Tag Archives: lý thuyết vụ nổ lớn

The Big Bang Theory – Part II

After reading a paper by Ashtekar on quantum gravity and thinking about it, I realized what my trouble with the Big Bang theory was. It is more on the fundamental assumptions than the details. I thought I would summarize my thoughts here, more for my own benefit than anybody else’s.

Classical theories (including SR and QM) treat space as continuous nothingness; hence the term space-time continuum. Theo quan điểm này, objects exist in continuous space and interact with each other in continuous time.

Although this notion of space time continuum is intuitively appealing, it is, at best, incomplete. Consider, ví dụ, a spinning body in empty space. It is expected to experience centrifugal force. Now imagine that the body is stationary and the whole space is rotating around it. Will it experience any centrifugal force?

It is hard to see why there would be any centrifugal force if space is empty nothingness.

GR introduced a paradigm shift by encoding gravity into space-time thereby making it dynamic in nature, rather than empty nothingness. Do đó, mass gets enmeshed in space (và thời gian), space becomes synonymous with the universe, and the spinning body question becomes easy to answer. Có, it will experience centrifugal force if it is the universe that is rotating around it because it is equivalent to the body spinning. Và, không, it won’t, if it is in just empty space. Nhưng “empty space” doesn’t exist. In the absence of mass, there is no space-time geometry.

Vì vậy,, tự nhiên, before the Big Bang (if there was one), there couldn’t be any space, nor indeed could there be any “before.” Note, Tuy nhiên, that the Ashtekar paper doesn’t clearly state why there had to be a big bang. The closest it gets is that the necessity of BB arises from the encoding of gravity in space-time in GR. Despite this encoding of gravity and thereby rendering space-time dynamic, GR still treats space-time as a smooth continuum — a flaw, according to Ashtekar, that QG will rectify.

Bây giờ, if we accept that the universe started out with a big bang (and from a small region), we have to account for quantum effects. Space-time has to be quantized and the only right way to do it would be through quantum gravity. Through QG, we expect to avoid the Big Bang singularity of GR, the same way QM solved the unbounded ground state energy problem in the hydrogen atom.

What I described above is what I understand to be the physical arguments behind modern cosmology. The rest is a mathematical edifice built on top of this physical (or indeed philosophical) nền tảng. If you have no strong views on the philosophical foundation (or if your views are consistent with it), you can accept BB with no difficulty. Không may, I do have differing views.

My views revolve around the following questions.

These posts may sound like useless philosophical musings, but I do have some concrete (and in my opinion, important) results, listed below.

There is much more work to be done on this front. But for the next couple of years, with my new book contract and pressures from my quant career, I will not have enough time to study GR and cosmology with the seriousness they deserve. I hope to get back to them once the current phase of spreading myself too thin passes.

The Big Bang Theory

I am a physicist, but I don’t quite understand the Big Bang theory. Let me tell you why.

The Big Bang theory says that the whole universe started from a “tính cách kỳ dị” — a single point. The first question then is, a single point where? It is not a single point “in space” because the whole space was a single point. The Discovery channel would put it fancifully that “the whole universe could fit in the palm of your hand,” which of course it could not. Your palm would also be a little palm inside the little universe in that single point.

The second question is, if the whole universe was inside one point, what about all the points around it? Physicists would advise you not to ask such stupid questions. Không cảm thấy xấu, they have asked me to shut up as well. Some of them may kindly explain that the other points may be parallel universes. Others may say that there are no “other” điểm. They may point out (as Steven Weinberg does in The Dreams of a Final Theory) that there is nothing more to the north of the North Pole. I consider this analogy more of a semantic argument than a scientific one, but let’s buy this argument for now.

The next hurdle is that the singularity is in space-time — not merely in space. So before the Big Bang, there was no time. Xin lỗi, there was no “trước!” This is a concept that my five year old son has problems with. Một lần nữa, the Big Bang cosmologist will point out that things do not necessarily have to continue backwards — you may think that whatever temperature something is at, you can always make it a little colder. But you cannot make it colder than absolute zero. Đúng, true; but is temperature the same as time? Temperature is a measure of hotness, which is an aggregate of molecular speeds. And speed is distance traveled in unit time. Time again. Hmmm….

I am sure it is my lack of imagination or incompleteness of training that is preventing me from understanding and accepting this Big Bang concept. But even after buying the space-time singularity concept, other difficulties persist.

Firstly, if the whole universe is at one point at one time, one would naively expect it to make a super-massive black hole from which not even light can escape. Clearly then, the whole universe couldn’t have banged out of that point. But I’m sure there is a perfectly logical explanation why it can, just that I don’t know it yet. May be some of my readers will point it out to me?

