Ускорение расширения Вселенной

[Solar fox]

Может кто-нибудь подсказать, чем вызвано ускорение расширения Вселенной?

[vika vorobyeva]

Насколько я понимаю, ускоренное расширение Вселенной вызывает антигравитация вакуума, у которого оказалась положительная плотность энергии.
Как это могло получиться.
Некая среда выглядит как вакуум (т.е. при движении в ней мы не ощущаем никакого «ветра») тогда и только тогда, когда для нее уравнение состояния имеет вид:
P = -p
Где P – давление, а p – плотность энергии данной субстанции.
При положительной плотности энергии давление такой среды отрицательно, т.е. это не давление, а скорее натяжение.
В присутствии такой среды сила тяготения, действующая на два тела массами M₁ и M₂, разделенных расстоянием r, будет
F = gamma * M₁ * M₂/r² – 1/3 * Lambda * M₂ *c² * r,
Где Lambda (она же космологическая постоянная) = 8 * пи * gamma/c² * p (вакуума).
Отсюда видно, что при положительной плотности вакуума и отрицательном натяжении, им вызываемом, между двумя точками действуют дополнительные силы отталкивания, прямо пропорциональные расстоянию между ними. Считается, что именно эти силы и приводят к ускоренному расширению Вселенной.
При положительной плотности энергии вакуума даже замкнутая Вселенная будет расширяться вечно.

[Пенелопа]

Vika, это следствме гипотезы  о ненулевой вакуумной энергии? 

[vika vorobyeva]

Насколько я понимаю, да.
Есть альтернативная точка зрения, состоящая в том, что существует некое разлитое по Вселенной скалярное поле, приводящее к тому же результату (это поле еще называют «квинтэссенцией»). Но я не очень понимаю, зачем вводить новую сущность, если и обычный вакуум прекрасно справляется со своей задачей
Откуда берется положительная плотность энергии вакуума?
Видимо, это следствие непрерывного рождения и аннигиляции в нем виртуальных частиц. Почему эта плотность оказалась именно такой, а не другой (не на пару порядков больше или меньше), я не знаю. И видимо, на данный момент никто еще не знает, это передний край науки

[Пенелопа]

Вопрос "Откуда берется полжительная энергия вакуума ?"  как раз основной.   Все, что мне попадалось на эту тему были чисто "интернетовские" статьи.  То есть ни на чем не основанное предположение о том, что почему бы не быть ненулевой энергии у вакуума.
Мало того с отрицательным давлением - что с точки зрения термодинамики нонсенс. Единственная ссылка на недоступную статью 1978 года.
    Что же касается уважаемых изданий, то там создание и аннигиляция   объясняются флуктуациями.
Поэтому, мне бы хотелось найти  источники.

[vika vorobyeva]

http://www.astronet.ru/db/msg/1174484

[bob]

Наблюдательные данные Перлмуттера - это хорошо. Но тогда надо постулировать существование пятого взаимодействия и его переносчиков или в корне изменить взгляд на разделение взаимодействий в теории поля.
То есть, в теорию поля это не укладывается. Эйнштейн мог этим не заморачиваться, так как квантовая картина его не интересовала. Но любопытно, что об этом ответствуют тузы современной квантовой механики.

[dims]

некое разлитое по Вселенной скалярное поле, приводящее к тому же результату (это поле еще называют «квинтэссенцией»)

Между прочим, квинтэссенция - это квинта эссенция, пятый элемент, синоним эфира

[Solar fox]

Насколько я понимаю, ускоренное расширение Вселенной вызывает антигравитация вакуума, у которого оказалась положительная плотность энергии.

Я тоже слышал об этой гипотезе, но вся беда в том, что она не объясняет почему Вселенная расширяется неравномерно? То есть, какие-то участки Вселенной расширяются с ускорением, а, например, отдельные галактики - нет. И такая картина неравномерного расширения вселенной после БВ, напоминает залп салюта, когда одни фейерверки разлетаются быстро и далеко, а другие недалеко и медленно. Если следовать данной гипотезе, то получается, что Вселенная состоит либо из неравномерно распространенных  гравитационных полей, либо существует что-то, что препятствует ускорению расширения некоторых участков Вселенной. Некоторые ученые выдвигают версию, что одни  галактики могут состоять из вещества, а другие из антивещества, и этим пытаются объяснить неравномерность расширения Вселенной.

[Crio]

Насколько я понимаю, ускоренное расширение Вселенной вызывает антигравитация вакуума, у которого оказалась положительная плотность энергии.

Я тоже слышал об этой гипотезе, но вся беда в том, что она не объясняет почему Вселенная расширяется неравномерно? То есть, какие-то участки Вселенной расширяются с ускорением, а, например, отдельные галактики - нет.

Насколько я понимаю, гравитационно связанные (устойчивые) структуры, например, галактики, скопления галактик и пр. не подвержены космологическому расширению. Когда-то это уже обсуждалось на форуме...

[bob]

Да, это одна из трудностей. Гравитационно связанные объекты, вращающиеся по взаимным орбитам,  по современным представлениям, не подвержены хаббловскому расширению. Отсюда следуeт, что должны быть "рифтовые зоны", в которых свободное пространство "нарастает" между "тектоническими плитами" отдельных галактик. Но это бредово выглядит. Тем более, что с открытием темных галактических гало, которые занимают почти всё пространство в местных скоплениях, всё стало ещё проблематичнее. То есть, во вселенной не должно быть свободного пространства. А если оно не свободно, то во взаимное вращение вовлечено почти всё.

