A gyorsulva táguló Világegyetem rejtélye még nem ért véget?

Szitakötö
Hozzászólások: 4
Csatlakozott: 2013.07.22. 09:05

Re: A gyorsulva táguló Világegyetem rejtélye még nem ért véget?

Hozzászólás Szerző: Szitakötö » 2013.07.22. 09:40

"A fizika jelenlegi álláspontja szerint az univerzum nem tágulhat gyorsulva, miközben mégis azt teszi."
Ez igaz?
Avatar
SzZoli
Hozzászólások: 1544
Csatlakozott: 2009.09.07. 10:41

Re: A gyorsulva táguló Világegyetem rejtélye még nem ért véget?

Hozzászólás Szerző: SzZoli » 2013.07.22. 10:05

A mondat első fele nem. A második igen. Amúgy idézet forrás nélkül nem információ.
Tuarego
Hozzászólások: 114
Csatlakozott: 2013.05.05. 21:29

Re: A gyorsulva táguló Világegyetem rejtélye még nem ért véget?

Hozzászólás Szerző: Tuarego » 2013.07.23. 22:28

SzZoli írta:A mondat első fele nem. A második igen.


Szerintem nem ilyen egyszerű ez a kérdés, hogy ilyen határozottsággal lehessen kijelentéseket tenni.
Ha ennyire biztos vagy állításodban, tudsz-e arra válaszolni, hogy mennyire gyorsul a világegyetem tágulása az utóbbi 5-6 milliárd évben?
Valami számértéket, fizikai adatot szeretnék látni erről, hogy érdemben lehessen foglalkozni vele.
Nem elég csak úgy a "vakvilágba" gyorsuló tágulásról beszélni, ha nem tudjuk, hogy "mennyi az annyi"...
Avatar
SzZoli
Hozzászólások: 1544
Csatlakozott: 2009.09.07. 10:41

Re: A gyorsulva táguló Világegyetem rejtélye még nem ért véget?

Hozzászólás Szerző: SzZoli » 2013.07.24. 09:13

Nem tudok válaszolni. Én csak annyit tudok, hogy pár tíz éves mérések szerint jelenleg gyorsulva tágul. Olyan gyorsulással, amilyennel. Nyilván nem tíz éve kezdődött a folyamat. Bizonyára van adat a gyorsulás mértékéről. Utána kell nézni.
Rigel
Hozzászólások: 212
Csatlakozott: 2012.03.03. 16:43

Re: A gyorsulva táguló Világegyetem rejtélye még nem ért véget?

Hozzászólás Szerző: Rigel » 2013.07.24. 10:58

Tuarego írta:Ha ennyire biztos vagy állításodban, tudsz-e arra válaszolni, hogy mennyire gyorsul a világegyetem tágulása az utóbbi 5-6 milliárd évben?
Valami számértéket, fizikai adatot szeretnék látni erről, hogy érdemben lehessen foglalkozni vele.
Nem elég csak úgy a "vakvilágba" gyorsuló tágulásról beszélni, ha nem tudjuk, hogy "mennyi az annyi"...


Ugye, még mindig nem olvastad el ezt a cikket: http://arxiv.org/pdf/1204.2272.pdf?
Mert másra nem tudok gondolni a tényeket ilyen látványosan semmibevevő makacs tudakolózásod kapcsán. Vagy nem olvastad (pedig már hónapokkal ezelőtt belinkeltem), vagy pedig ezzel a "mondjanak gyorsulásadatot!" követeléseddel azt a hamis látszatot próbálod kelteni, mintha ilyen nem is létezne. De rólad persze ez utóbbit távol áll tőlem feltételezni, úgyhogy marad az, hogy nem olvastad.

A cikk szerzői pusztán a látszófényesség-távolság és a vöröseltolódás adatpárok megfelelő feldolgozásával MODELLFÜGGETLENÜL kiszámítottak dinamikai adatokat. Pont azt, amit te hiányolsz olyan makacsul, a gyorsulás q(z) függvényét. (A vöröseltolódás itt az univerzum-kor paramétere.)
Még ha a betűkkel és a képletekkel hadilábon is állsz, a rajzokat azért megnézhetted volna a hatodik oldalon! Például ezt:
Kép
dgy
Hozzászólások: 467
Csatlakozott: 2009.09.22. 15:00

Re: A gyorsulva táguló Világegyetem rejtélye még nem ért véget?