Thứ hai, what’s with dark matter and dark energy? The Big Bang cosmology has to stretch itself a bit with the notion of dark energy to account for the large scale dynamics of the observed universe. Our universe is expanding (or so it appears) at an accelerating rate, which can only be accounted for by assuming that there is an invisible energy pushing the galaxies apart. Within the galaxies themselves, stars are moving around as though there is more mass than we can see. This is the so called dark matter. Mặc dầu “dark” signifies invisible, với tôi, it sounds as though we are in the dark about what these beasts are!

The third trouble I have is the fact that the Big Bang cosmology violates special relativity (SR). This little concern of mine has been answered in many different ways:

  • One answer is that general relativity “trumps” SR — if there are conflicting predictions or directives from these two theories, I was advised to always trust GR.
  • Bên cạnh đó, SR applies only to local motion, like spaceships whizzing past each other. Non-local events do not have to obey SR. This makes me wonder how events know whether they are local or not. Cũng, that was bit tongue in cheek. I can kind of buy this argument (based on curvature of space-time perhaps becoming significant at large distances), although the non-scientific nature of local-ness makes me uneasy. (During the inflationary phase in the Big Bang theory, were things local or non-local?)
  • Third answer: In the case of the Big Bang, the space itself is expanding, hence no violation of SR. SR applies to motion through space. (Wonder if I could’ve used that line when I got pulled over on I-81. “Officer, I wasn’t speeding. Just that the space in between was expanding a little too fast!”)

Speaking of space expanding, it is supposed to be expanding only in between galaxies, not within them, rõ ràng. I’m sure there is a perfectly logical explanation why, probably related to the proximity of masses or whatnot, but I’m not well-versed enough to understand it. Trong vật lý, disagreement and skepticism are always due to ignorance. But it is true that I have no idea what they mean when they say the space itself is expanding. If I stood in a region where the space was expanding, would I become bigger and would galaxies look smaller to me?

Note that it is necessary for space to expand only between galaxies. If it expanded everywhere, from subatomic to galactic scales, it would look as though nothing changed. Hardly satisfying because the distant galaxies do look as though they are flying off at great speeds.

I guess the real question is, what exactly is the difference between space expanding between two galaxies and the two galaxies merely moving away from each other?

One concept that I find bizarre is that singularity doesn’t necessarily mean single point in space. It was pointed out to me that the Big Bang could have been a spread out affair — thinking otherwise was merely my misconception, because I got confused by the similarity between the words “tính cách kỳ dị” and single.

People present the Big Bang theory in physics pretty much like Evolution in biology, implying the same level of infallibility. But I feel that it is disingenuous to do that. Với tôi, it looks as though the theory is so full of patchwork, such a mathematical collage to cook up something that is consistent with GR that it is hard to imagine that it corresponds to anything real (ignoring, for the moment, my favorite question — cái gì là thật?) But popular writers have embraced it. Ví dụ, Ray Kurzweil and Richard Dawkins put it as a matter of fact in their books, lending it a credence that it perhaps doesn’t merit.

Vũ trụ – Kích thước và Tuổi

Tôi đăng câu hỏi này đã được làm phiền tôi khi tôi đọc rằng họ tìm thấy một thiên hà vào khoảng 13 tỷ năm ánh sáng. Sự hiểu biết của tôi về tuyên bố đó là: Ở khoảng cách 13 tỷ năm ánh sáng, đã có một thiên hà 13 tỷ năm trước, để chúng ta có thể nhìn thấy ánh sáng từ bây giờ. Sẽ không có nghĩa rằng vũ trụ là ít nhất 26 tỷ năm tuổi? Nó phải có sự thiên hà về 13 tỉ năm để đến nơi mà nó xuất hiện được, và ánh sáng từ nó phải khác 13 tỷ năm để đạt được chúng tôi.

Khi trả lời câu hỏi của tôi, Martin và Swansont (người tôi giả định là phycisists học) chỉ ra quan niệm sai lầm của tôi và hỏi tôi về cơ bản để tìm hiểu thêm. Tất cả sẽ được trả lời khi tôi đang đồng hóa, nó sẽ xuất hiện! 🙂

Cuộc tranh luận này được công bố như một khúc dạo đầu cho bài viết của tôi về lý thuyết Big Bang, sắp tới trong một hoặc hai ngày.

