Soru:
Evrenin fiziksel, geometrik şekli nedir?
Ska
2014-01-04 04:51:59 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Teorik top, eyer ve düz yüzey, yani 2D uzaylı bir metafor hakkında soru sormuyorum.

Çok azını gördüğümüz için söylemek zor ve onları görüyoruz geçmişte çünkü ışık çok uzun süre dolaşıyor. Ama bildiğimiz şey, şişiyor olduğu ("büyük patlama" adından birinin olabileceği gibi patlamadığı).

Evren nasıl görünürdü, eğer onu bir anda donduracak olsaydık, bir top mu, ragbi topu mu, koni mi yoksa düzensiz bir şekil mi olabilirdi?

Baştan aşağı galaksiler, toz, kara deliklerle mi dolu, yoksa 3B şeklinin kenarlarında mı yaşıyor ve merkezi kısım "boş" mu?

Dev bir siyah var mı? Her şeyin etrafında döndüğü ortada bir delik mi yoksa bir yıldız mı?

Bu soru kafa karıştırıcı, çünkü açıklığa kavuşturulmamış bazı özel "geometrik şekil" kavramına dayanıyor. Kozmolojik zamanın herhangi bir anında evrenin geometrik şekli * düzdür * ve bu ** "sadece 2B uzaylı bir metafor" değildir **. Daha doğrusu, gördüğümüz parçası oldukça düz, yani [Kopernik prensibi] 'nin (http://en.wikipedia.org/wiki/Copernican_principle) bir versiyonu varsayılırsa, standart Öklid 3 $ gibi şekillendirilir. -Uzay. Varsayılmadıysa, büyük ölçekli geometrik şekle cevap verilemez.
Tamam, eğer "standart Öklid 3-uzay" şeklindeyse, nasıl bir şekle sahip olurdu?
Aslında düz, yani Öklid geometrisinin kullanılabileceği anlamına geliyor. Işık sonlu bir hızda hareket ettiğinden ve evren sonsuz yaşta olmadığından, evrendeki gözlemlenebilir şeylerden oluşan "balonumuz", merkezimizde bulunan bir küre şeklinde olacaktır. Ancak, evrenin farklı bir yerine geçmeye karar verirseniz, kürenin merkezi değişecektir. Evren sonsuz mu? Gözlem ufkumuzun geçtiğini göremediğimiz için bu bilinmiyor.
.. Bunu test etmek için yeterince uzağa gidemeyiz, eklemeliyim.
Öyleyse, tüm evreni, yani gözlemlenebilir evrenin ötesinde hayal etmemizi bile engelleyen gözlemimizin sınırlaması mı? Gözlemlenebilir evrenin genişleme nedeniyle bize odaklanmış 3B uzay olduğunu ve onu küresel olarak algıladığımızı tamamen anlıyorum. Ama her şeyin nasıl görüneceğine dair herhangi bir sonuç çıkaramaz mıyız? En azından bunun genişleyen bir 3B uzay olduğunu varsayarsak, 4. boyut sırayla değilse, bazı olası şekilleri hayal edebiliriz, değil mi?
@Ska: elbette ufkun ötesinde farklı şeyler hayal edebiliriz, ancak bunların hiçbiri ufkun ötesindeki bölgeler için gözlemsel kanıta sahip değil, hatta * sahip olamaz *. Gerçekten bildiğimiz tek şey, gördüğümüz kısmın ortalamaya yakın olduğu. Ufuk ötesinde belirli bir geometriyi sonuçlandırmak, yukarıda bahsedilen Kopernik prensibi gibi bazı varsayımlar gerektirir.
[Evrenin merkezinde ne var?] 'Nın olası kopyası (http://astronomy.stackexchange.com/questions/669/what-is-in-the-center-of-the-universe)
Iki yanıtlar:
#1
+6
Envite
2014-01-04 06:22:18 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Tamam, belki bazı yanılgılarınız var.

Evrenin hiç merkezi yok. Her noktadan baktığınız her yere aynı görünüyor. Yaklaşık olarak şu şekildedir:

Density filaments

Bu görüntü, evrenimiz üzerinde şimdiki zamanda (alınan ışığa göre algılanan zamana göre değil) çok büyük ölçekli bir kutuyu temsil ediyor. Tabii ki, bu sadece bir bilgisayar simülasyonu. Her nokta bir galaksi kümesini temsil ediyor.

Bu nedenle, bunun gibi iplik benzeri yapılarla dolu sonsuz üç boyutlu bir uzay hayal etmeniz gerekiyor. Ve sonsuz demek, sınırları olmadığı anlamına gelir, yani "dış" bir şekli yoktur. Orada top, ragbi topu veya koni yok. Ayrıca düzensiz dış şekil değil, sadece sonsuz. Bu şekillerden herhangi birinin 3B uzayda 2B sınırı vardır, ancak evrenin sınırı yoktur.