Hozzászólás Szerző: dgy » 2013.07.24. 16:43

Rigel:
kiszámítottak dinamikai adatokat. Pont azt, amit te hiányolsz olyan makacsul, a gyorsulás q(z) függvényét.

A témában laikusok kedvéért fordítsuk le az ábrát szavakra.

A vízszintes tengelyen a vöröseltolódás (a hullámhossz relatív eltolódása) látható - minél nagyobb ez, annál messzebb nézünk vissza a múltba, az idő a z vöröseltolódás monoton függvénye, a pontos függvényalak függ az alkalmazott kozmológiai modelltől. Ezért is nem időt írnak a tengelyre, hiszen annak pontos értéke modellfüggő, míg a vöröseltolódás mérhető, objektív adat. Az ábra bal szélén, nulla vöröseltolódásnál tehát a jelen pillanat, jobbra pedig az egyre régebbi múlt látható.

A függőleges tengelyen a q "gyorsulási paraméter" nevű mennyiség szerepel. Vegyünk két tetszőleges (de a továbbiakban rögzített) galaxist, és legyen ezek időben változó távolsága u(t). Jelöljük e függvény idő szerinti deriváltját ú-val, idő szerinti második deriváltját ű-vel (ilyen betűk vannak a billentyűzeten, ezért is használom az u(t) jelölést a szokásos a(t) vagy R(t) helyett.) Készítsük el ezekből a következő kombinációt:
q = - űu/úú. Ez lesz a lassulási paraméter.

Ha az eredeti két galaxis helyett két másikat vettünk volna, amelyek egy adott pillanatban kétszer olyan messze vannak, mint az előző pár, akkor a Hubble-törvény értelmében az u(t) függvény egyszerűen megszorzódott volna kettővel. Hasonlóképp a deriváltjai is. Behelyettesítve láthatjuk, hogy a q mennyiség értéke nem változott volna. A lassulási paraméter definíciója tehát független attól, mely konkrét galaxispár távolságát vizsgáljuk.

Az egyes galaxisok egymáshoz képesti pillanatnyi ú sebessége és ű gyorsulása a szokásos m/s, illetve m/s^2 egységekben mérhető, ezek viszont függenek attól, mely konkrét galaxisokról van éppen szó. Ezért értelmetlen azt kérdezni, hogy "milyen sebességgel" vagy "mekkora gyorsulással" tágul az Univerzum. A tágulás pillanatnyi ütemére a H=ú/u Hubble-állandó a jellemző (ennek mértékegysége 1/s), a tágulás gyorsulására (pontosabban lassulására) pedig a dimenziótlan q paraméter.

A mínusz előjelet azért definiálták bele a lassulási paraméter értékébe, mert eredetileg azt gondolták, hogy a tágulás mindenképpen lassul – ílyen esetekre ez a képlet pozitív értéket szolgáltat.

Ha a tágulást bizonyos egyszerű függvények írják le, akkor a q(t) lassulási függvény időben állandó marad. Ha pl az u(t) függvény az idő n-ik hatványával arányos (u(t)=A*t^n), akkor q=(1/n)-1 . Lassuló tágulás esetén az n hatványkitevő 0 és 1 között van, ennek reciproka nagyobb 1-nél, tehát q pozitív. Pl a sík terű Fridman-modell esetén n=2/3, ezért q=1/2 a tágulás teljes folyamata során.

Az Univerzum gyorsuló tágulásának egyik lehetséges esete az lenne, ha a hatványfüggvénnyel leírható u(t) képletébe 1-nél nagyobb n-et helyettesítünk be. Ekkor q állandó negatív értéket vesz fel. Érthető: a gyorsuló tágulás „negatív lassulásnak” felel meg.

Egy másik lehetséges eset az exponenciálisan gyorsuló tágulás: u(t)=A*exp(t/T), ahol T a tágulás időállandója, ami az univerzum méretének (a radioaktív felezési idő mintájára definiált) „kétszereződési” idejével arányos. Ebben az esetben (kéretik utánaszámolni) a q lassulási paraméter értéke állandóan q = -1. Ilyen tágulás valósulna meg, ha a világot kizárólag sötét energia (inflaton, kvinteszencia) töltené meg, és a számítások szerint ilyen volt a tágulás a hajdani inflációs korszakban.

Nem várhatjuk el, hogy a többféle, más-más állapotegyenletű anyaggal kitöltött univerzum tágulásának történetét a fenti egyszerű függvények írják le. Mint a Rigel által idézett ábra (ami a mérési adatok legkisebb négyzetes illesztésével, elméleti feltevések, modellek felhasználása NÉLKÜL készült - a piros sáv közepén húzódó piros vonalat kell figyelni) mutatja, nem is ez a helyzet. A q paraméter értéke az idő folyamán változott.

