?

Log in

No account? Create an account
entries friends calendar profile Previous Previous Next Next
Как устроена Вселенная - don_beaver
don_beaver
don_beaver
Как устроена Вселенная
Хорошо изученные звезды и газовые облака составляют 20% гравитирующей массы Вселенной, остальные 80% содержатся в малоизученной темной материи в виде черных дыр (по самым современным взглядам). Темную энергию не поминать – это антигравитирующее условное понятие. Гравитационные волны тоже – это негравитирующая среда.

Популяцию черных дыр делят на три класса: ЗЧД (звездные черные дыры с массой <100 масс солнца), СМЧД (сверхмассивные черные дыры >100 тыс. масс солнца) и ПЧД (промежуточные черные дыры с массой между ЗЧД и СМЧД). Из обзора Карра и Силка (2018) и других источников можно составить такую примерную таблицу наблюдаемых свойств этих классов (где f – доля этого класса в темной материи)
ЗЧД : 1-100 Мс и f~1
ПЧД : 10^2-10^5 Мс и f<<0.001
СМЧД : 10^5-10^10 Мс и f~0.001

То есть, практически вся масса темной материи (а значит и большинство массы Вселенной) заключена в черных дырах с массой меньше 100 масс солнца – их находят астрофизики с телескопами и экспериментаторы с детекторами гравитационных волн. Сверхмассивные черные дыры вносят небольшой вклад в темную материю, но за счет своей гигантской индивидуальной массы играют важную роль в образовании космических структур, в первую очередь – галактик, в центре которых они и сидят. СМЧД тоже хорошо наблюдаются. Загадкой является практическое отсутствие в наблюдениях черных дыр промежуточных масс. То есть вокруг нас множество темных «мышей» и изрядное количество темных «слонов», но не видно никого вроде «собак» и «лошадей». Это возможно, если по каким-то загадочным причинам, общий вклад ПЧД в темную материю очень мал – гораздо меньше, чем у других классов – чего мы и предположили в таблице вверху.

Решить проблему происхождения этих классов черных дыр означает решить проблему строения Вселенной, для которой черные дыры являются невидимым, но прочным скелетом, на котором все и держится - в самом буквальном смысле этого слова. Как можно подступиться к решению этой задачи? Единственным известным (хорошо рассчитанным и проверенным наблюдениями) способом создания черных дыр является эволюция звезд – небольшой, всего несколько процентов по массе, популяции Вселенной, которая насчитывает 10^22-10^23 штук. Эволюция лишь 0.1% звезд приводит к образованию черных дыр. Таким способом мы можем получить всего лишь ~1% массы темной материи. Где взять остальные 99%?

Как к этой задаче подходят квантовые космологи? Изобретая новые и более эффективные механизмы образования черных дыр в самом начале расширения Вселенной, например, квантовые флуктуации сверхплотной материи на отрезке между какой-нибудь (условно) 10^-40 и 10^-35 секунды, или пузырьки инфлантона между (условно) 10^-33 и 10^-30 секунды. Беда этих подходов в том, что они все математико-фантастические, не имеющие никакого реального подтверждения. Очевидно, что можно найти решение любой проблемы, если ввести достаточное количество новых сущностей (полей, частиц или пузырьков) и нужный набор свободных параметров. Но даже и с таким арсеналом трудно понять – почему ПЧД так выпадают из общего ряда? Почему в космосе так мало темных «собак»?

Старые честные физики вроде меня, связаны по рукам и ногам законами природы и не могут ломать их через колено. Поэтому рассмотрю вариант, когда существует лишь один механизм образования черных дыр – через эволюцию звёзд, но зато черные дыры в циклической Вселенной могут накапливаться от цикла к циклу (такую мысль высказали, например, Клифтон, Карр и Коли в 2017). Принимаем самую простейшую модель (toy-model) для эволюции черных дыр в N циклах: начально заданная популяция при проходе через максимально сжатое состояние Вселенной (около 10 световых лет по старым оценкам Дикке и других) уменьшает свою численность на несколько процентов (из-за попадания в более крупные дыры - в том числе в Большую Черную Дыру), зато увеличивает индивидуальную массу дыр на некоторую величину, пропорциональную площади черной дыры и средней плотности окружающей среды. Этот закон увеличения массы, невзирая на свою предельную простоту, описывает очень интересные зависимости: первые ~90% циклов черные дыры растут очень медленно, а потом, на последних циклах, их рост быстро становится просто взрывообразным и приводит к образованию очень больших дыр. В целом, расчеты элементарные, доступные и школьнику.

