Pimeä energia ja maailmankaikkeuden koko

[Umbra]

Myöhäisenä yön hetkenä ajatukseni askartelevat seuraavan kysymyksen parissa:

Suhteellisuusteorian mukaan maailmankaikkeuden geometrinen muoto on pallomainen, laakea tai hyperbolinen, riippuen maailmankaikkeuden  tiheydestä. Tämä taas vaikuttaa maailmankaikkeuden elinikään; pallomainen maailmankaikkeus luhistuu kasaan jonkin äärellisen ajan kuluttua, kun taas laakea ja hyperbolinen laajenevat ikuisesti. Ainakin näin ajateltiin ennen pimeän energian löytymistä. Muuttaako pimeä energia kuviota jollain lailla? Jos maailmankaikkeuden tiheys olisi kriittistä tiheyttä suurempi, mutta pimeä energia hallitsisi sen laajenemista, olisiko maailmankaikkeuden geometria pallomainen? Toisin sanoen, ovatko pallomainen geometria ja ikuinen laajeneminen toisensa poissulkevia, vai voisivatko ne molemmat toteutua pimeän energian hallitsemassa maailmankaikkeudessa?

[Kaizu]

Kaikkeudesta ei tiedetä onko se äärellinen ja avoin (ikuisesti laajeneva) vai äärellinen ja sulkeutuva (loppurysähdykseen päättyvä). Pitääkö kenties kosmologinen vakio kaikkeuden ikuisesti vakaana. Tällä hetkellä havainnot viittaavat ensimmäiseen vaihtoehtoon. Maailmankaikkeuden muodosta ei ole tietoa eli onko se pallomainen vai muistuttaako enemmän kukkakaalia. Meidän tapahtumahorisonttimme on pallomainen kun se mitataan valon nopeudella ja ajalla, R=n.13.6mrd vv. Mitä muotoja horisontin takaa löytyy, sitä ei tiedetä. Oliko inflaatio samanlainen kaikkiin suuntiin? Yhtä nopea? Kestikö yhtä kauan kaikkialla? Jatkuuko vielä jossakin? Pallomainen muoto ja maailmankaikkeuden kaarevuus ovat eri asia.

Kaizu

[mistral]

Toisin sanoen, ovatko pallomainen geometria ja ikuinen laajeneminen toisensa poissulkevia, vai voisivatko ne molemmat toteutua pimeän energian hallitsemassa maailmankaikkeudessa?

Mielestäni ovat toisensa poissulkevia, uskoisin että pimeä energia on mukana laskuissa. Toinen juttu on sitten arvailla, kuinka pimeä energia tulevaisuudessa lisääntyy (jos lisääntyy).

[Tane]

 Tieto lisää tuskaa eli mitä enemmän maailmankaikkeudesta tiedämme sen enemmän pääsemme ratkomaan uusia kysymyksiä. Pian parikymmentä vuotta sitten luin tiedemiesten ajatuksia maailmankaikkeuden koosta. Olikohan Alan Guth joka sanoi että tuskin avaruus oli kaareva ja äärellinen vaan se jatkuu aina vaan. Kun on todettu että niin sanottu alkuräjähdys tapahtui kaikkialla yhtäaikaa, ei siis ollut yhtä pistettä, niin pähkinää hieman suuremmilla aivonystyröilläni päättelin myös ettei ole rajoja olemassa. Maailmankaikkeudella on kyllä ikä mutta ei kokoa ihmisen käsittämässä muodossa. Olemme olleet kymmenettuhannet vuodet äärellisen maapallon "vankeja" ja aivoissamme on kehittynyt erityinen sanottaisiinko pinttymä käsittämään vain äärellistä.
Nyt on mennyt noista omista päähän pinttymistäni se pari vuosikymmentä mutta onkohan vielä tarpeeksi kasattu todisteita että olisi aika muuttaa ajatteluaan?
Ainahan uutta tuleen. Minun aikanani jo esimerkiksi. Lukemani esimmäiset selostukset alkuräjähdyksestä joskus 70-luvun alussa esittivät sen tapahtuneen yhdessä pisteessä. Se piste olimme me, koska kaikki näytti pakenevan suhteemme. Maailmankaikkeus oli siis sen kokoinen kuin pystyimme näkemään. Niin lujassa oli vieläkin me-keskeinen ajattelu vaikka samalla naurettiin Galilein ja kirkon kinastelulle. Ihmeen kauan tuotakin viitsittiin syöttää kun jo paljon aikaisemmin oli parempaa tietoa. Se vaan laahaa. Pitihän monet vielä 1900-luvun puolivälissä Suomessakin maapalloa pannukakkuna. Ehkä nytkin ollaan kehittämässä käänteentekevää, sen tulo ja omaksuminen yleiseen tietoon kestää...
Ja mitä pimeä energia tähän liittyy niin sen kun tietäisi. Käsittääkseni se sulkee ainakin pois sen sykkivän maailmankaikkeuden.