Innen érdekes, de nem túl nehéz matematikai feladat az u(t) függvény kiszámítása, majd az Einstein-féle gravitációs egyenletek segítségével az Univerzum és az őt kitöltő különböző anyagfajták történetének rekonstrukciója – olyan „forgatókönyvet” kell találnunk, ami a kiszámított u(t) tágulási, illetve ezen át az észlelt q(t) lassulási függvényhez vezet. Mindez már modellfüggő: feltételezéseket kell tennünk az univerzumban jelen levő anyagfajták típusaira, tulajdonságaira.

Ami viszont modelltől függetlenül leolvasható a görbéről, az a q(t) függvény múltbeli előjelváltása. Ne feledjük: az ábrán jobbról balra múlik az idő. Kezdetben q pozitív volt, azaz a tágulás üteme lassult. Valamikor a múltban (az ábráról leolvashatóan kb a z=0.85-ös vöröseltolódás-értéknek megfelelő múltbeli időpontban) a q(t) függvény elérte a nullát (ekkor a tágulási függvény ű második deriváltja nulla volt, azaz az u(t) függvényen egy inflexiós pont alakult ki - itt váltott a lassuló tágulás gyorsulóba), majd utána (tehát az ábrán balra lépve) q(t) negatív értékeket vett fel – ez a tágulás ütemének gyorsulását jelenti.

Jelenleg (az ábra bal szélén, z=0 értéknél) q értéke kb -1/2. A lassulási paraméter tehát még nem érte el a tiszta exponenciális tágulásra jellemző -1 értéket. Ez azt jelzi, hogy az univerzum tágulását nem csak a gyorsító hatású kvinteszencia („sötét energia”), hanem a lassító hatású közönséges és sötét anyag is befolyásolja. Ezek hatása azonban idővel csökken (hiszen az adott anyagmennyiség egyre nagyobb térfogatba szóródik szét, egyre ritkul), míg a kvinteszencia (ez nem hígul, hiszen lényegében egy mező értékét jelenti) szerepe egyre dominánsabbá válik, és végül csak ez fog számítani: ekkor a q(t) függvény egyre közelít majd a -1 értékhez.

Az előző bekezdésben modellfüggő interpretációt használtam: feltételeztem a kvinteszencia létezését és bizonyos tulajdonságait. Ezt lehet vitatni, konkurens modelleket felállítani, és ennek a furcsa anyagfajtának a létezését kísérleti ellenőrzésnek kell alávetni (mint egy másik cikkben volt róla szó, van rá kb kétezer évünk). Viszont nem vitás a modellfüggetlenül, a tapasztalatra alapozva felállított görbe, és annak alapvető üzenete: a q(t) függvény múltbeli előjelváltása, azaz a lassuló tágulás gyorsulóba átcsapása. Ez épp olyan kísérleti TÉNY, mint a fizika számos más, általánosan elfogadott állítása. Az elméleti magyarázatot még lehet vitatni, lehet kutatni, de a megmért kísérleti eredményt józan embernek el kell fogadnia.

Valamint meg kell barátkoznia a szóban forgó elmélet nyelvezetével. Kozmológiával, az univerzum tágulásával, annak „sebességével” és „gyorsulásával” kapcsolatban nem szabad feltenni olyan kérdést, amire m/s vagy m/s^2 mértékegységű választ várunk. Illetve szabadni szabad, csak értelmetlen, ezért ne csodálkozzunk, ha számadat helyett enyhe mosolyt kapunk válaszul... A fenti fogalmak adekvát leírására a fenti görbéről leolvasható adatok szolgálnak. Ennél „pontosabb”, „konkrétabb” válasz nem létezik, ez viszont (pl az az adat, hogy a lassulási paraméter jelenlegi értéke kb -1/2) teljesen kielégíti a tudományos kritériumokat, és a mért görbe elemzésével minden más keresett adat kiszámítható.

dgy
Tuarego
Hozzászólások: 114
Csatlakozott: 2013.05.05. 21:29

Re: A gyorsulva táguló Világegyetem rejtélye még nem ért véget?