Принимая в качестве начальных значений количество и массу черных дыр, которые образовались в ходе одного цикла Вселенной при эволюции звезд, мы отследили эволюцию этой популяции в течение нескольких сот циклов – пока она не пришла к образованию дыры, грубо говоря, сопоставимую по размеру с Вселенной (как раз такую Большую Черную Дыру мы и предполагали в своих предыдущих работах). В результате расчетов, без всяких фокусов, подгонок и натяжек, получаем такое типичное распределение черных дыр между классами:
ЗЧД : 5-100 Мс и f~1
ПЧД : 10^2-10^5 Мс и f~9*10^-8
СМЧД : 10^5-10^10 Мс и f~1.5*10^-4

Средняя масса СМЧД - 65 миллионов масс солнца, а ПЧД - всего 1200, причем их вклад в массу Вселенной именно такой ничтожный, какой мы ожидали, исходя из их малой регистрируемости. ПЧД оказались незаметными, потому что они успели растерять свою численность, но не успели нарастить индивидуальные массы. Относительные роли разных классов могут варьироваться в зависимости от параметров модели, но принципиальные особенности распределения устойчивы.

Это краткий обзор результатов, по которым готовится к печати статья. В чем их значение? Они показывают, что наблюдаемое глобальное распределение черных дыр - это следствие и лучшее наблюдательное доказательство того, что наша Вселенная является циклической. Цикличность Вселенной означает полную ликвидацию всех инфляционных и прочих одноразовых моделей Вселенной. Сейчас честные квантовые космологи, которые так высокомерно относились к нашим идеям, могут пойти и сделать себе харакири. Но ничего драматического не будет – потому что из трех определений «честный, квантовый и космолог» могут быть верными только два. Конечно, эти результаты также подтверждают, что именно черные дыры являются темной материей, поэтому можно сворачивать все проекты по поиску вимпов, аксионов и прочих фикционов.

Количество циклов Вселенной >500, исходя из обсуждаемой модели (~10^18 по энтропийным оценкам в предыдущей статье, которая напоролась на твердый мозг рецензентов). Этот вывод НЕ зависит от конкретных космологических моделей, в том числе и от нашей теории. Он полностью игнорирует конкретные механизмы расширения и сжатия Вселенной, делая только самые общие предположения об эволюции черных дыр от цикла к циклу. (Конечно, если копать вглубь, то вряд ли какая-нибудь теория, кроме нашей, сумеет объяснить эти процессы в рамках теории Эйнштейна и без привлечения новых сущностей).

Наблюдательное доказательство того, что наша Вселенная прошла много циклов – это грандиозно. Построение простой модели, которая убедительно объясняет реальное распределение черных дыр, - это редкий инсайт. Я счастлив, потому что знаю, как устроена Вселенная.

Tags:

142 comments or Leave a comment
Comments
Page 1 of 2
[1] [2]
edroovna From: edroovna Date: March 17th, 2019 08:51 pm (UTC) (Link)
Тут напрашивается аналогия - океанские волны. Так-то они обычной статистике подчиняются, но бывают, зафиксированы, гигантские, выбивающиеся из статистики. Можно предположить и объяснение некоторых атмосферных феноменов, статистически необъяснимых. А что, если тут математики недоработали и тут не феномен, а некая закономерность? Редкая, вот этот 1%, но гармоники какие-то, вообще небывальщина, типа диды рассказывали. По своему уровню знания математики - ну бред несу, а вдруг?
Ну раз уж всё равно бред несу, так типа того, что нормальное распределение раскладывается в некий гармонический ряд при неидеальных условиях (реально они никогда не идеальны) , причем это разложение единственное.

Edited at 2019-03-17 09:13 pm (UTC)
Дмитрий Петухов From: Дмитрий Петухов Date: March 17th, 2019 08:51 pm (UTC) (Link)
Я счастлив жить с вами в одно время :)
funny_suslik From: funny_suslik Date: March 17th, 2019 08:56 pm (UTC) (Link)
>> Количество циклов Вселенной >500

