Расширение Вселенной и закон сохранения энергии

В этой ветки форума можно обсуждать любые вопросы по космологии, и получить квалифицированный ответ на них.

Расширение Вселенной и закон сохранения энергии

Сообщение Nambu » 07 май 2011, 01:01

У меня есть недопонимание закона сохранения энергии в расширяющейся Вселенной заполненной нерелятивистским веществом и физическим вакуумом, то есть по сути СКМ. Насколько я понимаю Вселенная эта замкнутая система, ей неоткуда черпать энергию. Плотность энергии физического вакуума не зависит от времени - остаётся постоянной при расширении Вселенной и, следовательно, поскольку объём Вселенной увеличивается при расширении, увеличивается и её полная энергия, $$E_\Lambda = \int_V \rho_\Lambda d V.$$ Откуда берётся эта энергия и как быть с законом сохранения, не противоречит ли это ему?
Nambu
 
Сообщений: 9
Зарегистрирован: 24 янв 2011, 00:35

Re: Расширение Вселенной и закон сохранения энергии

Сообщение MaxQFT » 07 май 2011, 01:27

Доброго вечора

Густина енергії вакууму є однаковою у всіх точках простору в даний момент часу, але ніщо не зобов'язує її зберігатись в часі.
До прикладу, на момент інфляції той же таки лямбда-член (чи вакуумний стан інфлатонного поля?) був на 110 порядків більший аніж зараз...

Густина енергії вакууму звісно залежить від розміру, форми і топології всесвіту.
Це стане більш зрозумілим якщо ви згадаєте про ефект Казимира: сила між пластинками залежить від відстані між ними, від їхньої форми і геометрії системи взагалі.
Життя прикрашається двома речами - заняттям математикою та її викладанням
(Сімеон-Дені Пуассон)
MaxQFT
 
Сообщений: 14
Зарегистрирован: 14 мар 2011, 20:47
Откуда: КНУ ім. Т.Шевченка, фізфак.

Re: Расширение Вселенной и закон сохранения энергии

Сообщение Nambu » 07 май 2011, 01:55

MaxQFT писал(а):Густина енергії вакууму є однаковою у всіх точках простору в даний момент часу, але ніщо не зобов'язує її зберігатись в часі.
До прикладу, на момент інфляції той же таки лямбда-член (чи вакуумний стан інфлатонного поля?) був на 110 порядків більший аніж зараз...

А разве во время инфляции вакуум не был ложным? То есть не соответствовал не истинному минимуму? Насколько я понимаю есть уравнение сохранения $\dot \rho_\Lambda = 0,$ что справедливо для $w_\Lambda =-1.$
Nambu
 
Сообщений: 9
Зарегистрирован: 24 янв 2011, 00:35

Re: Расширение Вселенной и закон сохранения энергии

Сообщение Munin » 07 май 2011, 11:41

Практически этот же вопрос обсуждался в феврале на форуме dxdy:
http://dxdy.ru/topic42269.html "Термодинамика темной энергии"
- и автор после вычислений пришёл к тому, что суммарная энергия сохраняется. Я, к сожалению, так и не проверил его выкладки, поверил на слово. Вклада вещества там не рассматривалось, так что выкладки с веществом можете рассматривать как непроделанное упражнение.
Munin
 
Сообщений: 261
Зарегистрирован: 17 фев 2011, 17:51

Re: Расширение Вселенной и закон сохранения энергии

Сообщение Munin » 07 май 2011, 11:48

Nambu писал(а):
MaxQFT писал(а):Густина енергії вакууму є однаковою у всіх точках простору в даний момент часу, але ніщо не зобов'язує її зберігатись в часі.

А разве во время инфляции вакуум не был ложным? То есть не соответствовал не истинному минимуму?

Был ложным, но от этого его названные свойства не перестают выполняться (и даже если он не соответствовал минимуму вообще, но менялся достаточно медленно).

