Анизотропность Вселенной

Материал из Циклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Финслерова геометрия

Анизотропность Вселенной — предполагаемая неоднородность распределения вещества, пространства, времени, неравномерность действия самих законов физики. До конца 20-го века полагалось, что пространство и время изотропны на Земле и во всей вселенной: считалось, что у физических законов нет привязки к пространственно-временному расположению явления. Это представление пошатнулось с открытием так называемого феномена макроскопической флуктуации — изменения результатов измерений, которые не могут быть объяснены систематической ошибкой и ошибкой измерения. На данный момент есть свидетельства в пользу неоднородности пространства, и времени, невыполнения теории тяготения Ньютона (а, следовательно, и невыполнения Общей теории относительности) в галактических масштабах, неоднородности расширения вселенной и других неоднородностей, таких как барионная асимметрия).

Содержание

[править] Основные доказательства анизотропии

Фильм «Анизотропный мир» [1:33:19]
Фильм «Геометрия Вселенной с разных точек зрения» [51:21]


[править] Феномен макроскопической флуктуации

Впервые был обнаружен С. Э. Шнолем при длительном, последовательном измерении биологических параметров. В ходе измерений были выявлены длительные флуктуации результатов, зависящие от времени суток. Были получены совпадающие гистограммы результатов экспериментов, проведённых в разные дни. В дальнейшем были получены схожие гистограммы различных процессов — активности распада ядер, химических реакций и других, которые строго зависили от времени, географического местоположения и носили повторяющийся характер[1][2].

[править] Доказательства анизотропности

На данный момент есть различные подтверждения неоднородности вселенной. Одно из основных — неравномерность реликтового излучения. В 2008 году была опубликована работа утверждающая, что радиоактивный распад изменяет активность в зависимости от положения земли относительно солнца[3], впрочем, затем было опубликовано опровержение[4]. В 2011 году было получено подтверждение неравномерности расширения вселенной[5].

[править] Предпосылки к принятию предположения об анизотропности

Скорости вращения звёзд в рукавах галактик. Они принимают почти постоянное значение, причём для каждой галактики она своя. Этот эффект породил попытку объяснить феномен темной материей

Одно из первых явлений, которое заставило предположить об анизотропности и невыполнении классических представлений о тяготении была невозможность исходя из существующих теорий объяснить принципы вращения рукавов галактик. Попытка приравнять центростремительную силу к гравитационной силе не дала согласующиеся результаты — вопреки модели. У каждой галактики существует асимптотическая скорость вращения звёзд, причём к этой асимптоте скорость может приближаться не только сверху, но и снизу. Традиционная модель постулирует, что звёзды в рукавах галактики не связаны с ядром галактики гравитацией напрямую, объясняя это присутствием темной материи[6], которая и обуславливает данную аномалию. Альтернативное объяснение предлагает не вводить излишнюю сущность, а предположить неоднородность пространства и ввести поправку, которая предполагает, что гравитация зависит, кроме координат, также и от вектора скорости вращения массы (и очень малая зависимость, что уже даёт согласующиеся с классической физикой результат[7]), что позволяет объяснить проблему вращения спиральных галактик.

Еще один пример: невозможность реализовать принцип Маха для пробного тела в условиях локально изотропного (риманова) пространства-времени. Этот принцип постулирует способность тела противодействовать ускорению (таким образом инертность зависит от внешней материи по отношении к телу — её распределению в пространстве и движения). В соответствии с этим принципом инертная масса в традиционном представлении, на самом деле должна описываться тензором[8]. В 60-е годы были поставлены соответствующие эксперименты, которые должны были подтвердить локальную анизотропию[9], показали возможность анизотропии, однако порядок размерности, при котором это возможно был крайне мал, что есть предположения недостаточной обоснованности справедливости таких предположений. Тем не менее, в 1970-е и 1980-е годы проводились работы по более точной оценке вероятности существования анизотропии.

[править] Описание анизотропии

Представление светового конуса при интерпретации нашего пространства и в модели финслеровой геометрии. С точки зрения внутреннего наблюдателя обе поверхности равноудалены от точки наблюдения
Интерпретация передвижения по оси времени в классическом представлении и в представлении финслеровой геометрии

В основном описание анизотропии пространства производится с помощью финслеровой геометрии. Эта геометрия является обобщением римановой геометрии, где метрика не представляется квадратичной формой дифференциалов координат, а определяется выбором гладкой нормы на каждом касательном пространстве, которая гладко меняется от точки к точке.

В соответствии с этим представлением финслерова геометрия позволяет описать пространство так, что со стороны наблюдателя, погружённого в пространство, оно представляется изотропным, а со стороны внешнего наблюдателя в реальности не является таковым. Тем не менее, некоторые аномалии и парадоксы, которые являются следствием анизотропности могут быть наблюдаемы внутренним субъектом, в том числе при наблюдении взаимодействия тел в масштабах галактики и вселенной. Некоторые явления, которые обуславливают несимметричность пространства, со стороны внутреннего наблюдателя не могут восприниматься как таковые в силу разных причин (одна их очевидных — субъективизм). Одно из таких явлений — необратимость временных процессов. Так, при традиционном представлении, распространение светового конуса может быть описано проекцией на плоскость (концентрические круги, каждый последующий включает все предыдущие), что может являться предпосылкой к потенциально возможному движению назад во времени — воспроизведению предыдущего круга. В случае, если мир в действительности описывается финслеровой геометрией. то это невозможно, так как каждая последующая поверхность не полностью включает предыдущую (очень ограниченную часть).

[править] См. также

[править] Источники

  1. С. Э. Шноль Парадоксы и проблемы интерпретации феномена макроскопических флуктуаций
  2. С. Э. Шноль Макроскопические флуктуации — возможное следствие флуктуаций пространства-времени. Арифметические и космофизические аспекты
  3. Jere H. Jenkins, Ephraim Fischbach, John B. Buncher, John T. Gruenwald, Dennis E. Krause, Joshua J. Mattes [http://arxiv.org/PS_cache/arxiv/pdf/0808/0808.3283v1.pdf Evidence for Correlations Between Nuclear Decay Rates and Earth-Sun Distanc]
  4. Eric B. Norman, Edgardo Browne, Howard A. Shugart, Tenzing H. Joshi, Richard B. Firestone Evidence against correlations between nuclear decay rates and Earth-Sun distance
  5. Китайские ученые подтвердили анизотропность Вселенной
  6. Понятие темной энергии происходит из попытки объяснить то, что Постоянная Хаббла не постоянная, и наша вселенная расширяется с ускорением, и необходима энергия для ускоренного «расталкивания» масс
  7. 30-ая минута фильма Анизотропный мир
  8. G.Cocconi and E.Salpeter, Nuovo Cimento, 10, 646, 1958
  9. V.Beltran-Lopez, H.G.Robinson and V.W.Hughes, Bull. Am. Phys. Soc., 6, 424, 1961; R.W.P.Drever, Phil. Mag., 6, 683, 1961

[править] Литература

  • Богословский Г. Ю. Финслерова геометрия и Теория Относительности.
Персональные инструменты
Пространства имён

Варианты
Действия
Навигация
Инструменты