А при сильном увеличении числа циклов как себя это все ведет?
Есть какой-то метацикл?
Красивее, если число циклов бесконечное и такое распределение даст предел по циклам.
don_beaver From: don_beaver Date: March 17th, 2019 10:19 pm (UTC) (Link)
500 - это количество циклов, которое приводит к стационарному распределению черных дыр. А сама Вселенная может циклировать или бесконечно, или практически бесконечно (как например 10^18 и конца еще не видно).
(no subject) - (Anonymous) - Expand
(no subject) - (Anonymous) - Expand
bahamut_juice From: bahamut_juice Date: March 17th, 2019 09:16 pm (UTC) (Link)
а как начинается новый цикл?
вот есть много сблизившихся, но не слившихся черных дыр - что такое новый цикл и как он начинается?
заранее спасибо.
aikr From: aikr Date: March 17th, 2019 09:51 pm (UTC) (Link)
Это описано здесь: https://don-beaver.livejournal.com/205468.html
From: rubir_ru Date: March 17th, 2019 09:18 pm (UTC) (Link)
грустно это всё. Вот мне всегда нравилась гипотеза панспермии, но она ровно аналогичная - оставляет причины начала процесса за кадром.
zmeygor From: zmeygor Date: March 18th, 2019 10:51 am (UTC) (Link)
ну, в общем-то да, кроме одного момента - гипотеза панспермии позволяет рассматривать гораздо меньшую вероятность самозарождения жизни, чем без гипотезы. Достаточно, чтобы "вспыхнуло" в одном месте, и дальше уже разнесётся по многим, чем требовать, чтобы условно тот же уникальный набор условий сложился в каждом отдельном случае.
Но вот для космологии, полагаю, эта аналогия наверное не очень то подходит.
buchwurm From: buchwurm Date: March 17th, 2019 09:21 pm (UTC) (Link)
Тысяча извинений: я понял смысл сказанного и я инстинктивно люблю циклическую Вселенную больше одноразовой, но как-то не вкурил, что явилось "наблюдательным доказательством того, что наша Вселенная прошла много циклов".
aikr From: aikr Date: March 17th, 2019 09:45 pm (UTC) (Link)
Если я правильно понял: наблюдаемое распределение размеров чёрных дыр соответствует такому, которое согласно расчётам возникает через несколько сотен циклов.
kgd39 From: kgd39 Date: March 17th, 2019 09:48 pm (UTC) (Link)

А что понимается под циклом? мы все умрем?)

don_beaver From: don_beaver Date: March 17th, 2019 10:20 pm (UTC) (Link)
Ну, через 100-200 миллиардов лет, когда Вселенная сожмется в объем порядка 10 световых лет и плотность гамма-квантов там будет как у воды, то - да, вероятнее всего умрем.
From: (Anonymous) Date: March 17th, 2019 09:59 pm (UTC) (Link)
Крайне любопытная гипотеза! Интересно, а исходя из текущего наблюдаемого распределения встречаемости чёрных дыр разных классов (или ещё чего-то наблюдаемого хотя бы в теории) и вашей модели - можно-ли вывести оценку верхней границы на количество циклов вселенной на данный момент?
don_beaver From: don_beaver Date: March 17th, 2019 10:21 pm (UTC) (Link)
Не думаю. Предельное количество циклов Вселенной или как они возникли и задышали - это задача следующего уровня. Пока со стационаром еле-еле разобрались.
(no subject) - (Anonymous) - Expand
(no subject) - (Anonymous) - Expand
the_third_way From: the_third_way Date: March 17th, 2019 10:11 pm (UTC) (Link)
Спасибо!
nero_schwarz From: nero_schwarz Date: March 17th, 2019 10:14 pm (UTC) (Link)
Возникли дилетантские вопорсы:
1) а регистрировать следы предыдущих циклов как-то возможно?
2) что будет происходить с солнечной системой при переходе из одного цикла в другой? полное разрушение и формирование новой звезды с планетами в новом цикле или ничего не произойдёт и мы смену цикла даже не заметим?
don_beaver From: don_beaver Date: March 17th, 2019 10:26 pm (UTC) (Link)
1. Те черные дыры, которые зарегистрировал LIGO, прожили уже несколько сот циклов, а центральная дыра в нашей Галактике - самый долгожитель. Поэтому и спИна у них почти нет. 2. Если за начало цикла считать момент начала расширения, то цитирую "Ну, через 100-200 миллиардов лет, когда Вселенная сожмется в объем порядка 10 световых лет и плотность гамма-квантов там будет как у воды, то - да, вероятнее всего умрем". От такого облучения будут распадаться даже атомы железа, а про звезды и планеты мы уже не говорим. Если считать началом цикла момент смены расширения на сжатие - то там все гладко и незаметно, хотя с космологической точки зрения - именно там мы сбрасываем свою энтропию и начинаем с нового листа.
(no subject) - (Anonymous) - Expand
(no subject) - (Anonymous) - Expand
(no subject) - (Anonymous) - Expand
(no subject) - (Anonymous) - Expand
bodeh From: bodeh Date: March 17th, 2019 10:16 pm (UTC) (Link)

А каково распределение масс среди тех ЧД, которые образовались в текущем цикле?

don_beaver From: don_beaver Date: March 17th, 2019 10:27 pm (UTC) (Link)
Это вопрос к звездниками, меня в принципе любое разумное распределение устроит. По наблюдениям - пик численности приходится примерно на 5-7 масс солнца, а минимум - на 3 массы.
sl_lopatnikov From: sl_lopatnikov Date: March 17th, 2019 11:15 pm (UTC) (Link)
Позволю себе пару совсем сумасшедший вопросом не совсем по теме, но...

