится ИЗВНЕ. В связи с этим возникает вопрос, может ли что-либо в нашей Вселенной содействовать передаче информации от данного горизонта внутрь континуума. Например: может ли такую передачу выполнять ТЕМНАЯ ЭНЕРГИЯ?]

    При ответы на вопросы интересной была оценка формулы Стивена Хокинга об испарении черной дыры. Признавая безусловную правильность данной формулы, Герман Верлинде обрушил шквал критики на ее доказательство, по мнению лектора, совершенно неверном. В процессе вычислений Хокинг получал значения энергии вибраций, превышающие величину энергии Вселенной, что недопустимо.



    Фотографии, сделанные на лекции, размещены в фотоальбоме «Публичные лекции по астрофизике и космологии» https://plus.google.com/u/0/photos/103263750784622441418/albums/5747491319902584881
    Кстати, при подготовке материала хотел ознакомиться со статьей М.Е. Прохорова «Разрыв Вселенной» http://www.astronet.ru/db/msg/1187653 - но, к сожалению, на моем компьютере эта ссылка не открылась.
    В качестве материала для размышления ниже хочу предложить заметку о представлении нашей Вселенной в виде исполинской черной дыры, хотя и считаю, что ее основные тезисы нуждаются в принципиальной переработке.   

    Возможно, мы живём внутри чёрной дыры вселенских масштабов...

    «Сторонники теории Эйнштейна - Картана утверждают, что их решение проблемы природы Большого взрыва имеет подтверждения в наблюдаемой в последнее время астрономами право- и левозакрученности галактик в известной нам части Вселенной. Американский физик-теоретик Никодем Поплавски из Университета Индианы давно известен как один из авторов теоретической модели, согласно которой наша Вселенная представляет собой внутренности чёрной дыры, расположенной где-то в родительской пра-Вселенной. Однако теперь он ещё и заявляет, что разработанная им концепция проверяема на практике. Даже более того - уже проверена, причём успешно...
    В рамках модели Поплавски постулируется, что все астрономические чёрные дыры (ЧД) можно рассматривать как входы в кротовые норы Эйнштейна - Розена. Эти объекты представляют собой гипотетические тоннели, соединяющие различные регионы пространства-времени.
    Г-н Поплавски полагает, что другой конец кротовой норы чёрной дыры соединён с белой дырой (антипод чёрной - область пространства, в которую ничто не может попасть). При этом внутри кротовой норы возникают условия, напоминающие расширяющуюся Вселенную, аналогичную наблюдаемой нами. Из этого следует, что и наша Вселенная может оказаться просто внутренней частью какой-то кротовой норы.
    По мнению учёного, эта модель объясняет целый ряд проблем современной космологии.

На фото: Г-н Поплавски демонстрирует предполагаемое им устройство Вселенной: верхняя бутылка символизирует родительскую ЧД, трубка - кротовую нору, нижняя бутылка - расширяющуюся Вселенную, в которой мы сейчас находимся. Фото Indiana University
     Концепция Большого взрыва весьма успешно расправляется со многими наблюдаемыми астрономическими явлениями, но, отмечает Никодем Поплавски, далеко не со всеми. Что спровоцировало Большой взрыв, превратив гипотетическую сингулярность в известную нам Вселенную? Что именно остановило инфляционное расширение Вселенной? Каков источник тёмной энергии, вызывающей сейчас наблюдаемое ускоряющееся расширение Вселенной? И, наконец, где антиматерия, которой должно быть примерно столько же, сколько и обычной?
    Представленная теория, являющаяся логическим продолжением теории Эйнштейна - Картана - Скиама - Киббла, призывает учитывать квантовые эффекты при анализе гравитации в космических масштабах. В ней применяется понятие аффинного кручения, а вместо псевдоримановой геометрии для пространства-времени используется геометрия Римана - Картана. Её ещё можно назвать аффинной теорией пространства-времени - в противовес принятой метрической. Здешние эффекты неметричности весьма малы, единственной областью, где их вообще можно заметить, автор считает раннюю Вселенную. Привлекательной чертой его гипотезы является возможность получения несингулярных решений типа «Большого отскока» для Большого взрыва.
     Учёный полагает, что спины частиц взаимодействуют с пространством-временем аффинным кручением (torsion, torsion tensor, не путаем с торсионным полем и эфиром). Чтобы понять сущность «кручения», можно представить себе пространство-время не как двух- или трёхмерное явление, а как одномерный луч или вектор.
    Его изгибание соответствует гравитационному искривлению пространства-времени (ОТО), теоретически обнаруживаемому нашими средствами наблюдений. Однако если начать закручивать луч, то это будет соответствовать не искривлению, а кручению пространства-времени. Проблема в том, что закручивание для гибкого пространства-времени обнаружить не так просто, особенно если вы живёте внутри этого пространства-времени. Серьёзное влияние на процессы, происходящие в нём, аффинное скручивание могло оказать только в ранней Вселенной или ЧД (впрочем, в теории Поплавски это очень близкие вещи), где расстояния между частицами были весьма малы, а квантовые эффекты - очень сильны.