Ответ - в теме по ссылке.
Munin
 
Сообщений: 261
Зарегистрирован: 17 фев 2011, 17:51

Re: Расширение Вселенной и закон сохранения энергии

Сообщение den » 07 май 2011, 13:16

Насколько я понимаю, сохранение какой-то компоненты, заполняющей Вселенную следует из соотношения $$T^{\mu}_{\nu\, ;\,\mu}=0,$$ космологическое следствие которого в FRW метрике сводится к уравнению сохранения $$\dot \rho + 3H( \rho + p ) = 0.$$ То что посчитано по ссылки есть просто вычисление $T^{\,\mu}_{\,\nu \,;\mu},$ "в лоб".
В мире есть две бесконечности, вселенная и человеческая глупость, на счет первого я не уверен.
Хуже невежества может быть только иллюзия знания.
den
Администратор
 
Сообщений: 204
Зарегистрирован: 23 дек 2010, 23:43
Откуда: ННЦ ХФТИ Институт теоретической физики, Украина Харьков

Re: Расширение Вселенной и закон сохранения энергии

Сообщение Munin » 08 май 2011, 01:13

den писал(а):То, что посчитано по ссылке, есть просто вычисление $T^{\mu}_{\nu;\mu},$ "в лоб".

Да, разумеется. И именно это есть правильный подход к закону сохранения энергии в ОТО, а "рассуждения на пальцах" надо модифицировать соответственно ему: учитывать энергию гравитационного поля, или что то же, калибровочное слагаемое ковариантной производной. Если закрыть на него глаза, то могут "получиться" всякие "расхождения".

den писал(а):Насколько я понимаю, сохранение какой-то компоненты, заполняющей Вселенную следует из соотношения $$T^{\mu}_{\nu\, ;\,\mu}=0,$$ космологическое следствие которого в FRW метрике сводится к уравнению сохранения $$\dot \rho + 3H( \rho + p ) = 0.$$

Интересное указание, я не знал, что у него такой простой вид. Позволите его процитировать в той теме? Где такое написано?
Munin
 
Сообщений: 261
Зарегистрирован: 17 фев 2011, 17:51

Re: Расширение Вселенной и закон сохранения энергии

Сообщение den » 08 май 2011, 02:32

Munin писал(а):Интересное указание, я не знал, что у него такой простой вид. Позволите его процитировать в той теме? Где такое написано?

Например
Cosmology, Steven Weinberg (2008) формула (1.1.32). Да конечно можете процитировать.
В мире есть две бесконечности, вселенная и человеческая глупость, на счет первого я не уверен.
Хуже невежества может быть только иллюзия знания.
den
Администратор
 
Сообщений: 204
Зарегистрирован: 23 дек 2010, 23:43
Откуда: ННЦ ХФТИ Институт теоретической физики, Украина Харьков

Re: Расширение Вселенной и закон сохранения энергии

Сообщение Munin » 08 май 2011, 15:41

Кстати, само по себе равенство нулю суммарной энергии Вселенной физически довольно интересно: его можно интерпретировать как "создание Вселенной ничего не стоит", и дальше развивать мысль до "Вселенная могла быть порождена квантовой флуктуацией", и "локальные флуктуации гравитационного поля легко порождают дочерние вселенные". Последняя идея уже получила прозвание multiverse.
Munin
 
Сообщений: 261
Зарегистрирован: 17 фев 2011, 17:51

Re: Расширение Вселенной и закон сохранения энергии

Сообщение den » 08 май 2011, 15:45

Munin писал(а):Кстати, само по себе равенство нулю суммарной энергии Вселенной физически довольно интересно: его можно интерпретировать как "создание Вселенной ничего не стоит", и дальше развивать мысль до "Вселенная могла быть порождена квантовой флуктуацией", и "локальные флуктуации гравитационного поля легко порождают дочерние вселенные". Последняя идея уже получила прозвание multiverse.

Да, насколько я понимаю это положено в основу хаотической инфляции.
В мире есть две бесконечности, вселенная и человеческая глупость, на счет первого я не уверен.
Хуже невежества может быть только иллюзия знания.
den
Администратор
 
Сообщений: 204
Зарегистрирован: 23 дек 2010, 23:43
Откуда: ННЦ ХФТИ Институт теоретической физики, Украина Харьков

След.

Вернуться в Вопросы по космологии

Кто сейчас на форуме

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 1

cron