1.Во всех моделях, - стандартной, М-теории, чего угодно, есть маленькая особенность - есть выделенная координата. Называется, время.
2. Более того, во всех моделях любой размерности, эта координата единственная. Как сказал Сасскинд, двумерное (надо полагать, и многомерное) время - это участь шизофреников. Все остальные - пространственные.

Возникает вопрос - что это? - Без ответа на этот простенький вопрос - все упражнения с цикличностью имеют неочевидный смысл. Если имеет.

Или нет?


PS.Я пенсионер и заработал себе право задавать вопросы произвольной глупости. Но хотелось бы услышать хотя бы приблизительное мнение.

Edited at 2019-03-17 11:16 pm (UTC)
don_beaver From: don_beaver Date: March 18th, 2019 12:41 am (UTC) (Link)
Я не понял вопроса. Я ничего не выдумывал в размерности и следую Эйнштейну, у которого 4-х мерное пространство делится на время и наше обычное 3-х мерное пространство. В чем вопрос?
(no subject) - (Anonymous) - Expand
(no subject) - (Anonymous) - Expand
gans2 From: gans2 Date: March 18th, 2019 01:59 am (UTC) (Link)
Квантовые космологи будут размножатся , пока им будут давать денег. Как только денег давать перестанут, следующее поколение станет честным.
don_beaver From: don_beaver Date: March 18th, 2019 12:07 pm (UTC) (Link)
Проблема в том, что они сами рулят распределением денег в своей области. Следовательно - бессмертны.
kodim1969 From: kodim1969 Date: March 18th, 2019 02:25 am (UTC) (Link)
Здравствуйте, Николай Николаевич!
Поздравляю с выдающимся научным результатом!
Насчет энтропии и разных механизмов, обьясняющих отступление от второго закона термодинамики (ВНТ). Знакомы ли вы с фундаментальными выводами Мариана Смолуховского, который еще сто лет назад предположил и доказал, что никакого обьективного ВТН нет, и наблюдаемое неубывание энтропии всего лишь впечатление наблюдателя, порожденное его особенностями.
Выводы Смолуховского также 100 лет игнорируют.
Возможно, с их учетом и не потребуется придумывать математические фокусы со сбросом энтропии вовне на периферию вселенной и т.д.
don_beaver From: don_beaver Date: March 18th, 2019 12:11 pm (UTC) (Link)
С этими результатами Смолуховского не знаком, но в случае космологии второй закон термодинамики сводится к тому, что площадь черных дыр не может уменьшаться, а может только расти (энтропия черных дыр - это просто площадь их поверхности с коэффициентом). Это совершенно понятно с физической точки зрения. Следовательно, если я решил проблему, что делать с Большой Черной Дырой (куда её девать в каждом цикле) - то я решил проблему и с энтропией. Для меня это просто другое описание.
gvk From: gvk Date: March 18th, 2019 03:24 am (UTC) (Link)
Мне кажется, что мы становимся свидетелями (и даже немного соучастниками ))) ) революции в "научной коммуникации", когда "классические каналы" загружены потоком малоценных публикаций ради формальных наукометрических показателей (своеобразная распределенная DDoS-атака ))) ).
Осталось сделать две вещи:
- разрешить ссылаться на результаты, опубликованные в социальных сетях и художественных произведениях.
- создать систему, которая будет автоматически находить достижения предыдущих авторов и включать в "список литературы", независимо от предпочтений автора "новой" работы

)))

(даже не знаю, это шутка или нет? )) )

Edited at 2019-03-18 05:21 am (UTC)
don_beaver From: don_beaver Date: March 18th, 2019 12:12 pm (UTC) (Link)
"создать систему, которая будет автоматически находить достижения предыдущих авторов и включать в "список литературы", независимо от предпочтений автора "новой" работы"

Так, это де факто моя идея, которую я пропагандировал в третьем томе!
142 comments or Leave a comment
Page 1 of 2
[1] [2]