Шварцшильдовский радиус Вселенной - физиков.нет
Винтажный Клуб для гитаристов
5 голосов
/

Согласно Wiki на Rs, Rs наблюдаемой вселенной 13.7BLY.
https://en.wikipedia.org/wiki/Schwarzschild_radius (Масса наблюдаемой вселенной имеет радиус Шварцшильда приблизительно 13,7 миллиардов световых лет. [7] [8])

Ссылка для этого утверждения:

https://arxiv.org/abs/1008.0933 и Энциклопедия расстояний

Может кто-нибудь, пожалуйста, объясните это мне ... Это просто потому, что, чтобы попасть в ненаблюдаемую часть вселенной, вам нужно двигаться быстрее скорости света?

Ответы [ 2 ]

13 голосов
/

В этой статье автор начинает с определения радиуса наблюдаемой вселенной как радиуса сферы Хаббла $r_{HS}=\frac{c}{H_0}$, где $H_0$ - постоянная Хаббла. Затем он предполагает, что вселенная представляет собой однородную и изотропную совокупность материи с плотностью $\rho\approx \rho_c$, где $\rho_c=\frac{3H^2}{8\pi G}$ - критическая плотность вселенной, при которой кривизна пространства равна нулю.

Поскольку он предполагал, что вселенная однородна и изотропна, автор использует классическое определение плотности $\rho=\frac{3M}{4\pi r_{HS}^3}$, где $M$ - общая масса наблюдаемой вселенной, и с небольшим количеством алгебраических манипуляций приходит $r_{HS}=\frac{2GM}{c^2}$. Затем автор утверждает, что $r_{HS}$ - это радиус Шварцшильда Вселенной, потому что то, что он придумал, выглядит как формула для радиуса Шварцшильда.

Вот где большая проблема: условия, которые автор предполагал в начале, несовместимы с условиями, которые допускают определение радиуса Шварцшильда. Решение Шварцшильда уравнений поля Эйнштейна требует, чтобы вся масса Вселенной была сосредоточена в физической особенности при $r=0$, а остальное - в вакууме. Автор предполагает, по сути, прямо противоположное: масса вселенной распределена настолько, насколько это возможно, так что ни одна из них нигде не сконцентрирована, вакуума нет, и вселенная имеет однородную плотность. Таким образом, называть это радиусом Шварцшильда на самом деле не имеет смысла, так как оно не имеет ничего общего с решением Шварцшильда, кроме того, что оно разделяет поверхностное сходство в том, как мы выражаем их определения. Тот факт, что он называет его радиусом Шварцшильда, не означает, что он равен единице.

Мораль этой истории: хотя поиск похожих выражений в разных контекстах часто может быть полезным инструментом для управления интуицией, на самом деле он не доказывает никакой связи и не заменяет фактическое доказательство.

0 голосов
/

Здесь есть два отдельных вопроса.

радиус Шварцшильда

Радиус Шварцшильда для черной дыры рассчитывается на основе некоторых весьма специфических предположений. Например, они не будут действительны, когда пространство быстро расширяется.

Они также могут быть недействительными в огромных масштабах, таких как галактические скопления, где «темная энергия» или расширение являются факторами, но мы недостаточно знаем о них, чтобы быть уверенными во всех их эффектах. Но интуитивно кажется вероятным, что наши обычные уравнения для коллапсирующих объектов не будут применяться (или потребуют значительных модификаций), если мы не можем принять локально однородную метрику пространства-времени, поэтому они будут применяться в небольших масштабах вплоть до локальных галактик, но, вероятно, не в большие области космоса, где разнится экспансия, или времена экстремального разрастания, или во вселенную в целом.

Вот почему первоначальная вселенная, хотя и очень плотная, не распалась снова. Уравнения, которые определяют, когда происходит коллапс, который мы можем применить в текущей вселенной, основаны на предположениях и аппроксимациях, которые просто не будут действительны в условиях ранней вселенной.

Наблюдаемая вселенная

Другая проблема - это наблюдаемость и горизонт нашей вселенной, что объясняется совершенно другой причиной. Специальная теория относительности - это принцип / естественный закон, который гласит, что ничто не может путешествовать (ни один из известных типов сигналов не может распространяться) быстрее скорости света. Но особая теория относительности распространяется на распространение в пространстве-времени. В самой ранней вселенной (и в гораздо меньшей степени в наши дни) само пространство-время расширялось. Это не было расширением, к которому мы привыкли. Это было изменение в реальной геометрии самого пространства-времени. Как таковой, он не имел ограничений по скорости. Это произошло через доли секунды после Большого взрыва. ** Внезапно, точки в пространстве, которые были «близко друг к другу» (в некотором смысле), стали в триллионы триллионов раз более отдаленными за очень короткое время. Википедия говорит: расширение было порядка 10 ^ 26 в линейных измерениях или 10 ^ 78 в объемном выражении.

В «интуитивных», а не точных научных терминах, точки, которые могли быть достигнуты светом друг от друга в моменты, внезапно оказывались настолько далекими, что свету требовалось огромное количество времени для перемещения между ними.

Если бы две такие точки внезапно оказались на расстоянии намного более 13,7 миллиардов световых лет (из-за расширения), то не было бы времени для света из одной точки достичь другой, даже в 13,7 миллиардах лет с тех пор огромное расширение. Таким образом, они буквально не были бы сейчас заметны, потому что сигналы от них никак не могли достичь нас. ** Следовательно, это означает, что есть практический «радиус» или предел того, что мы можем надеяться наблюдать, устанавливаемый самой скоростью света - называемый наблюдаемой вселенной.

** Теоретически мы могли наблюдать некоторые из этих отдаленных объектов за время до того расширения, когда они не были расположены за пределами наблюдаемой вселенной, но расширение произошло в первые 10 ^ -32 или около того во-вторых, когда вселенная была настолько энергичной, что мы не можем надеяться когда-либо наблюдать что-либо из той эпохи.

Добро пожаловать на сайт физиков.нет, где вы можете задавать вопросы и получать ответы от других членов сообщества.
...