На рисунке: Турбулентные скручивающиеся торсионные потоки вокруг объекта с сильным электромагнитным или гравитационным полем
    Там оно должно проявляться как мощная отталкивающая сила, противостоящая силам гравитационным. Первоначально в процессе гравитационного коллапса звезды, превращающейся в ЧД, гравитационные силы преобладают, сжимая материю до очень высоких плотностей. Но в конечном счёте, по мере сжатия, квантовые эффекты становятся всё сильнее, и скручивание всё больше противостоит гравитационному искривлению. Поэтому бесконечной плотности материя не достигнет. Более того, в определённый момент рост плотности приведёт к такому усилению аффинного кручения, что оно остановит коллапс материи и создаст Большой отскок, или Большой взрыв.
    В такой модели бесконечной сингулярности никогда не было, а первопричиной Большого взрыва является набор прародительской ЧД слишком высокой плотности, за счёт захвата вещества из окружающего её пространства пра-Вселенной. Да, Большому взрыву предложено объяснение, но не согласимся с оптимизмом г-на Поплавски: вопросом всё ещё остаётся космология пра-Вселенной. И если там был собственный Большой взрыв, то какова его первопричина? Серия вселенных-матрёшек, находящихся во вложенных друг в друга ЧД, тоже не ответ, ибо что тогда породило самую большую из «матрёшек»?
    Первоначально «отскок» после сжатия был очень быстрым - то, что называется инфляционным расширением. Затем он постепенно замедлился, по мере падения интенсивности аффинного скручивания. Из-за аффинного скручивания барионная (обычная) материя будет со временем распадаться до электронов и кварков, а антиматерия - до тёмной материи. Отсюда и наблюдаемый дисбаланс: антивещества вокруг нас не хватает потому, что за время, прошедшее с Большого взрыва (Большого отскока), оно почти всё превратилась в тёмную материю. Правда, получается, что внутри галактик её быть не должно, так как там вся антиматерия должна была прореагировать с обычной материей ещё до того, как превратилась в тёмную.

