A | B | C | D | E | F | G | H | CH | I | J | K | L | M | N | O | P | Q | R | S | T | U | V | W | X | Y | Z | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9
Kozmológia |
Vesmír · Veľký tresk · Vek vesmíru · Chronológia vesmíru
Skorý vesmír
Expanzia vesmíru
Vznik štruktúry
Budúcnosť vesmíru
Komponenty
História kozmologických teórií
Experimenty
Vedci
Sociálny dopad
|
Tvar vesmíru predstavuje lokálnu a globálnu geometriu z hľadiska zakrivenia a topológie. Tvar vesmíru súvisí so všeobecnou teóriou relativity, ktorá sa popisuje, ako hmota a energia zakrivujúca časopriestor.
Existuje rozdiel medzi pozorovateľným vesmírom a celým vesmírom. Pozorovateľný vesmír pozostáva z častí, ktoré pre konečnú rýchlosť svetla a vek vesmíru môžeme pozorovať. Za pozorovateľný vesmír sa považuje guľa okolo Zeme rozpínajúca sa na 93 miliardách svetelných rokov (8,8 * 10,26 m) a je približne podobná v každom bode (za predpokladu, že vesmír je naozaj izotropný, tak ako sa javí z nášho pohľadu).
Podľa knihy Our Mathematical Universe sa dá tvar vesmíru popísať viacerými topologickými alebo geometrickými atribútmi, napríklad:[1]
- Ohraničenosť: je konečný alebo nekonečný
- Plochý (bez zakrivenia), otvorený (negatívne zakrivený) alebo uzatvorený (pozitívne zakrivenie)
- Pripojiteľnosť: ako je vesmír spojený, napr. jednoducho súvislá množina alebo viacnásobne súvislá množina.
Medzi týmito vlastnosťami existujú isté súvislosti. Napríklad vesmír s pozitívnym zakrivením môže byť len konečný.[2] Napriek tomu, že plochý alebo negatívne zakrivený vesmír sa vo všeobecnosti považuje za nekonečný, nemusí to tak byť v prípade netriviálnej topológie.
Presný tvar je stále predmetom debát, ale experimentálne dáta z rôznych nezávislých zdrojov (WMAP, BOOMERanG a Planck) potvrdzujú, že pozorovateľný vesmír je plochý s odchýlkou len 0,4 %.[3][4][5] Teoretici sa pokúšajú vytvoriť formálny matematický model tvaru vesmíru. Väčšina teoretikov v súčasnosti používa tzv. Friedmann–Lemaître–Robertson–Walker (FLRW) model.
Tvar pozorovateľného vesmíru
Ako sa hovorí v úvode, zvažujú sa dva aspekty
- lokálna geometria, ktorá sa zväčša zaoberá zakrivením vesmíru, hlavne pozorovateľného
- globálna geometria, ktorá sa zaoberá topológiou vesmíru ako celku
Pozorovateľný vesmír môžeme považovať za guľu s priemerom 98 mld svetelných rokov okolo hocijakého pozorovateľa a v ktorej čím ďalej sa pozrie, tým sa pozerá viac naspäť v čase a červený posun rastie. V ideálnom prípade by sme mohli dovidieť až po Veľký tresk, prakticky však dovidíme len po kozmické mikrovlnné pozadie, pretože všetko predtým bolo nepriehľadné. Experimenty ukazujú, že pozorovateľný vesmír je takmer izotropný a homogénny.
Ak by pozorovateľný vesmír obsahoval celý vesmír, mohli by sme zistiť globálnu štruktúru celého vesmíru priamym pozorovaním. V opačnom prípade by naše pozorovania boli obmedzené iba na jeho časť, a preto by sme globálnu geometriu pozorovaniami nezistili.
Zakrivenie vesmíru
Zakrivenie priestoru je matematickým opisom platnosti Pytagorovej vety pre priestorové súradnice. Existujú 3 možnosti zakrivenia vesmíru.
- Ploché (súčet vnútorných uhlov trojuholníka je 180°)
- Pozitívne zakrivený (súčet vnútorných uhlov trojuholníka je viac ako 180°)
- Negatívne zakrivený (súčet vnútorných uhlov trojuholníka je menej ako 180°)
Príklad plochej geometrie je Euklidovská geometria, tzn. trojuholník nakreslený na plochom hárku papiera.