Bu simülasyon nereden geliyor ve yaklaşık neresi Samanyolu olabilir? Bu modelden, küp şeklindeki şekle çok benziyor, hiç sonsuz değil, en azından şu anda değil. Belki enflasyon hızına bağlı olarak sonsuz olarak kabul edilebilir: http://curious.astro.cornell.edu/question.php?number=575, ancak herhangi bir donmuş noktada değil. Ve dışarıdan bakıldığında uzay-zaman olmamasına, dolayısıyla "şekil" olmamasına rağmen, ne kadar büyük olursa olsun, bir araya getirilen galaksilerin belirli bir "şekil" oluşturarak belirli bir modelde bir araya getirildiklerini "biliyoruz".
Sonsuz olmak, sınırın olmadığı anlamına gelmez (en azından kendi başına değil). @Ska: Eğer galaksilerin dağılımını arıyorsanız, bunu doğrudan istemeliydiniz.
Bu arada, insanların simülasyonları çalıştırmak için kullandıkları bu kutu periyodiktir (bir taraftan çıkan parçacıklar diğer tarafta görünür). @Ska Öğrenmek istedikleri evrenin bir parçasını temsil etmek için bir küp seçmeleri konu dışıdır. Ayrıca, evrenin "sonsuz" olduğu kimsenin ispatlayabileceği bir şey değil. Uzay-zamanın genişlemesi her yerde gerçekleşiyor gibi görünüyor, ancak bu, evrenin sonsuz olduğu anlamına gelmez.
@StanLiou: Bununla da ilgileniyorum, ama çoğunlukla evrenin dış şekli zamanla donmasıydı.
@Ska:, yerçekimi hakkında bildiklerimize dayanarak, sınırları olan uzay fiziksel değildir, bu yüzden muhtemelen "dış şekli" yoktur. Sınırı kastetmiyorsanız, korkarım "dış şekil" ile neyi kastettiğinizi bilmiyorum.
@StanLiou: Yeterli terminolojiye sahip olup olmadığımdan emin değilim, ancak başlangıçta evrenin çok küçük olduğunu varsayarsak, bir sınırı vardı. 0.00000000000000001 saniye sonra daha büyüktü, ancak bir sınırı ve bir şekli vardı. 1 milyon yıl sonra daha da büyüktü ve 13B yıl sonra kabaca şu an olduğu yerde, küçük atom benzeri yapının sınırları ve şekli olan bir şeye genişlediğini varsayıyorum, sadece çok daha büyük.
@Ska: varsayımınız yanlıştır; uzay, herhangi bir kozmolojik modelde yerçekimi hakkında bildiklerimizle tutarlı bir sınıra sahip değildir ve hiçbir zaman olmamıştır (uyarı, evrenin ilk dönemlerinde yerçekimi bilgimizin tamamen belirsiz olmasıdır). Bununla birlikte, astromax'ın yukarıda söylediği gibi, olası gözlem sınırını tanımlayan bir ufuk vardı (ve var). Ama orada fiziksel olarak özel bir şey yok; uzaydaki her noktanın kendi ufku vardır.
@StanLiou: Böyle bir şeyi sadece 4B'de hayal edebilirim, 3B'de değil, şişiren balon ve karıncalarla benzetmeyi alırsam ve onu 1 boyut yukarı alırsam, bu kenarsız şeyi anlayabilirim. Peki bu 4. boyut nedir peki? Bu, Öklid 3B uzayına karşı değil mi? Astromax'ın yorumundaki gözlemlenebilir evren noktasını takip edeceğim.
@Ska: hiçbir şey değildir, çünkü eldeki geometri içseldir ve herhangi bir yüksek boyutlu uzaya gömülmeyi gerektirmez. Ve balon benzetmesi, olası dört homojen ve izotropik uzaysal geometriden yalnızca biri için uygundur. Yani hayır, Öklid 3B uzay olasılığına karşı bir argüman değil.
@StanLiou: Yani, sınırlı bakış açımızdan ve sınırlı ufkumuzdan gelen gözlemciye genişleyen, 3 boyutlu, "düz" ve hala kenarsız olabilen hipertorus gibi bir şey? Yine de neden tekrarlamak zorunda? Gerçekten test etme imkanımız yoksa, neden tekrarlayan, neden kenarı o kadar hızlı genişleyen bir top olmasın ki zaten ona asla ulaşamayız.
@Ska: Evet, düz bir 3 $ -torus olası bir geometridir, ancak geometrinin kendi etrafına sarılması anlamında "tekrarlı" olması gerekmez. Torus olmak zorunda değil. Ufkun ötesinde düz bir simit yerine Öklid alanı olabilir. Veya pembe tek boynuzlu atlar olabilir. Veya başka bir şey. Ufuktaki nokta, onun ötesinde ne olduğunu * bilmememizdir. (Ama evrenin küresel olarak izotropik olduğu * varsayılırsa *, o zaman bir simit olamaz.)
@StanLiou: Öyleyse şu noktaya geliyor gibi görünüyor: Muhtemelen düz, _muhtemelen 3B. Kenarsız olabilir veya olmayabilir, bilmiyoruz. Eğer evet ise, hipertorus olabilir ve sonunda bir gidiş dönüş yapıp başlangıç ​​noktasına gelebiliriz. Değilse, bir top veya başka bir şey olabilir. Sınırlı kapsamımız nedeniyle bilmiyoruz ve hayal edemiyoruz. Bu, en azından günümüz teorileriyle uzaktan uyumlu mu yoksa hala bazı boşluklar var mı?
bize [bu tartışmaya sohbette devam et] (http://chat.stackexchange.com/rooms/12311/discussion-between-stan-liou-and-ska)
#2
+4
Gerald
2014-01-08 09:29:09 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Evrenin genel geometrisi ve topolojisi, Planck misyonu tarafından araştırıldı. Bazı sonuçlar bu makalede açıklanmıştır. Nihai sonuçlar henüz mevcut değil.

