stalybywalec
07.08.09, 21:14
W ramach relaksu wakacyjnego, przedłużmy wątek o uciekającym Wszechświecie i
co on po sobie mógł zostawić.
Badania czarnych dziur(dalej CD) weszły w okres dużo bardziej intensywny, z
powodu wysłania w kosmos zaawansowanych bardziej teleskopów przez ESA i NASA,
co pozwoli bardziej precyzyjnie policzyć CD i superCD. Niezależnie od tego,
już teraz można pokusić się o postawienie hipotezy, iż Wszechświat jest CD,
czyli jakby paczką zamkniętej czasoprzestrzeni ograniczona większym obszarem
przestrzeni, dla nas nieodkrywalnej hiperprzestrzeni a Wszechświat zawarty
jest w obszarze własnego horyzontu zdarzeń.
Ponieważ najbardziej stały bywalec tego forum, wręcz etatowy, będzie bił
nonsensownie pianę oburzenia i zgorszenia, muszę niestety, trochę tu popisać.
Cała ta hipoteza oparta jest w zasadzie na średniej gęstości materii
Wszechświata, metryce Schwarzschilda i twierdzeniu Birkhoffa.
Jak wiemy średnia gęstość materii we wnętrzu CD, wcale nie musi być bardzo
duża, bowiem zależy ona od jej wielkości, tak aby w rezultacie zgromadzone
było jedynie tyle materii, aby powstał horyzont zdarzeń. Bowiem zgodnie z
promieniem Schwarzschilda 2GM/c^2 , rozmiar CD zależy od jej masy M, jednak
dla danej wartości M jej gęstość spada odwrotnie proporcjonalnie do zamkniętej
przez nią objętości, która jest proporcjonalna do sześcianu jej promienia.
Czyli superCD o większych rozmiarach, posiadają znacznie niższe gęstości niżli
małe CD. Wskazany były tu ciąg przykładów, i tak:
załóżmy że nasz forumowy Leonard waży 100 kg a ponieważ zapragnął by zostać
CD, to jego promień ( nie mylić ze słynnym 48centymetrowcem) wyniósł by 10^-23
cm. a natomiast gęstość byłaby wielkości 10^73 g/cm^3, Słońce miało by
odpowiednio R=3km a gęst.=10^16 g/cm^3, a w przypadku superCD o masie
np.100mln. m.s. - promień Schwarzschilda byłby już 240 mln km, ale gęst =
tylko 1 g/cm^3, czyli gęstość H2O.
Tak więc, Wszechświat nie musi wcale mieć dużej gęstości średniej, aby
zakrzywiać bieg promieni światła lub czasoprzestrzeń, by powstał horyzont
zdarzeń. Natomiast rodzi się w tym miejscu pytanie zasadnicze: skoro widzimy
Wszechświat od środka, to jak możemy stwierdzić jaka powinna być jego gęstość
progowa właściwa dla CD? Podpieramy się wtedy, starym Newtonem, który
dokazał, że pole grawitacyjne na zewnątrz ciała o symetrii kulistej, zachowuje
się tak, jakby cała masa skupiona była w jego środku. Również w tym miejscu
trzeba włączyć twierdzenie Birkhoffa mówiące o tym, że gdy ciało o symetrii
kulistej radialnie zapada się , lub rozszerza, to metryka Schwarzschilda
opisująca jego pole grawitacyjne nie zmienia się w czasie, czyli grawitacja
obserwowana na zewnątrz ciała/kuli, nie zależy od *wielkości* ciała a jedynie
od masy weń zamkniętej.
Wartość tego twierdzenia polega na tym, że jesteśmy w stanie obliczyć pole
grawitacyjne będąc w dowolnym miejscu Wszechświata, oceniając tylko ilość masy
weń zawartej. Oczywiście rozpatrzymy je z punktu zwanego Ziemią. Z prawa
Hubble'a wiemy, że obiekty odległe oddalaja się od nas z prędkością
proporcjonalną do ich odległości, empirycznie dokazano, że tempo tej recesji
zbliża się do prędkości światła dla materii odległej o 12 mld.ly,(tzw.
Wszechświat widzialny).
I znowu, z twierdzenia Birkhoffa wiadomo, że średnia gęstość wewnętrzna
potrzebna, aby horyzont zdarzeń miał promień 12 mld.ly, wynosi 5x10^-30
g/cm^3, co jest równoznaczne z 6 atomami H/ 1 m^3.
Powstaje następne pytanie: czy można przeciąć promień sfery Birkhoffa i
horyzont zdarzeń Wszechświata, wychodząc poza Wszechświat widzialny? Otóż
nie, a to z tego powodu, iż skoro ten obszar jest poza krawędzią widzialności-
pozostaje dla nas niedostępny, a my dla niego. Tamten obszar nie może
rozciągać swego wpływu ku nam, poniewaz wtedy musiałby powstać * wspólny*
horyzont zdarzeń. I teraz najważniejszy aspekt tej hipotezy, czyli empiria.
W ramach programu BOOMERanG, którego celem było badanie promieniowania
reliktowego z najwyższą precyzją, stwierdzono niezbicie, iż ta średnia gęstość
Wszechświata wynosi dokładnie 5x10^-30 g/cm^3., czyli akurat tyle, że daje nam
horyzont zdarzeń na krawędzi widzialności.
To na pewno najdłuższy post jaki tu napisałem, dlatego w ramach 'premii'
oczekuje na konstruktywne komentarze, a i myślę, że i Leonard (zmienia swoje
nicki niczym waż skórę), co nieco, przyjmie do swej wiadomości.
