Komerční prezentace
Registrace uživatele

Přihlašte se k odběru informací, novinek, získejte přístup do diskuzního fóra.

Vesmír č. 10
Vesmír č. 10
Toto číslo vychází
2. 10. 2017
Novinky
Zdarma jedno celé číslo Vesmíru v pdf.
• Říjnové číslo Vesmíru
reklama

Diskuse: Rozpínání vesmíru podle soudobých poznatků

Jiří Jersák
Vesmír 87, 40, 2008/1
10. 4. 2009

Smer unaseni reliktniho zareni, prenos informace nadsvetelnou rychlosti.

David Kománek
V první řadě děkuji za velmi pěkný článek a předchozí dovysvětlující komentář. Jakožo laikovi mi některé pasáže daly trošku zabrat, což je ale dobře, protože to nutí používat mozek :-)

Snažím se představit si, jak je reliktní záření unášeno několik miliard let od nás, později naopak k nám. Nejdříve jsem si myslel, že by to muselo vést k pozorování proměnné intenzity tohoto záření v čase, ale zřejmě to byla chybná úvaha - nemění se rychlost pohybu světla, ale jeho vlnová délka. Je ale možné, že drobné odchylky teploty mikrovlnného pozadí od střední hodnoty jdou zčásti na vrub i tomu, že se Vesmír nerozpíná ve všech směrech úplně přesně stejnou rychlostí ? Nebo ještě jinak - co nutí Vesmír, aby se rozpínal ve všech měrech stejně, když rozložení hmoty a energie v něm není úplně pravidelné a vzájemně hodně vzdálené části si nemohou vyměňovat informace,protože se to rychlostí c prostě nedá stihnout (2x46Gly za dobu 14Gy) ?

Také věřím, že důvod proč rozpínání prostoru lze pozorovat je jen ten, že narážíme na rozpor mezi intenzitou záření vzdálených galaxií a jejich rudým posuvem. K měření vlmi velkých vzdáleností totiž nelze využít nic než fotony a jediné, co máme je jejich vlnová délka a jejich počet. Je to opravdu tak ?

Je správné uvažovat o tom, že se nerozpíná jen prostor, ale i časový rozměr ? Odborníkovi to asi přijde k smíchu, ale když vezmu analogii z článku - plavec, kterého dosatečně silný proud řeky unáší v opačném směru než se on sám snaží plavat .... není to možné vysvětlení paradoxu "šipky času" ? Určitě ne, ale jaké jsou argumenty proti této úvaze ?

Dovolím si ještě jednu laickou úvahu na téma přenosu informace nadsvětelnou rychlostí. Domnívám se, že bezesporný je jen případ, kdy jde o informaci "nezávislou". Existují ale i jiné možnosti - například v předchozím komentáři diskutované "prasátko" z majáku: uvažujme, že jsem pozorovatel v bodě "A" na ploše, kam se periodicky promítá obraz "prasátka" a znám tvar promítací plochy i vzdálenost majáku, dále vím, kde leží bod "B" na ploše, kam se obraz prasátka promítá (v jinou dobu) rovněž. Pak ze signálu "vidím prasátko" mohu odvodit, kdy uvidí prasátko v bodě "B". Pokud z bodu "A" "odstřelím" zdroj světla majáku, vím přesně, kdy pozorovatel v bodě "B" neuvidí očekávané prasátko. Teď si představme, že "chybění" prasátka je signál, na kterém jsme se domluvili ještě v době, kdy rozpínání promítací plochy nepokročilo natolik, abychom si nemohli vyměňovat signály mezi "A" a "B" přímo. Je toto přenos dílčí informace nadsvětelnou rychlostí nebo ne ?

Děkuji předem za názory odborníků i ostatních čtenářů.

David Kománek
10. 4. 2009

Ad Rozpínání vesmíru podle soudobých poznatků

Petr Slaný
Se zájmem jsem si přečetl článek prof. Jersáka, ve kterém docela pěkně popisuje a pomocí trefných analogií ozřejmuje rozpínání vesmíru, které vyplývá z aplikace Koperníkova principu a obecné teorie relativity na vesmír jako celek. Ač se jedná o článek popularizační a tedy v některých směrech téma zjednodušující, mám pocit (a úvodník Ivana M. Havla v témže čísle Vesmíru mě v tom částečně utvrzuje), že minimálně ve dvou předkládaných tématech mohlo u některých čtenářů dojít k jistému zkreslení či přecenění skutečnosti, a vyžadují si tedy dodatečný komentář.