[Meade-mad]

... Kun on todettu että niin sanottu alkuräjähdys tapahtui kaikkialla yhtäaikaa, ei siis ollut yhtä pistettä, niin...

Siis, kyllä ja ei. Alkuräjähdyksessä kaikki oli yksi piste, singulariteeti. Sillä ei ollut mittoja, tilavuutta, sisä- tai ulkopuolta. Tuolloin alkoi avaruuden synty, sen laajeneminen, joka jatkuu edelleen kaikkialla.

jk

[Tane]

 Eli jos yritetään toisin sanoin; että alkuräjähdys alkoi yhdestä pisteestä mutta kun tämän hetkisen maailmankaikkeuden rajoja ei tunneta niin ei voida tuota alkupisteen paikkaa osoittaa. Toisekseen miten sen osoittaa kun sitä ennen ei mitään paikkaa ollut. Eikö tässä jo tulla niille rajoille mitä Einstein loppuaikanaan yritti, kehittää kaikenteoriaa. Työkalua auttamaan tämänkin asian ymmärtämisessä. Huomaan että on jo mennyt kun viimeksi luin näitä asioita ( toistakymmentä vuotta) mutta kertaushan on opintojen äiti ja vaikka sivussa taas omaksuisi uutta.

[Meade-mad]

Ajatuksessa, jossa etsitään alkuräjähdyksen alkuperäistä sijaintia, on se ongelma että alun singulariteetti itsessään on koko avaruus. Alkupiste on siis kaikkialla. Niin tässä kuin havaintohorisonttimme piirissä missä tahansa tai horisontin takana.

Kaikkialta kaikkialle ja joka suuntaan, on havaintohorisontti yhtä kaukana. Eli niin kaukana huin valo on ehtinyt kulkea maailman alusta.

Kun havaitaan 13 miljardia vuotta vanhaa valoa (tai minkä ikäistä tahansa) mistä suunnasta tahansa, valonlähteen ja havaitsijan välinen avaruus on ehtinyt laajentua sillä aikaa, kun valo on ollut matkalla. Tästä seuraa että havaittu kohde on havaintohetkellä kauempana havaitsijasta kuin se oli valon lähtöhetkellä.

jk

[mistral]

  Olikohan Alan Guth joka sanoi että tuskin avaruus oli kaareva ja äärellinen vaan se jatkuu aina vaan.

Näin minäkin ajattelen, en sitten tiedä onko se niin. Eli olettaisin avaruuden olleen jo ennen alkuräjähdystä, mutta onko se ollut vain tyhjä "ei mitään" vai onko se ollut 3+1 ulotteinen tyhjiö ja vielä, onko tämä tyhjiö poreillut. Voihan olla että luonnonlait etenevät valon nopeudella ja sinne minne ne eivät ole ehtineet, ei tyhjiö poreile, mutta muuten avaruus olisi olemassa. On aika vaikeaa todistaa ettei se olisi olemassa

[jussi_k_kojootti]

Eli olettaisin avaruuden olleen jo ennen alkuräjähdystä

Tämä on väärin (ei silleen absoluuttisesti väärin, mutta teorian ja logiikan puitteissa väärin :-)).  Teorian mukaan (aika-)avaruuttamme ei ollut ennen alkuräjähdystä.  Edelleen, loogisesti sekä asiaa käsittelevien teorioiden puitteissa, mikäli esim. kvanttifluktuaatiot todella synnyttävät uusia avaruuksia (-> Linden universumit), niin ne eivät ole osa avaruuttamme.  Vaan ovat uusia.  Vaikka olisivatkin 3- tai 4- tai 11-ulotteisia -- sellaisia kuin omamme --, niin eivät osa meidän avaruuttamme.  Nämä avaruudet/universumit mahdollistavan teorian/teorioiden puitteissa ne eivät voi vuorovaikuttaa meidän avaruutemme kanssa.  Jos voivat, eivät ole itsenäisiä universumeita, vaan osa meidän kosmostamme -- joka samalla osoittautuu laajemmaksi kuin olemme luulleet.

En ota kantaa (ts. minulla ei ole mielipidettä) siihen oliko (onko) todellisessa kosmoksessamme, tai eikö ollut (ole), jokin syvemmän abstraktiotason 'avaruus', johon nämä muut syntyisivät.  Jos semmoinen on (jos semmoinen joskus havaitaan), niin osa ylläolevasta ei välttämättä päde.  Todellisella kosmoksella tarkoitan tässä sitä millainen maailma oikeasti on, mikä lienee aavistuksen eri asia kuin tieteellinen (ja näissä asioissa usein pitkälti teoreettinen) käsityksemme siitä millainen maailma on.

