О горизонте видимости

[Stepa]

Павел, никакого параметра там нет. Единственный параметр - расстояние, с которого фотон был испущен и параметры Вселенной в целом (постоянная Хаббла и параметр замедления).
Это просто кинематика - мы для фотона улетаем быстрее, чем он к нам летит.
Точно также если мы пошлем им радиосигнал - они его просто не примут.

[Teodat]

Степе 
вы так и не ответили
Вселенная расширяется ускоренно не с самого начала , а с какого-то момента времени (~ 6 млрд.лет назад ).До того она расширялась с замедлением.

Это просто кинематика - мы для фотона улетаем быстрее, чем он к нам летит.
Точно также если мы пошлем им радиосигнал - они его просто не примут

А реликтововое излучение мы все-таки видим

[vika vorobyeva]

А реликтововое излучение мы все-таки видим

Попробую ответить я вместо Степы
Мы видим реликтовое излучение из далекого прошлого. Но полноценные сформированные галактики из того газа, что "сейчас" для нас реликтово излучают, мы никогда не увидим. Космологическое красное смещение эквивалентно замедлению времени (например, на красных смещениях порядка 5 взрыв сверхновой длится в несколько раз дольше, чем в окрестностях нашей Галактики). Т.е. мы видим прошлое неких объектов, но их "настоящее" мы никогда не увидим. А они видят наше прошлое и никогда не увидят наше настоящее. Тот сигнал, что мы им отправим "сейчас", дойдет до них "после бесконечного интервала времени", т.е. вообще не дойдет.
Замысловато, но к этому можно привыкнуть

[UMa]

Я рассматривала эту тему в своей мановской работе... Мне кажется, что всю Вселенную, какая бы она не была, мы видим (видим на тот момент, когда лучи, находящиеся сейчас у нас, были в заданном месте). Это происходит потому, что в принципе видимость зависит только от прозрачности, а прозрачность Вселенной мы принимаем за абсолютную, то есть в вакууме прозрачность абсолютная, а во Вселенной она бесконечно стремится к абсолютной. Вселенная вполне гранична. Она может бесконечно долго расширяться, если масса вещества в ней не достигает предела. В противном случае она будет бесконечно пульсировать. Это если принимать теорию о красном смещении за верную. Но она, как и теория относительности, может быть весьма ошибочна. Для того, чтобы доказать их достоверность, недостаточно доказательств. Как мы докажем, что теория о красном смещении верна, если мы не можем доказать, что Вселенная однородна? А лучи могут запросто преломляться о какое-либо вещество и изменять свой видимый спектр. Вот.

[Stepa]

Уважаемая UMa!

Вселенная наша не может быть абсолютно прозрачной, так как в ней присутствует плазма, т.е. нейтральная смесь носителей электрического заряда разных знаков. На этих зарядах электромагнитные волны рассеиваются, как на мутном стекле.

Чтобы доказать, что Вселенная (точнее, наблюдаемая нами часть) однородна, надо составить список галактик по всему небу и измерить расстояниядо них.Их распределение, начиная с некоторых масштабов, вполне однородно.
Реликтовое радиоизлучение, наконец, обнаруживает очень высокую степень однородности.

Красное смещение нельзя объяснить преломлением, поскольку коэффициент преломления зависит от частоты преломляемой волны, т.е. существует дисперсия, да и вдобавок очень трудно представить себе такого рода преломление.
Красное смещение одинаково смещает линии одного и того же источника, несмотря на то, что они могут находится и в радио,и в инфракрасном и в оптическом да и в любом другом диапазоне волн.
Если же речь идет о поглощении, то этим тоже нельзя объяснить красное смещение, так как поглощающее энергию вещество придет в термодинамическое равновесие, и поглощать уже не будет.

[UMa]

Уважаемый Stepa!!! Вы меня немного не поняли. Я не говорю, что красное смещение объясняется преломлением. Я предполагаю, что Вселенная неоднородна, поэтому красное смещение в разных областях может быть разным, т.к. лучи будут преломляться (не только видимые, а и радиолучи, гамма-волны и т.п.), не зависимо от скорости удаления. Сейчас все считают, что по красному смещению можно узнать скорость удаления, тем не менее это могут быть только искажённые лучи, смещённые в красную сторону не из-за удаления, а из-за преломления.