[vika vorobyeva]

Космологическому разбеганию подвержены только тела, не связанные друг с другом гравитационными или иными силами. Вся Местная группа галактик гравитационно связана, такой и останется. Все прочие галактики действительно будут удаляться от нас. Что в этом странного? Разлет галактик в настоящее время происходит довольно медленно, расстояния между двумя пробными телами увеличатся вдвое примерно за 15 миллиардов лет (напомню, что пробными называются тела, взаимодействием которых можно пренебречь).
To Bob: и что в этом бредового?

[bob]

То, что рифт всё-таки где-то придётся разместить или постулировать короткодействие ньютоновой гравитации на космологическом масштабе. Вы где-нибудь видели несвязанные объекты?

[vika vorobyeva]

С ньютоновской гравитацией ничего делать не надо, она остается дальнодействующей, но с учетом антигравитации вакуума сила притяжения между двумя точками на некотором расстоянии друг от друга действительно изменяется на силу отталкивания.

Кстати, давайте посчитаем.
В присутствии вакуума сила тяготения, действующая на два тела массами M₁ и M₂, разделенных расстоянием r, будет
F = gamma * M₁ * M₂ / r² – 1/3 * Lambda * M₂ *c² * r
Приравняем эту силу нулю.
Тогда
gamma * M₁ * M₂ / r² = 1/3 * Lambda * M₂ *c² * r.
Учитывая, что
Lambda = 8 * пи * gamma / c² * p (вакуума),
получаем:
 r = корень кубический из (3 / 8 пи * M₁ / p (вакуума))
На таком расстоянии от тела массы M₁ сила притяжения к нему изменится на силу отталкивания. Грубо можно сказать, что на таком расстоянии масса вакуума, лежащая между тяготеющим телом и пробной частицей, сравнивается с массой самого тела, и антигравитация перевешивает гравитацию.

[bob]

Уважаемая Vika, всё это Вы верно посчитали. Но этот вычисленный Вами r бежит от наблюдателя как горизонт, вместе с наблюдателем. Если пространство заполнено массами непрерывно с плотностью, близкой к плотности местной группы, условие для соседних тел не выполнится никогда. И все скорости окажутся пекулярными, без хаббловского разбегания. То есть, представьте, что солнечная система имеет размеры со вселенную. Да, вклад Солнца по вашей формуле за пределами r от Солнца обнулится. Но местные-то планеты и астероидные пояса останутся гравитировать и разбегания не будет. Может быть, это иллюзорный парадокс, но без наблюдаемых поверхностей разрыва гравитационных объектов никак не получается.

[Пенелопа]

http://www.astronet.ru/db/msg/1174484

Уважаемая Вика но ответа в этой статье  нет. Окунева я попыталась найти (сылка на него) - но,что нашлось о эл. частицах. И упомянута теория суперструн. Но теория суперструн  лишь гипотеза, которые многие не  разделяют. Поэтому то и хочется узнать на каких послыках
основана идея об энергии вакуума и , что такое отрицательное давление. Есть ли жкспериментально подтвержденые следствия.

[vika vorobyeva]

Насколько я помню, размеры Местной группы галактик порядка 1 Мпс, может, чуть больше. В этом объеме сосредоточено около 30 галактик, из которых 2 крупные (наша и галактика в Андромеде), несколько средних типа Магеллановых облаков, и пара десятков всякой мелочи. Следующие крупные галактики лежат уже на расстояниях порядка 10 Мпс. Так что Местная группа – довольно заметное и выраженное объединение галактик, за пределами Местной группы плотность материи на пару порядков ниже, чем внутри нее.
Поэтому средняя плотность материи (как обычной, так и темной) в Местной группе больше плотности вакуума, находящегося в объеме Местной группы, и Местная группа оказывается гравитационно связанной и не подверженной космологическому расширению. А галактики, расположенные на расстоянии 10 Мпс от Местной группы, уже удаляются от Местной группы в соответствии с космологическим расширением.

Так что я не поняла, почему r бежит вместе с наблюдателем за горизонт

[bob]

Так что я не поняла, почему r бежит вместе с наблюдателем за горизонт

Разместите наблюдателя на краю крупного скопления материи.
Если расстояние до другого крупного скопления < r, разбегания не будет.
Если > r будет ярко выраженный "космический рифт между тектоническими плитами ньютоновского пространства", наблюдаемый телескопами. До него расширения нет, после - сразу есть.
Это как-то нехорошо. Не знаю, почему, но нехорошо. Во что-то это не уложится по наблюдательной картинке, если подумать.

[vika vorobyeva]

Разместите наблюдателя на краю крупного скопления материи.
Если расстояние до другого крупного скопления < r, разбегания не будет.

Конечно, не будет. Точнее, будет, но по инерции и с замедлением, а не с ускорением, как сейчас. Такая ситуация была бы, если бы плотность энергии вакуума была бы равна нулю (или хотя бы меньше средней плотности вещества во Вселенной). Сейчас плотность вакуума БОЛЬШЕ средней плотности вещества (как обычного, так и темного), поэтому Вселенная и расширяется ускоренно.
А чем Вам не нравится картина гравитационно связанных объединений (групп, скоплений, сверхскоплений) галактик, разделенных все увеличивающимся пустым пространством между ними?

[bob]

Наличием больших пустот.