Hozzászólás Szerző: Tuarego » 2013.07.24. 23:49

Ismét le szeretném szögezni, hogy nem az akadékoskodás szándékával forszírozom én itt a gyorsuló tágulás konkrét adatait, hanem, mert úgy vélem, hogy ebben az esetben (is) döntő fontosságú a nagyságrendek megítélése.

Hogy egy "zsebbevágó" példával éljek; ha mondjuk a fizetésemet havi 1 millió forintról lecsökkentik havi 100 forintra, majd ezután diadalmasan 50%-kal megemelik 150 forintra, ettől még nem fogok repesni az örömtől, s ezt az "emelést" nem igazán tartom számottevőnek.

Valami hasonló helyzetet látok az adatokból kibontakozni az Univerzum méretváltozásának ütemét illetően is.
Nézzük meg ismét ezt az adatsort, amit a Frey-Patkós tankönyvből vettem:

Kép

Ez – durva léptékben ugyan –, de mutatja, hogy az Ősrobbanás pillanata után eltelt egy milliomod másodperctől napjainkig mekkora méretváltozások zajlottak le, s ebből az világlik ki, hogy összességében hatalmas mértékű lassulás történt a tágulás mértékében.
Ha önmagában ezeket az adatokat nézzük, már ennek alapján is kijelenthetjük, hogy tulajdonképpen szinte lényegtelen, hogy az utóbbi 5-6 milliárd évben volt-e trendváltozás, vagyis a lassulásból gyorsulásba való átbillenés, mert effektíve már olyan kicsi sebességérték tartományban van a tágulás, hogy legalább annyira nem nevezhető érdeminek egy ilyen trendváltás, mint a fent említett 50 forintos béremelés.

De ha az utolsó 13,7 milliárd év méretváltozását finomabb felbontásban nézzük, akkor is a fenti tendenciát tapasztaljuk. Tudjuk, hogy a mikrohullámú háttérsugárzás vöröseltolódása z=1089, ami azt jelenti, hogy az Ősrobbanás után 300 000 évvel, vagyis a háttérsugárzás lecsatolódása óta a világegyetem mérete nagyjából 1000-szeresére tágult. A vöröseltolódás mérésekből azonban kiderül, hogy ennek az ezerszeres méretváltozásnak a döntő többsége a lecsatolódástól számított első milliárd évben történt meg, s a legutóbbi 6-12 milliárd évben már csak nagyjából a méretváltozás 2-3-szorozódása zajlott le. Ez pedig – a korábbiakhoz képest – már egy iszonyúan alacsony érték. Gondoljunk bele, hogy milyen lassan kellene fújnunk egy lufit, ha azt akarnánk, hogy 6 milliárd év alatt nőjön a duplájára...S érdemben nevezhetnénk-e "gyorsulásnak", ha ugyanezen 6 milliárd évben nem kétszeresére, hanem 2,5-szörösére fújnák a lufit?...
Az ilyen trendváltozásokra, "gyorsulásokra" legjobb jóindulattal is csak azt mondhatjuk, hogy nem képviselnek szignifikáns mértékű változást. Márpedig a tudományosság szigora azt követeli meg, hogy ERŐS ÁLLÍTÁS, ERŐS BIZONYÍTÉKOT IGÉNYEL, s ez ebben az esetben nem áll fenn.

Ilyen szemmel kell néznünk ezt a diagramot is, ahol a trendváltás szintén nem nevezhető markánsnak, s abszolút értéke – mint fentebb láttuk – ugyancsak elenyésző.

Kép
Rigel
Hozzászólások: 212
Csatlakozott: 2012.03.03. 16:43

Re: A gyorsulva táguló Világegyetem rejtélye még nem ért véget?

Hozzászólás Szerző: Rigel » 2013.07.25. 08:38

Tuarego írta:Ez – durva léptékben ugyan –, de mutatja, hogy az Ősrobbanás pillanata után eltelt egy milliomod másodperctől napjainkig mekkora méretváltozások zajlottak le,

Annyira durva léptékben teszi, hogy a kérdés eldöntésére totálisan alkalmatlan, akárhányszor is hozod fel.
Megjegyzem, a táblázat NEM mérési eredményeket mutat, hanem modellszámításokból származó szemléltető adatokat. Úgyhogy össze sem lehet hasonlítani egy tudományos munka mérési adatokra alapozott eredményével. (Még ha esetleg valaki meg is kérdőjelezi az alkalmazott feldolgozási metódust.)

Tuarego írta:Márpedig a tudományosság szigora azt követeli meg, hogy ERŐS ÁLLÍTÁS, ERŐS BIZONYÍTÉKOT IGÉNYEL, s ez ebben az esetben nem áll fenn.