На фото: В центре спиральной галактики M81 находится сверхмассивная ЧД массой в 70 млн солнечных. Ещё одна Вселенная? Фото NASA
    Более того, при аффинном кручении естественным становится предположение о слабой космологической постоянной, обеспечивающей наблюдаемое ускоряющееся расширение Вселенной.
    Конечно, такая модель предполагает, что каждая черная дыра нашей Вселенной является сама по себе другой вселенной - точнее, воротами в неёНе совсем ясен статус испарившихся черных дыр: что там случилось с их вселенными? 
    Ещё менее ясно, что же там, в пра-Вселенной, и сколько же «слоёв», как называет их Никодем Поплавски, имеет n-раз- пра-Вселенная, в которой находится ЧД, в которой находится n-1-раз- пра-Вселенная, в которой находится... ну и так далее. Наконец, важнейший практический вопрос. Аффинное кручение сейчас, после колоссального расширения Вселенной, очень слабо (в доступных нам пространственных масштабах), мы не можем его измерить. Как же мы можем подтвердить такую теорию? Долгое время считалось, что такого способа нет.
    А вот г-н Поплавски считает, что способ есть. Все звезды и ЧД в нашей Вселенной вращаются. Логично предположить, что так же дело обстоит в пра-Вселенной (правселенных). Значит, вся наша Вселенная должна иметь параметры вращения ЧД, в которой она находится. Часть спиральных галактик при этом должна быть закручена влево, а часть (пространственно противоположная) - вправо.
     По данным современных наблюдений, включающим обзор более чем 15 тыс. галактик, в одном «полушарии» нашей Вселенной бoльшая часть спиральных галактик действительно закручена в одну сторону («левши»), а в противоположной части наблюдаемой Вселенной дело обстоит наоборот: численно доминируют галактики-«правши».
     Никодем Поплавски полон оптимизма: причина Большого взрыва прояснилась, с антиматерией и тёмной материей тоже, кажется, всё хорошо. Вот только похоже - безотносительно к правоте или неправоте его теории, - что вопросов она создаёт больше, чем ответов». (18 мая 2012 года, 17:46). http://science.compulenta.ru/680208/


    [Последние изменения внесены 3 января 2014 года]

     «Черная дыра с массой Вселенной». Часть 7. «Лекция Роджера Пенроуза». http://artefact-2007.blogspot.ru/2013/04/7.html

   На эту тему:

    «Черная дыра с массой Вселенной?»
    «Энергия сверхмассивных черных дыр – вопросы без ответов» http://artefact-2007.blogspot.com/2012/01/blog-post_25.html
    «Апология необъяснимого». Часть 4. «Тайная история Вселенной» http://artefact-2007.blogspot.com/2012/01/blog-post.html
    «Тайна "темной энергии" почти раскрыта» http://artefact-2007.blogspot.ru/2012/03/blog-post.html
    «Новая сущность». Часть 4. «Лекция Р. Сюняева и математические модели» http://artefact-2007.blogspot.ru/2012/11/3.html

4 комментария:

  1. Переворот в Космологии

    "Известный британский физик Стивен Хокинг предлагает вместо исследования эволюции Вселенной "снизу вверх", моделируя ее развитие от момента зарождения до нынешних времен и далее, использовать принцип "сверху вниз".

    Он предполагает постепенное распространение знаний о сегодняшнем моменте существования Вселенной назад во времени, к ее началу, пишет sunhome.ru

    По мысли авторов, новая теория способна помочь разрешить фундаментальную проблему теории струн, зачастую рассматриваемой в качестве наиболее перспективного аппарата для объяснений космологии из всех имеющихся у ученых сегодня. С ее точки зрения, возможно существование множества "параллельных" Вселенных с различными фундаментальными постоянными и даже с различной размерностью пространства-времени, что расходится с наблюдаемой нами реальностью, в которой имеется одна Вселенная и один, строго определенный, набор физических констант". (2012-07-10 02:10:00). http://www.e-news.com.ua/show/259811.html

    ОтветитьУдалить
  2. Перепост публикации в форуме «Гиперпространство обнаружено!»

    «Re: Гиперпространство обнаружено!» ( «Лекция Германа Верлинде в Российской Академии наук»). («Ивенс» 28 авг 2012, 10:38). http://www.dopotopa.com/forum/viewtopic.php?f=155&t=578#p6357

    К моему большому сожалению, «Ивенс», полностью перепостив мою публикацию, не удосужился привести ссылку на первоисточник.

    ОтветитьУдалить
  3. Физики считают, что наша Вселенная существует внутри черной дыры

    "Эта странная теория может пролить свет на многие вопросы, на которые не в состоянии ответить знаменитая теория Большого взрыва.
    Эта странная теория, над которой физики работают уже ни одно десятилетие, может пролить свет на многие вопросы, на которые не в состоянии ответить знаменитая теория Большого взрыва.