První poznámka se týká role speciální teorie relativity (STR) jako lokální aproximace obecné teorie relativity (OTR) při popisu vesmíru. Princip ekvivalence jako jeden ze základních principů, na nichž je OTR vystavěna, říká, že v každém místě prostoročasu můžeme zavést lokální inerciální systém, v němž platí zákony STR. Neznamená to ovšem, že při popisu vesmírných procesů v našem blízkém okolí vystačíme jen se speciální teorií relativity. Je potřeba zdůraznit, že prof. Jersák zmiňovaným lokálním použitím STR měl na mysli pouze procesy, při nichž lze rozpínání prostoru zanedbat a (jak sám píše) neprobíhají v silných gravitačních polích vesmírných objektů. Nicméně např. i v případě naší Země jsou efekty OTR na procesy v jejím okolí měřitelné a třeba v případě navigačních systémů využívajících GPS i podstatné pro jejich správnou funkci. Na druhou stranu spoustu výpočtů v gravitačním poli Země můžeme dělat s dostatečnou přesností pomocí Newtonovy teorie gravitace, která představuje slabou limitu (ve smyslu intenzity pole) Einsteinovy OTR. Popis gravitace STR neobsahuje. Co se týče rychlosti světla ve vakuu c jako mezní rychlosti pohybu těles ve vesmíru, je dobré upozornit, že jí dané omezení souvisí s principem kauzality, který ve své fyzikální podobě říká, že v žádné soustavě spojené s pozorovatelem nemůže následek časově předcházet příčinu. Matematicky to pak znamená, že prostoročasový interval mezi dvěma událostmi je časupodobný, či že jedna událost (např. galaxie s rudým posuvem z = 4) leží uvnitř světelného kužele druhé události (např. naší galaxie). V tomto případě jsou obě události kauzálně spojené a lze mezi nimi přenášet signál. Jelikož v každém místě prostoročasu můžeme zavést lokální inerciální soustavu, je tato lokálně měřená rychlost přenosu signálu (či pohybu tělesa prostorem) omezená rychlostí světla ve vakuu c. Takovou inerciální soustavu ovšem nemůžeme natáhnout až ke vzdálené galaxii, neboť geometrie prostoročasu našeho vesmíru je zakřivená. Jinak v přírodě známe spoustu nadsvětelných pohybů. Příkladem může být pohyb světelného „prasátka“ po stínítku v případě rychle (ale podsvětelně) rotujícího majáku. Je-li vzdálenost stínítka dostatečně velká, pohybuje se „prasátko“ po stínítku nadsvětelnou rychlostí (i zde závisí rychlost pohybu na vzdálenosti). Přesto není možné touto rychlostí předat informaci z místa A stínítka do místa B.

Druhá poznámka se týká zdroje reliktního záření, které mj. je hlavní experimentální oporou hypotézy velkého třesku a platnosti Koperníkova principu. Reliktní záření pochází z doby, kdy byl vesmír natolik horký a hustý, že atomy byly zcela ionizovány a elektromagnetické záření tak velmi účinně interagovalo s látkou. Vesmír byl zcela neprůhledný. Poté, co teplota poklesla na zhruba 3 000 K, došlo k tzv. rekombinaci, tj. „uvěznění“ elektronů v atomech, látka se stala elektricky neutrální a záření tak již podstatně s látkou neinteragovalo; stalo se volným. Toto záření nyní pozorujeme jako reliktní mikrovlné záření o teplotě asi 2,7 K. Podstatné je, že zdrojem tohoto záření byl celý vesmír, tedy např. i oblast, kterou nyní obývá naše Galaxie. Pochopitelně, jak se vesmír rozpíná a jak běží čas, pozorujeme díky konečné a neměnné (z pohledu lokální inerciální soustavy) rychlosti světla, v každém okamžiku reliktní záření, které bylo vysláno z různých oblastí raného vesmíru.

Petr Slaný, Ústav fyziky SU v Opavě
Příspěvky 1 - 2 z celkem 2
« první    < předchozí  ·  další >    poslední »