En ole päissäni, koetan vain puhua siitä mistä olisi parempi vaieta :->

[mistral]

Tämä on väärin (ei silleen absoluuttisesti väärin, mutta teorian ja logiikan puitteissa väärin :-)).  Teorian mukaan (aika-)avaruuttamme ei ollut ennen alkuräjähdystä. 

Joo, en tunne noita teorioita mutta luin jostakin että suoruus avaruudessa olisi sopimus, siis että oltaisiin sovittu että valon kulkema reitti yhtä kuin suora. Kuinka tämä nyt liittyy tähän? No, sillälailla että jos näin ollaan sovittu, niin silloin käsittääkseni suljetussa universumissa mikä tahansa suora kaartaa takaisin, eikä pääse ulos. Jos tätä pidetään perusteena sille ettei ulkopuolella ole avaruutta, perustuu se juuri tuohon sopimukseen.

Jos suoruuden määritelmä muutetaan avaruuden kaarevuudesta riippumattomaksi, olisi suora absoluuttisesti suora ja tällaista suoraa pitkin käsittääkseni päästäisiin ulos universumista. Tosin kukaan ei tiedä, onko siellä luonnonlait voimassa jne.

[avanti]

Jos suoruuden määritelmä muutetaan avaruuden kaarevuudesta riippumattomaksi, olisi suora absoluuttisesti suora ja tällaista suoraa pitkin käsittääkseni päästäisiin ulos universumista. Tosin kukaan ei tiedä, onko siellä luonnonlait voimassa jne.

Miten maailmankaikkeudesta voi päästä ulos?? Luonnonlaithan ovat sinänsä universaaleja, ellei ole jokin toinen versumi jossain toisessa ulottuvaisuudessa.

Sen kyllä ymmärrän, että avaruudella voidaan tarkoittaa mitä tahansa tilavuutta, tarkoitetaanko sillä sitten juuri universumia tai ei.

ML

[Tane]

 Kun maailmankaikkeutta selitetään nojaudutaan vertaamaan sitä kolmiulotteiseen malliin asian ymmärtämisen helpottamiseksi. Juuri tämä on sotkenut minua ja monesti ovat puurot ja vellit sekoittuneet. Yritän pysyä kannassa toistaiseksi kunnes selvemmin muuta todistetaan, että maailmankaikkeus on paikka (siinäkin jo sudenkuoppa kolmiulotteiseen ajatteluun tottuneelle, mitään osoitettavaa paikkaa ei ole) jolla ei ole muita rajoja kuin tuo taaksepäin näkyvä n.13 vuosimiljardin historia ja lopulta laajenevan universumin hidas hajoaminen kaukaisessa tulevaisuudessa. Siihen on kuitenkin niin kauan aikaa että älyllisten sivilisaatioden, kuten me hengissä pysyessään on mahdollista löytää vastalääkkeitä olemassaolonsa säilymiseksi.

[vesa k]

Joo, en tunne noita teorioita mutta luin jostakin että suoruus avaruudessa olisi sopimus, siis että oltaisiin sovittu että valon kulkema reitti yhtä kuin suora.

Eiko valon hiukkasominaisuudesta johdu, etta valo kaareutuu gravitaatiokantassa?
Mista tiedamme kaukaisten galaksien olevan meista niin ja niin kaukana? Onhan niista lahtenyt valo voinut kulkea usean voimakkaan gravitaatiokentan lapi ja niin poiketa alkuperaisesta suunnasta.
Voi onko todella olemassa yllaolevan lainauksen mukainen sopimus, jolloin valon kaareutumista ei huomioida ?
Vai onko valon kaareutuminen niin vahaista, etta sita ei tarvitse huomioida ?

T vesa_k

[mistral]

Miten maailmankaikkeudesta voi päästä ulos??

Tosiaan, eihän ulos voi päästä, mutta onko se ulkopuoli kuitenkin olemassa on se suuri kysymys. Heti, jos mennään "ajelulle" ulkopuolelle, ollaan vain valloitettu lisää aluetta, eikä oikeasti päästy toteamaan asiaa :)

[mistral]

Voi onko todella olemassa yllaolevan lainauksen mukainen sopimus, jolloin valon kaareutumista ei huomioida ?
Vai onko valon kaareutuminen niin vahaista, etta sita ei tarvitse huomioida ?

Tarkoitin että olisi sellainen sopimus että valon kulkema reitti olisi suora ja koska gravitaatio kaareuttaa sitä, olisi se absoluuttiseen suoraan nähden kaareva. Käsittääkseni "suljettu universumi" tarkoittaa sitä että sen massa kaareuttaa kaiken valon pikkuhiljaa takaisin. Vaikka kaareutuminen on hyvin pientä, jaksaa säde kääntyä kymmenissä miljardeissa vuosissa takaisin.