Zakrivená geometria je doménou Neeuklidovskej geometrie. Príklad pozitívne zakriveného povrchu by bol trojuholník na povrchu gule so základňou na rovníku a 90° uhlami smerom k pólu, so súčtom uhlov 270°. Príkladom negatívne zakriveného povrchu je konské sedlo, súčet uhlov trojuholníka na ňom je menej ako 180°.
Všeobecná relativita popisuje ako hmota a energia ohýbajú časopriestor. Využíva sa na určenie zakrivenia vesmíru pomocou parametra hustoty Omega (Ω). Parameter hustoty predstavuje pomer priemernej hustoty vesmíru a kritickej hustoty, čo predstavuje hmotu/energiu potrebnú pre plochý vesmír. Z toho vyplýva:
- Ak Ω = 1, tak vesmír je plochý
- Ak Ω > 1, tak vesmír je pozitívne zakrivený
- Ak Ω < 1, tak vesmír je negatívne zakrivený
Za predpokladu, že vesmír je izotropný a homogénny, popisuje zakrivenie viditeľného vesmíru jedna z troch jednoduchých geometrií:
- 3-rozmerná plochá Euklidovská geometria, označovaná ako E3
- 3-rozmerná sférická geometria s malým zakrivením, označovaná ako S3
- 3-rozmerná hyperbolická geometria s malým zakrivením
Parameter hustoty Ω sa dá vypočítať experimentálne dvoma spôsobmi. Prvý spôsob je zrátanie všetkej hmoty a energie vo vesmíre a vydelenie kritickou hustotou energie. Dáta zo sond WMAP a Planck nám poskytli hodnoty všetkých zložiek hmoty a energie vo vesmíre – bežná hmota (baryónová hmota a tmavá hmota), relativistické častice (fotóny a neutrína) a tmavú energiu resp. kozmologickú konštantu[6][7]:
Skutočná hodnota kritickej hustoty je . Podľa týchto hodnôt to vyzerá, že vesmír je plochý.
Ďalší spôsob určenia Ω je geometrické meranie uhlov naprieč pozorovateľným vesmírom. To sa dá pomocou CMB a meraní spektra a anizotropie teploty. Pomocou podobnej metódy určil BOOMERanG experiment súčet uhlov na 180°, čo zodpovedá .[8]
Globálna štruktúra vesmíru
Globálna štruktúra pokrýva geometriu a topológiu celého vesmíru. Vesmír je často geodetický mnohotvar bez topologických defektov, čo značne komplikuje analýzu. Globálna geometria sa skladá z lokálnej geometrie a topológie. Z toho vyplýva, že samotná topológia neurčuje celkovú geometriu. Napr. Euklidovský 3-rozmerný priestor a hyperbolický 3-rozmerný priestor majú rovnakú topológiu, ale rozdielnu globálnu geometriu.
Pod štúdium globálnej štruktúry patrí skúmanie
- či je vesmír nekonečný alebo konečný
- či je globálna geometria plochá, pozitívne alebo negatívne zakrivená
- či je topológia spojená jednoducho ako guľa alebo zložito ako torus
Nekonečný alebo konečný
Jednou z momentálne nezodpovedaných otázok o vesmíre je či je konečný alebo nekonečný. Logicky tomu môžeme porozumieť tak, že konečný vesmír ma konečný objem, ktorý by sa teoreticky dal naplniť nejakým množstvom materiálu, zatiaľ čo nekonečný vesmír je neohraničený a žiadny vyčísliteľný objem ho nenaplní.
Ohraničený a neohraničený
Ak predpokladáme, že vesmír je konečný, taký vesmír môže, ale aj nemusí mať okraj. Mnoho konečných matematickým priestorov, napr. disk, má okraj alebo hranicu. Ohraničené priestory sa konceptuálne aj matematicky popisujú zložito. Hlavne je veľmi náročné predpovedať, čo by sa stalo na okraji takého vesmíru. Z tohto dôvodu sa ohraničenými priestormi zvyčajne nezaoberáme. Nekonečný vesmír (alebo nekonečný v špecifickom smere priestoru) musí byť v tom smere neohraničený.