Mowgli 03-26-2007 10:14 PM

Vũ trụ – Kích thước và Tuổi
I was reading a post in http://www.space.com/ stating that they found a galaxy at about 13 tỷ năm ánh sáng. Tôi đang cố gắng tìm ra những gì mà các phương tiện tuyên bố. Với tôi, nó có nghĩa là 13 tỷ năm trước, Thiên hà này là nơi mà chúng ta nhìn thấy nó bây giờ. Mà không phải là những gì 13b LY đi phương tiện? Nếu vậy, sẽ không có nghĩa là vũ trụ phải có ít nhất 26 tỷ năm tuổi? Tôi có nghĩa là, toàn bộ vũ trụ bắt đầu từ một điểm kỳ dị; cách thiên hà này có thể là nơi nó được 13 tỷ năm trước, trừ khi nó đã có ít nhất 13 tỷ năm để đến đó? (Bỏ qua giai đoạn lạm phát cho thời điểm này…) Tôi đã nghe mọi người giải thích rằng bản thân không gian được mở rộng. Cái quái gì mà không có ý nghĩa? Không phải là nó chỉ là một cách sành điệu nói rằng tốc độ của ánh sáng là nhỏ hơn một số thời gian trước đây?
swansont 03-27-2007 09:10 AM

Trích dẫn:

Nguyên văn bởi Mowgli
(Bài 329204)
Tôi có nghĩa là, toàn bộ vũ trụ bắt đầu từ một điểm kỳ dị; cách thiên hà này có thể là nơi nó được 13 tỷ năm trước, trừ khi nó đã có ít nhất 13 tỷ năm để đến đó? (Bỏ qua giai đoạn lạm phát cho thời điểm này…)

Bỏ qua tất cả các phần còn lại, làm thế nào điều này có nghĩa là vũ trụ 26 tỷ năm tuổi?

Trích dẫn:

Nguyên văn bởi Mowgli
(Bài 329204)
Tôi đã nghe mọi người giải thích rằng bản thân không gian được mở rộng. Cái quái gì mà không có ý nghĩa? Không phải là nó chỉ là một cách sành điệu nói rằng tốc độ của ánh sáng là nhỏ hơn một số thời gian trước đây?

Tốc độ của ánh sáng là một phần cố hữu của cấu trúc nguyên tử, trong các hằng số cấu trúc tinh tế (alpha). Nếu c đã được thay đổi, sau đó các mô hình phổ nguyên tử sẽ phải thay đổi. Đã không có bất kỳ dữ liệu xác nhận rằng cho thấy alpha đã thay đổi (đã có giấy thường xuyên tuyên bố nó, nhưng bạn cần một ai đó để lặp lại các phép đo), và phần còn lại là tất cả phù hợp với sự thay đổi.

Một giống én 03-27-2007 11:25 AM

Để xác nhận hoặc củng cố những gì swansont nói, có đầu cơ và một số tua hoặc không chuẩn vũ trụ luận có liên quan đến c thay đổi theo thời gian (hoặc alpha thay đổi theo thời gian), nhưng các hằng số điều thay đổi chỉ được nhiều hơn và nhiều hơn out.I've cai trị được xem hơn 5 năm và những người khác nhìn và nghiên cứu bằng chứng LESS có khả năng nó được coi như có bất kỳ sự thay đổi. Họ cai trị nó ra nhiều hơn và chính xác hơn với data.So của nó có lẽ là tốt nhất để bỏ qua “tốc độ khác nhau của ánh sáng” cho đến một vũ trụ luận là hoàn toàn quen thuộc với vũ trụ học chính thống tiêu chuẩn.Bạn có quan niệm sai lầm Mowgli

  • Thuyết tương đối (các 1915 lý thuyết) Trumps đặc biệt Rel (1905)
  • Họ không thực sự mâu thuẫn nếu bạn hiểu họ một cách chính xác, SR vì chỉ có một ứng dụng địa phương rất hạn chế, như việc thông qua tàu vũ trụ của:-)
  • Bất cứ nơi nào GR và SR Dường như mâu thuẫn, tin GR. Đó là lý thuyết toàn diện hơn.
  • GR không có một giới hạn tốc độ trên mức đó khoảng cách rất lớn có thể tăng. giới hạn tốc độ chỉ là trên công cụ ĐỊA PHƯƠNG (bạn không thể bắt kịp và vượt qua một photon)
  • Vì vậy, chúng ta có thể quan sát và DO thứ đó được rút xuống từ chúng tôi nhanh hơn so với c. (Nó xa, SR không áp dụng.)
  • Điều này được giải thích trong một bài viết Sci Am Tôi nghĩ rằng năm ngoái
  • Tên của tác giả Charles Lineweaver Google và Tamara Davis.
  • Chúng ta biết về nhiều thứ mà hiện nay là hơn 14 tỷ LY đi.
  • Bạn cần phải tìm hiểu một số vũ trụ học, do đó bạn wont bị nhầm lẫn bởi những điều này.
  • Cũng là một “tính cách kỳ dị” không có nghĩa là một điểm duy nhất. đó là một sai lầm phổ biến vì các từ phát âm giống nhau.
  • Một điểm kỳ dị có thể xảy ra trong một khu vực toàn bộ, thậm chí là một khu vực vô hạn.