Bir alıntı:

Yerel olarak değişken, hiperbolik ve küresel geometrilere sahip evrenlerdeki belirli topolojik modellerin Bayes olasılığını hesapladık. ki bu, son saçılma yüzeyinde temel bir etki alanına sahip çok bağlantılı bir topoloji için hiçbir kanıt bulamadı. Simülasyonlarda kalibrasyondan sonra, temel topolojik alanın son saçılmanın yüzeyiyle kesişmesinden kaynaklanan eşleşen çemberler için doğrudan aramalar da yüksek güvenlikte boş bir sonuç verir ... CMB polarizasyonunun gelecekteki Planck ölçümü, anizotropik geometriler ve önemsiz olmayan topolojiler ve daha kesin sonuçlar sağlayabilir, örneğin duyarlılığı büyük ölçekli topolojiye orta düzeyde genişletmemize izin verebilir.

Evrenin anizotropi miktarı artacaktır. kozmik mikrodalga arkaplanından (CMB) çıkarılabilir.

Cosmic microwave background, as inferred from the Planck data, Image Credit: European Space Agency, Planck Collaboration

Image Credit: Avrupa Uzay Ajansı, Planck İşbirliği

SPK'nın daha yüksek çözümlenmiş görüntüleri burada

Evren kabaca 4-boyutlu bir uzay-zamandır ve büyük patlamanın bir tekillik olduğu. Seyahat ederken 3 boyutlu alanda kenarları yoktur. Sınırın ötesine baktığınızda, buna böyle demeyi seviyorsanız, büyük patlama. Büyük patlama bize Dünya'da, herhangi bir yönde 13,81 milyar (13,81e9) ışıkyılı uzaklıkta gibi görünüyor. Ya da geçmişte 13.81 milyar yıl olması, ışık olarak bize seyahat etmek için o zamana ihtiyaç duyuyordu. Ancak bu sınıra gidemeyiz, çünkü evren bizden (veya ışığın) seyahat edebileceğinden daha hızlı genişler. Hangi uzaysal yönde olursa olsun, geçmişe ya da ışıktan daha hızlı bir şekilde oraya gitmek zorunda kaldık.

Evrenin merkezinde kara delik yoktur, ancak 4-d uzay-zamanın merkezi olarak adlandırmak isterseniz, büyük patlama vardır.

Sabit bir uzay zamanına bakıldığında evren 13.81 milyar yıl yaşı, çok büyük ölçekte galaksilerle neredeyse homojen bir şekilde doludur. Yerel galaksiler, kümeler ve üstkümeler halinde gruplanır. Üstkümeler bir tür 3 boyutlu ağ oluşturur. Ancak tamamen boş bölgeler yok. Her zaman biraz gaz veya biraz toz veya bir miktar plazma veya hızlı hareket eden bazı kozmik ışınlar, nötrinolar vb. Vardır.

Evrenin genişlemesini belirli bir kozmik zamanda a durdurabilirseniz >, kendinizi her iki yönde de yaklaşık olarak aynı mesafede ve yaklaşık olarak aynı geçmişte görürsünüz. (Böyle bir yapıya 3-küre denir. 4-top 'un yüzeyi 3-küre örneğidir. Bu youtube videosu dönen bir 3-küreyi görselleştirmeye çalışır.)