    Согласно теории Большого взрыва, до того, как Вселенная начала расширяться, она пребывала в сингулярном состоянии - то есть в бесконечно малой точке пространства содержалась бесконечно высокая концентрация материи. Эта теория позволяет объяснить, например, почему невероятно плотная материя ранней Вселенной начала расширяться в пространстве с огромной скоростью и образовала небесные тела, галактики и скопления галактик.

    Но, в то же время, она оставляет без ответа и большое количество важных вопросов. Что спровоцировало сам Большой взрыв? Каков источник таинственной темной материи?

    Теория о том, что наша Вселенная находится внутри черной дыры, может дать ответы на эти и многие другие вопросы. И, к тому же, в ней объединены принципы 2-х центральных теорий современной физики: общей теории относительности и квантовой механики.

    Общая теория относительности описывает Вселенную в самых крупных масштабах и объясняет, как гравитационные поля таких массивных объектов, как Солнце, искривляют время-пространство. А квантовая механика описывает Вселенную в самых мелких масштабах — на уровне атома. Она, например, учитывает такую важную характеристику частиц, как спин (вращение).

    Идея состоит в том, что спин частицы взаимодействует с космическим временем и передает ему свойство, называемое "торсион". Чтобы понять, что такое торсион, представьте космическое время в виде гибкого прута. Сгибание прута будет символизировать искривление космического времени, а скручивание — торсион пространства-времени.

    Если прут очень тонкий, вы можете его согнуть, но разглядеть, скручен он или нет, будет очень сложно. Торсион пространства-времени может быть заметен только в экстремальных условиях — на ранних стадиях существования Вселенной, либо в черных дырах, где он будет проявляться как сила отталкивания, противоположная гравитационной силе притяжения, исходящей от кривизны пространства-времени.

    Как следует из общей теории относительности, очень массивные объекты заканчивают свое существование, сваливаясь в черные дыры — области космоса, от которых не может ускользнуть ничего, даже свет.

    В самом начале существования Вселенной гравитационное притяжение, вызванное искривлением пространства, будет превосходить силу отталкивания торсиона, благодаря чему материя будет сжиматься. Но затем торсион станет сильнее, и начнет препятствовать сжатию материи до бесконечной плотности. А поскольку энергия обладает способностью превращаться в массу, то чрезвычайно высокий уровень гравитационной энергии в этом состоянии приведет к интенсивному образованию частиц, отчего масса внутри черной дыры будет нарастать.

    Таким образом, механизм скручивания предполагает развитие поразительного сценария: каждая черная дыра должна порождать внутри себя новую Вселенную.

    Если эта теория верна, то материя, из которой состоит наша Вселенная, тоже привнесена откуда-то извне. Тогда наша Вселенная тоже должна быть образована внутри черной дыры, существующей в другой Вселенной, которая приходится нам "родительской".

    Движение материи при этом всегда происходит только в одном направлении, чем обеспечивается направление времени, которое мы воспринимаем как движение вперед. Стрелка времени в нашей Вселенной, таким образом, тоже унаследована из "родительской" Вселенной". (25 Июнь 2013, 20:26). http://telegraf.com.ua/nauka/627284-fiziki-schitayut-chto-nasha-vselennaya-sushhestvuet-vnutri-chernoy-dyiryi.html

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Про научные штампы и массовый гипноз

      "В связи с материалом о сверхмассивных черных дырах, прочитанным в свое время у http://ru-deep-space.livejournal.com/17751.html вспомнил тут одно соображение, пришедшее мне в голову много лет назад.

      Обычно считается, что черные дыры - это что то невообразимо страшное, и никаких физических объектов и наблюдателей человеческого типа внутри них быть не может...