Fennáll, csak te személy szerint nem vagy hajlandó erről tudomást venni.

Tuarego írta:Ilyen szemmel kell néznünk ezt a diagramot is, ahol a trendváltás szintén nem nevezhető markánsnak, s abszolút értéke – mint fentebb láttuk – ugyancsak elenyésző.

Jujujujjj!!!!
Szerinted "nem markáns trendváltás", amikor egy gyorsulásérték ELŐJELET VÁLT? A pozitív gyorsulás átmegy negatívba? Gyengébbek kedvéért: ami korábban folyamatosan csökkentette a tágulás sebességét (pozitív érték), az most már növeli (negatív érték). Mi markáns, ha nem ez? Könyörgöm, a józan észt azért ne dobjuk el...
Kukac
Hozzászólások: 950
Csatlakozott: 2011.05.06. 18:32

Re: A gyorsulva táguló Világegyetem rejtélye még nem ért véget?

Hozzászólás Szerző: Kukac » 2013.07.25. 11:37

dgy írta:
q = - űu/úú

:shock: :shock: :shock:

Gyula, ezzel most nagyon megreformáltad a matekot! Tetszik!

Amúgy nagy köszönet, hogy ezt a témát ilyen részletesen és érthetően kifejtetted.
Tuarego
Hozzászólások: 114
Csatlakozott: 2013.05.05. 21:29

Re: A gyorsulva táguló Világegyetem rejtélye még nem ért véget?

Hozzászólás Szerző: Tuarego » 2013.07.25. 13:45

Rigel írta:
Szerinted "nem markáns trendváltás", amikor egy gyorsulásérték ELŐJELET VÁLT? A pozitív gyorsulás átmegy negatívba? Gyengébbek kedvéért: ami korábban folyamatosan csökkentette a tágulás sebességét (pozitív érték), az most már növeli (negatív érték). Mi markáns, ha nem ez? Könyörgöm, a józan észt azért ne dobjuk el...


A józan észt nemcsak arra lehet használni, hogy a matematikai előjelváltást megértsük, hanem hogy a fizikai nagyságrendeket összemérjük, s eldöntsük, hogy mi a jelentős változás és mi nem.
Már példával illusztráltam, hogy amikor az 1 milliós havi fizetést lecsökkentik 100 forintra, majd (előjelet váltva) megemelik (elvben jelentős) 50%-kal 150 forintra, erre az "emelésre" mégsem mondhatunk mást, mint hogy gyakorlatilag "smafu"...

Ugyanezt elmondhatjuk – még ha tényleg létezik is – a tágulás gyorsulására is, hiszen több, mint 10 nagyságrendnyi lassulás után gyakorlatilag indifferens, hogy az utolsó nagyságrendi változáson belül átbillent-e az előjel lassulásból gyorsulásba, hiszen a 10 nagyságrendnyi lassuláson ez nem változtat érdemben.

Annyira durva léptékben teszi, hogy a kérdés eldöntésére totálisan alkalmatlan, akárhányszor is hozod fel.
Megjegyzem, a táblázat NEM mérési eredményeket mutat, hanem modellszámításokból származó szemléltető adatokat.


Ezeket az adatokat nem én találtam ki, hanem megjelöltem, hogy honnan idéztem. Ha úgy véled, hogy alapvetően, nagyságrendileg hibásak, akkor mutass be ezt cáfoló adatokat (forrás megjelölésével).

Mindazonáltal a gyakorlati vöröseltolódás mérések, s a hozzájuk rendelhető fényút távolságok, ill. időadatok is igazolják azt a lassulási trendet, amiről beszélek.

A mérések szerint az Ősrobbanás után 300 000 évvel lecsatolódott háttérsugárzás vöröseltolódási értéke: z=1089, vagyis akkortól napjainkig az Univerzum skálaparamétere (mérete) nagyjából 1000-szeresére nőtt. Ugyanakkor szintén mérések igazolják, hogy ezen belül a legutóbbi 10 milliárd évben ennek a már csak 2-3 szorosa valósult meg, mivel ebben a tartományban a vöröseltolódási értékek z=2-n belül vannak.
Tehát akár gyorsult a tágulás az utóbbi 6 milliárd évben, akár nem, ez nem változtat azon a tényen, hogy a lecsatolódás után nagyságrendekkel csökkent a tágulás sebessége.
Válasz küldése

Vissza: “Elméleti kérdések”