Uzay zamanının hızlı genişlemesi nedeniyle, ışık bunu mümkün kılacak kadar evrenin etrafında yeterince hızlı hareket edemez. Bu nedenle, hangi yöne bakarsak bakalım, en iyi ihtimalle büyük patlamaya dönüp bakabiliriz. Evren büyük patlamadan sonra var olduğu için ışığın evreni dolaşması için daha fazla zamana ihtiyacı var.

Tamam, hayal edebileceğim en alt noktaya kadar basitleştirmek için. Enflasyon döneminin sonunda evren yaklaşık bir güneş sistemi büyüklüğünde, 10-32 saniyede şişirildi. O zamanlar daha çok bir disk mi yoksa bir top şekli miydi yoksa başka bir şey mi?
Başka bir şey: 4 boyutlu kürenin 3 boyutlu yüzeyine kabaca benziyor, ancak tamamen simetrik değil. Kesin şekli tam olarak bilinmemekle birlikte, simit, küp veya oniki yüzlü gibi muhtemelen çok fazla çarpıtılmış değildir. Bu hala araştırılıyor; SPK kutuplaşmasının analiz edileceği birkaç yıl içinde daha kesin sonuçlar beklenmektedir.
Planck makalesinin "Ne gökyüzünde daireler araması ne de olasılık yöntemi çok bağlantılı bir topoloji için kanıt bulamadı", bölüm 6.1, torus benzeri veya delikleri olan daha karmaşık bir nesne olmadığı anlamına gelir.
Basitçe bağlantılı alanların açıklaması: http://en.wikipedia.org/wiki/Simply_connected_space.
"Bir 3-küre, bir çift 3-topun sınırları birbirine" yapıştırılarak "topolojik olarak inşa edilebilir. 3-topun sınırı 2-küredir ve bu iki 2-küre tanımlanmalıdır. , aynı boyutta bir çift 3 top hayal edin, ardından bunları 2 küresel sınırları eşleşecek şekilde üst üste koyun ve 2-küre çifti üzerindeki eşleşen nokta çiftlerinin aynı şekilde birbirine eşdeğer olmasına izin verin. 2-küreden (aşağıya bakın), yapıştırma yüzeyine ekvator küre adı verilir. ", bkz. http://en.wikipedia.org/wiki/3-sphere
Bir 2d-hiperboloid (http://en.wikipedia.org/wiki/Hyperboloid) alın, onu yatay bir düzlemle kesiştirin: bir daire (1-küre) elde edersiniz. Şimdi aynı şeyi iki boyutla daha hayal etmeye çalışın: Bir boyut eklemek, normal bir topun yüzeyini (2-küre) 3B olarak döndürür. Bir sonraki boyut, sabit bir kozmik zamanda kabaca bir evrenin şekli olan 3-küreyi döndürür (http://en.wikipedia.org/wiki/Cosmic_time).
İlk yorumunuzdaki cevap şu ana kadar duyduğum en kesin cevaptır. Şimdi daha da fazla kazmak istiyorum :) 3-kürenin nasıl "çalıştığını" anlıyorum, ancak bu "yapıştırma" "dış" kürenin ağır şekilde çarpılmasına neden olacağı için nasıl görüneceğini * anlamıyorum içindeki nesneleri bozun (birbirine bağlı küresel kaplarda bir balık hayal edin), ancak fikri anladım. O zaman bu 4B geometrik şekil mi?
Anlık görüntü, 4B geometrik şeklin Öklid dışı bir yüzeyidir. Yapıştırma, günlük hayatımızın 3B alanında yapmaya çalışırsanız, çarpıklıklara yol açar. 4D'de farklı. Çirkin bozulmalar olmadan orada simetrik olabilir.
Bu, sadece bir boyut daha yüksek olan 2 küre (3 topun yüzeyi) elde etmek için dış daireye (1 küreler) iki diski (2 top) yapıştırmanın analogudur. 2-küre 2B'de çirkin, ancak 3B'de güzel.
Birkaç saatlik boş zamanınız varsa, 4D ile ilgili youtube dersini önerebilirim: http://www.dimensions-math.org/ İngilizce olarak buraya bakıyor: http://www.dimensions-math.org/Dim_reg_E .htm
... başlamalıydı; Amerikan versiyonu hala benim için çalışıyor: http://www.youtube.com/embed/6cpTEPT5i0A?list=PL3C690048E1531DC7


Bu Soru-Cevap, otomatik olarak İngilizce dilinden çevrilmiştir.Orijinal içerik, dağıtıldığı cc by-sa 3.0 lisansı için teşekkür ettiğimiz stackexchange'ta mevcuttur.
Loading...