[Митрофанов Павел]

Павел, никакого параметра там нет. 

    Уважаемый Stepa, я и сам предполагал, что ни каких «дополнительных» физических параметров в излучении не существует. И высказал эту «гипотезу» не потому, что предполагал существование какого-то, не известного мне, параметра, а потому, что гипотеза о его существовании,логически, как мне кажется,  вытекает из Вашего ответа на мой вопрос, заданный в посте №16  . Допускаю, что в своих логических построениях я ошибаюсь. Поэтому и хочу повторить их здесь, чтобы выявить ошибку, если она имеется. Вначале хочу упомянуть одно положение, которое принимаю как аксиому, и которое, как мне кажется, вытекает так же и из Вашего ответа:   

Единственный параметр - расстояние, с которого фотон был испущен и параметры Вселенной в целом (постоянная Хаббла и параметр замедления)...

«Аксиома» следующая: если в некоторой точке пространства (в первой точке) имеются два параллельных потока излучения, то одновременно «пройдя» в пространстве одинаковые расстояния до некоторой (второй) точки пространства, эти излучения приобретут одинаковые красные смещения. Имею ввиду, что «накрутятся» одинаковые красные смещения на отрезке пространства между точками 1 и 2. И произойдет это  вне зависимости от длин волн излучений, а так же вне зависимости от того, какие расстояния эти излучения уже «прошли» в пространстве, т.е. вне зависимости от того какие красные смещения уже имеются в этих излучениях.   
Дальше базируясь на этой «аксиоме» попытался предсказать результаты следующего мысленного эксперимента: На расстоянии «горизонта видимости» от наблюдателя   находится источник (№1) монохроматического излучения. В некоторой точке пространства, расположенной где-то посередине между наблюдателем и источником (назовем ее «промежуточной точкой пространства»), длина волны излучения источника №1 будет иметь некоторую конечную величину. Замечу, что наблюдатель, окажись он в этой «промежуточной точке пространства», не сможет определить красное смещение в излучении, если ему не будет известна начальная длина волны излучения источника №1. Таким образом, смею предположить, что излучение источника №1 в рассматриваемой «промежуточной точке пространства» ни чем не будет отличаться от любого другого излучения с той же самой длиной волны (про поляризацию ни чего не говорю, так же, как о ней умалчивают, говоря о красном смещении). Каким-либо образом генерируем в этой «промежуточной точке пространства» излучение (№2) с той же длиной волны, которую имеет излучение источника №1 в этой «промежуточной точке пространства».  Далее оба этих потока излучения, распространяясь в пространстве «параллельными курсами», достигают наблюдателя. В излучении №2 наблюдатель зарегистрирует некоторую конечную длину волны, так как излучение «пришло» с расстояния меньше чем расстояние до «горизонта видимости».  Но по «аксиоме» и в излучении №1 наблюдатель должен зарегистрировать ту же длину волны, ведь длины волн этих излучений в «промежуточной точке пространства» были равны, и красные смещения, которые приобретут излучения при прохождении отрезка пространства от «промежуточной точки пространства» до наблюдателя, так же равны.  Как видим, этот вывод противоречит Вашему, согласно которому длина волны в излучении №1 должна растянуться до бесконечности.
Когда же на мой вопрос в посте №16 Вы ответили, что верным будет ответ 3, в то время, как из той же «аксиомы» вытекает ответ 1, тогда-то,  проведя подобный логический анализ я и высказал предположение о неизвестном мне физическом параметре. И если «аксиома» не верна, то параметр этот просто обязан быть, потому что в рассмотренном мысленном эксперименте, чтобы выполнилось Ваше условие, необходимо, чтобы  потоки излучения, одинаковые в некоторой точке пространства, пройдя в одно и тоже  время одно  и тоже расстояние в одном и том же  пространстве, должны «накрутить» разные красные смещения.

[Маска]

Что значит "Вселенная неоднородна" ? А изотропия Вселенной- это выдумки ?

[Intertracer]

А ещё интересно, учитывается ли в этой однородности топология пространства-времени, которая по-любому получается неоднородной... Не может ли плотность материи в пространстве быть везде одинаковой (в масштабах гигапарсек)? Кто-нибудь где-нибудь когда-нибудь видел/делал график увеличения с расстоянием (и со временем) плотности пространства? Накладывал на него плотность материи?