Ngoài ra các “Big Bang” mô hình không giống như một vụ nổ của vật chất lượn chớp nhoáng xa một số điểm. Nó không nên được tưởng tượng như thế. Các bài viết tốt nhất giải thích sai lầm phổ biến mọi người đã là Lineweaver và Davis điều này trong Sci Am. Tôi nghĩ đó là Jan hoặc tháng hai 2005 nhưng tôi có thể là một năm nghỉ. Google nó. Lấy nó từ thư viện địa phương của bạn hoặc tìm thấy nó trực tuyến. Lời khuyên tốt nhất tôi có thể cung cấp cho.

Mowgli 03-28-2007 01:30 AM

Để swansont về lý do tại sao tôi nghĩ 13 b LY ngụ ý một tuổi 26 năm b:Khi bạn nói rằng có một thiên hà ở 13 b LY đi, Tôi hiểu nó có nghĩa là 13 tỷ năm trước thời gian của tôi, các thiên hà là tại điểm mà tôi thấy nó bây giờ (đó là 13 b LY xa tôi). Biết rằng tất cả mọi thứ bắt đầu từ cùng một điểm, nó phải có sự thiên hà ít nhất 13 b năm để có được nó ở đâu 13 b năm trước. Vì vậy, 13+13. Tôi chắc rằng tôi phải wrong.To Martin: Bạn có quyền, Tôi cần phải tìm hiểu khá hơn một chút về vũ trụ. Nhưng một vài thứ mà bạn đề cập đến ngạc nhiên cho tôi — làm thế nào để chúng ta quan sát những thứ đó được rút xuống từ như FTL? Tôi có nghĩa là, sẽ không phải là công thức chuyển Doppler tương đối tính cho tưởng tượng 1 z? Và những thứ ngoài 14 b LY đi – là họ “bên ngoài” vũ trụ?Tôi chắc chắn sẽ ngước lên nhìn và đọc các tác giả đề cập đến bạn. Cảm ơn.
swansont 03-28-2007 03:13 AM

Trích dẫn:

Nguyên văn bởi Mowgli
(Bài 329393)
Để swansont về lý do tại sao tôi nghĩ 13 b LY ngụ ý một tuổi 26 năm b:Khi bạn nói rằng có một thiên hà ở 13 b LY đi, Tôi hiểu nó có nghĩa là 13 tỷ năm trước thời gian của tôi, các thiên hà là tại điểm mà tôi thấy nó bây giờ (đó là 13 b LY xa tôi). Biết rằng tất cả mọi thứ bắt đầu từ cùng một điểm, nó phải có sự thiên hà ít nhất 13 b năm để có được nó ở đâu 13 b năm trước. Vì vậy, 13+13. Tôi chắc rằng tôi phải là sai.

Điều đó sẽ phụ thuộc vào cách bạn làm hiệu chuẩn của bạn. Chỉ nhìn vào một sự thay đổi Doppler và bỏ qua tất cả các yếu tố khác, nếu bạn biết tốc độ tương quan với khoảng cách, bạn sẽ có được một dịch chuyển đỏ nhất định và có thể bạn sẽ hiệu chỉnh đó có nghĩa là 13b LY nếu đó là khoảng cách thực tế. Ánh sáng đó sẽ là 13b tuổi.

Nhưng khi Martin đã chỉ ra, không gian được mở rộng; sự dịch chuyển đỏ của vũ trụ là khác nhau từ việc chuyển đổi Doppler. Bởi vì không gian can thiệp đã mở rộng, AFAIK ánh sáng mà được cho chúng tôi từ một thiên hà 13b LY đi là không như cũ, bởi vì nó được gần gũi hơn khi ánh sáng được phát ra. Tôi nghĩ rằng tất cả những điều này được đưa vào tài khoản trong các phép đo, để khi một khoảng cách được trao cho các thiên hà, đó là khoảng cách thực tế.

Một giống én 03-28-2007 08:54 AM

Trích dẫn:

Nguyên văn bởi Mowgli
(Bài 329393)
Tôi chắc chắn sẽ ngước lên nhìn và đọc các tác giả đề cập đến bạn.

Bài này có 5 hoặc 6 liên kết với Sci Am bài viết bởi Lineweaver và Davis

http://scienceforums.net/forum/showt…965#post142965

Đó là bài viết #65 về Thiên văn học liên kết chủ đề dính

Hóa ra bài viết là trong tháng 2005 vấn đề.

Tôi nghĩ rằng đó là tương đối dễ dàng để đọc—cũng bằng văn bản. Vì vậy, nó sẽ giúp.

Khi bạn đã đọc bài viết Sci Am, hỏi thêm—câu hỏi của bạn có thể là thú vị để thử và trả lời:-)