      Тут-то и заключается массовый гипноз. Видите ли, гравитационный (шварцшильдовский) радиус объекта прямо пропорционален его массе и рассчитывается по формуле Rg=2GM/c^2, где М - масса, G - гравитационная постоянная, с - скорость света. Если масса втиснута внутрь сферы такого радиуса, то объект становится черной дырой, и его гравитационное поле станет настолько сильным, что его не сможет покинуть никакая частица, излучение или информация ("черные дыры не имеют волос"). А масса, в свою очередь, пропорциональна третьей степени радиуса. Таким образом, с увеличением линейных размеров объекта его шварцшильдовский радиус растет как куб этих самых линейных размеров. Теперь табличка:
      http://ic.pics.livejournal.com/newcopperbeard/36440788/148520/148520_original.jpg

      Ну и как вам это? Оказывается, если подсчитать, то наша наблюдаемая часть Вселенной как раз и втиснута в сферу Шварцшильда, и таким образом, мы живем внутри черной дыры
      (в так называемой Т-области (Область за пределами черной дыры называется R-областью)). Profit! Почему же нас до сих пор не всосало в сингулярность? Оказывается, плотность вещества в черной дыре очень быстро падает с увеличением ее массы:
      http://ic.pics.livejournal.com/newcopperbeard/36440788/148890/148890_original.jpg

      Если Солнце сжать в черную дыру, то плотность в ней будет на два порядка выше ядерной, и человеку там, понятно, не поздоровится. А вот в той самой сверхмассивной ЧД, о которой шла речь в посте ru_deep_space, плотность вещества всего 0,06 кг/м^3 - такую плотность имеет воздух высоко в стратосфере. Ну а плотность вещества во Вселенной внутри гравитационного радиуса вообще смехотворная.
      http://ic.pics.livejournal.com/newcopperbeard/36440788/149130/149130_original.jpg

      Вот так-то. Что же из этого следует?

      К каким же выводам придет житель Т-области, исследуя свою Вселенную ? Очевидно, прежде всего ни он сам, ни посылаемые им сигналы не смогут достичь границы R- и Т-областей. Правда, для наблюдателя эти сигналы будут распространяться вполне нормально (с постоянной скоростью, прямолинейно и т.п.), но при этом R-область БУДЕТ УДАЛЯТЬСЯ ОТ НЕГО СО СКОРОСТЬЮ СВЕТА, т.е. для внутреннего наблюдателя черная дыра, в которой он живет, будет РАСШИРЯТЬСЯ (напомним, что "снаружи" Rg=const), так что он никогда не сможет пересечь ее границу. При этом излучение, приходящее от удаленных объектов внутри Т-области, будет для наблюдателя характеризоваться КРАСНЫМ СМЕЩЕНИЕМ, тем большим, чем дальше этот объект отстоит от него.

      Теперь вспомним, что наша Вселенная также кажется нам расширяющейся, и объекты, удаленные от нас на 15 млрд.св.лет, разлетаются со скоростью, почти равной скорости света. Излучение, принимаемое нами от этих объектов, характеризуется красным смещением, величина которого возрастает с расстоянием.
      В свете сказанного расширение Вселенной может предстать не как следствие Большого Взрыва, происшедшего не более и не менее, чем 15 млрд. лет назад (этот возраст однозначно вытекает из расстояния, которое прошли наиболее удаленные от нас объекты с момента Большого Взрыва, двигаясь со скоростью света), а как следствие того, что она "втиснута" в сферу Шварцшильда и из-за этого R-область КАЖЕТСЯ нам удаляющейся со скоростью света.

      ...Можно представить, как нечто (скажем, звезда или туманность), приближаясь к черной дыре (например, существущей в центре галактики), разгоняется - и бульк за горизонт событий!.." (Автор: newcopperbeard. 05 сентября 2013, 19:42:00) http://marstraktor.livejournal.com/78089.html

      Также: http://newcopperbeard.livejournal.com/71080.html (27 фев, 2013 в 17:09).

      Удалить