Кстати, как там обстоят дела с изотропией реликтового излучения? Никаких анизотропностей не нашли?

[Stepa]

А почему плотность должна расти с расстоянием?
Пустоты прибавляется... Скорее она стремиться к постоянной величине.

[henson]

Чтобы доказать, что Вселенная (точнее, наблюдаемая нами часть) однородна, надо составить список галактик по всему небу и измерить расстояниядо них.Их распределение, начиная с некоторых масштабов, вполне однородно.
Реликтовое радиоизлучение, наконец, обнаруживает очень высокую степень однородности.

Как раз такую работу уже сделали. Структура однородна где-то с 200-300 Мпк. Интересно почему? В мелком масштабе она больше похожа на соты: http://space.rin.ru/articles/html/473.html
Однако похоже, что реликтовое излучение все-таки НЕОДНОРОДНО, что является одним из самых интересных событий прошлого года: http://www.cnews.ru/news/top/index.shtml?2005/10/24/190446

[Stepa]

Давайте решим эту задачу на простом примере.
Вселенная расширяется. Пусть в момент излучения ее масштабный фактор был равен 1, а во все последующие R(t). Представим себе Вселенную, как сетку. Клеточки растягиваются, но номера клеточек остаются. Это так называемое сопутствующее расстояние. Обозначим его за r.
Тогда из весьма прозрачных выводов мы получаем:
int(dt/R(t),t=0..T)=r/c.

Возьмем R(t)=1+a*t+a^2/4*t^2
Тогда интеграл берется совсем просто и мы получаем:
T=2r/(2c-ar)   (ясно, что если a=0, то T=r/c, как и должно быть)

Вычислим красное смещение. Если в начале изменить расстояние на dr, то в конце оно будет cdT:

cdT=4c^2/(ar-2c)^2 dr . dr ~= l0 - начальная длина волны; cdT - конечная.

z(r)=4c^2/(ar-2c)^2-1=(4c-ar)ar/(ar-2c)^2

z=infinity для тех, кто r=2c/a. Т.е. с рассматриваемого момента мы их не увидим уже никогда.

Теперь мы имеем все нужные формулы.

Пусть расстояние, на котором стоит наш переизлучатель, равно x. Тогда с расстояния r до r-x красное смещение составит:

z1=z(r-x)=4c^2/(a(r-x)-2c)^2-1

и волна придет туда за время:
t1=T(r-x)=2(r-x)/(2c-a(r-x))

Но! В время этого путешествия поменялся параметр a! Он стал a1=a+a^2/4*t1

А теперь мы идем волной длиной (z1+1)l0 с расстояния x. Только не забываем, что a стал a1.

                     64c^4
z2(r,x)=------------------------------------------  -1  - вот результат.
          (8c^2-4acr+a^2xr-a^2x^2)^2

Подставив туда r=2c/a, получим
                 64c^4
z2(x)=-------------------------  -1
         (2xac-a^2x^2)^2

если x=0 - "переизлучатель" прямо у излучателя, то z2(x=0)=inf, как и есть.
если x=2c/a, "переизлучатель" прямо у приемника, то z2(x=2c/a)=inf.
Минимум, очевидно, при x=c/a. z(x=c/a)=63.

Т.е., в глобальном смысле, волна несет с собой некий отпечаток, а именно ту "скорость удаления", которую она имела в результате излучения. Но она однозначно связана с параметром Хаббла и сопутствующим расстоянием.
Надеюсь, это внесет ясность.

[Intertracer]

А почему плотность должна расти с расстоянием?
Пустоты прибавляется... Скорее она стремиться к постоянной величине.

Ну как же, разве плотность пространства-времени не связана с плотностью находящейся в нём материи?

[bob]

Ну как же, разве плотность пространства-времени не связана с плотностью находящейся в нём материи?

"плотность пространства-времени"? Наверное, Вы хотели сказать - "кривизна". Кривизна определяется массой. Но масса во вселенной считается распределённой изотропно. Иначе расширение шло бы неравомерно или его бы вовсе не было.

[Митрофанов Павел]

    Уважаемый Степа, большое Вам  спасибо, что тратите свое время на ответы такому дилетанту как я. Насчет дилетанта, это  без всякой иронии. Так что с Вашей математикой мне еще  разбираться и разбираться.  Но кое о  чем, если позволите, хочу спросить уже сейчас. До сих пор думал, что ускоренное расширение пространства, открытое сравнительно недавно, происходит с постоянным ускорением. Вы утверждаете, что это не так. А какие мысли у астрофизиков по поводу тех сил, которые не только изменяют постоянную Хаббла, но изменяют и саму скорость ее изменения? Говоря почти Вашими словами - какая сила меняет третью производную?  И еще. Какие процессы, (если правильно понял Вашу формулу (см. рис.)) как-то «хитро» меняют размерность ускорения, делая ее (размерность) совсем непонятной? Впрочем, потом вспомнил, что в данном случае параметр ускорения безразмерная величина. Правда, совершенно не понятно почему так.

[UMa]

И всё-таки...
Как же тогда квазары? Неужели это реальные тела, которые светятся раз в 1000 ярче, чем ср. галактика? Неужели они при этом всего 1-2 световых года в диаметре? Ведь это всё выходит судя по кр. смещению...

[Stepa]

размерность [a] = 1/сек,[ a^2] =1/сек^2.

a1=a+a^2/4*t1 - это по-программистски, Павел! Прошу прощения... Значит, что a1=a+t1*a^2/4.

Что касается вашего вопроса о динамике изменения параметров. Есть уравнения Эйнштейна - знаменитая ОТО  и из них можно рассчитать модель Вселенной, задавая разные сочетания плотностей:
-обычного и темного вещества;
-релятивистских частиц типа нейтрино;
-темной энергии - это совсем не то, что темное вещество! это та самая энергия вакуума...
-фантомной энергии
- и т.д.
Все различие в уравнении состояния вещества - зависимости давления от плотности.
Решая эти уравнения, можно получить эволюцию  R(t) - масштабного фактора от времени. А также получить H = R'(t)/R(t) - параметр Хаббла, q = R''(t)/R'(t)^2 - параметр замедления.

Когда Вселенная расширяется , влияние обычных типов вещества падает как R(t)^3 - плотность уменьшается, и давление с ним. А вот вакуумный член как был, так и остается. И можно сказать, что член, связанный с ускорением оказывается практически постоянным.

А мы можем задаться любым R(t) и получить разные кинематические решения, чтобы ответить на вопросы типа: "Дойдет ли сигнал", "Какое z будет, если..." , "Если мы полетим со скоростью такой-то, куда мы сможем долететь" и т.д.

P.S. Вообще говоря, я не совсем правильно все сделал в конце. Если мы считаем R(t)=1+a*t +a^2/4 *t^2, то при подстановке уже a1, Rn(t)=1+a1^2 *t +(a^2/4) *t^2, а не 1+a1^2 *t +(a1^2/4) *t^2.
Это означает что интеграл наш берется, но в гиперболических функциях. Это немного меняет оценку z и zmin, но главного смысла не меняет. И путь расчета именно такой. Если интересно, могу облечь все в форме PDFничка с рисунками, формулами и неким текстом. Только чуть позже.

to UMa:
Действительно, это так. Ядра галактик это.

[Intertracer]

Ну как же, разве плотность пространства-времени не связана с плотностью находящейся в нём материи?

"плотность пространства-времени"? Наверное, Вы хотели сказать - "кривизна". Кривизна определяется массой. Но масса во вселенной считается распределённой изотропно. Иначе расширение шло бы неравомерно или его бы вовсе не было.

Точнее -- я хотел сказать предполагаемая энергетическая плотность пространства-времени, которая, возможно, напрямую связана с топологией. Ведь мы же до сих пор не знаем наверняка, что космологичейкая константа везде постоянна, или мы всё-же имеем дело с этой пресловутой квинтессенцией... Да и изотропность это десятый вопрос, с однородностью бы разобраться.

[bob]

предполагаемая энергетическая плотность пространства-времени[/i

?  Всё-таки не понимаю. С Вашей точки зрения у пространства-времени есть энергетическая плотность?

[Intertracer]

Ну да, та самая которая является причиной эффекта Казимира... Или это я что-то не так понял?