Zakrivenie
Zakrivenie priestoru obmedzuje možnosti jeho topológie. Ak je priestorová geometria sférická, tak topológia je kompaktná. Pri plochej alebo hyperbolickej geometrii môže byť topológia buď kompaktná alebo nekonečná.[9] Je veľmi dôležité poznamenať, že veľa učebníc chybne uvádza, že plochý vesmír znamená automaticky nekonečný vesmír. Správna formulácia je, že plochý vesmír, ktorý je zároveň jednoducho spojený, znamená nekonečný vesmír. Napríklad Euklidovský priestor je plochý, jednoducho prepojený a nekonečný, ale torus je plochý, viacnásobne prepojený, konečný a kompaktný. Najnovší výskum ukazuje, že ani najvyspelejšie budúce experimenty (ako SKA) nebudú schopné rozlíšiť zakrivenie vesmíru, ak bude skutočná hodnota kozmologického zakrivenia menšia ako 10−4. V prípade, ak hodnota bude väčšia ako 10−3, tak tieto geometrie môžeme rozlíšiť už teraz.[10] Výsledky misie Planck prezentované v roku 2015 ukazujú, že parameter zakrivenia, ΩK, je 0,000 ± 0,005, a zhoduje sa s plochým vesmírom.[11]
Vesmír s nulovým zakrivením
Vo vesmíre s nulovým zakrivením je lokálna geometria plochá. Najznámejšou štruktúrou je Euklidovský priestor, ktorý je nekonečný. Medzi ohraničené ploché vesmíry zaraďujeme Kleinovu fľašu alebo torus. Ak takýto vesmír neobsahuje tmavú energiu, bude sa naveky rozpínať, ale expanzia bude postupne spomaľovať a asymptoticky sa blížiť k nule. Za prítomnosti tmavej energie expanzia spočiatku spomalí kvôli gravitačným vplyvom, ale neskôr bude zrýchľovať. Celková energia plochého vesmíru môže byť 0.
Vesmír s pozitívnym zakrivením
Pozitívne zakrivený priestor popisuje sférická geometria, ktorú si možno predstaviť ako trojrozmernú hyperguľu. Môžu ju popisovať aj iné sférické monohopočetne trojrozmerné geometrie (ako napr. Poincarého dvanásťstenný priestor).
Vesmír s negatívnym zakrivením
Takýto vesmír popisuje hyperbolická geometria a môžeme si ho predstaviť ako trojrozmernú analógiu nekonečne predĺženého konského sedla. Existuje veľké množstvo hyperbolických geometrií a ich klasifikácia nie je celkom pochopená.
Zakrivenie: otvorený alebo uzatvorený
Keď kozmológovia hovoria o otvorenom alebo uzatvorenom vesmíre, tak zvyčajne myslia negatívne resp. pozitívne zakrivenie.
Pozri aj
Referencie
Tento článok je čiastočný alebo úplný preklad článku Shape of the universe na anglickej Wikipédii (číslo revízie nebolo určené).
- ↑ TEGMARK, Max. Our Mathematical Universe: My Quest for the Ultimate Nature of Reality. 1. vyd. : Knopf, 2014. ISBN 978-0307599803.
- ↑ Cosmological models (Cargèse lectures 1998)
- ↑ Will the Universe expand forever? . NASA, 24 January 2014, . Dostupné online.
- ↑ Our universe is Flat . FermiLab/SLAC, 7 April 2015. Dostupné online.
- ↑ Marcus Y. Yoo. Unexpected connections. Engineering & Science (Caltech), 2011, s. 30.
- ↑ Density Parameter, Omega . . Dostupné online.
- ↑ Planck2013 results. XVI. Cosmological parameters. Astronomy and Astrophysics, 2014, s. A16. DOI: 10.1051/0004-6361/201321591.
- ↑ A flat Universe from high-resolution maps of the cosmic microwave background radiation. Nature, 2000, s. 955 – 9. DOI: 10.1038/35010035. PMID 10801117.
- ↑ LUMINET, Jean-Pierre; LACHIÈZE-REY, Marc. Cosmic Topology. Physics Reports, 1995, s. 135 – 214. DOI: 10.1016/0370-1573(94)00085-h.
- ↑ How flat can you get? A model comparison perspective on the curvature of the Universe. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2009, s. 431. DOI: 10.1111/j.1365-2966.2009.14938.x.
- ↑ arxiv.org
Externé odkazy
- How do we know that the universe is flat A video explains how astrophysicists measure the geometry of the universe at Physicsworld.com
- Geometry of the Universe
- “The topology of the universe: the biggest manifold of them all”
- "Cosmic Topologies"
- Universe is Finite, "Soccer Ball"-Shaped, Study Hints. Possible wrap-around dodecahedral shape of the universe
- Classification of possible universes Archivované 2009-06-30 na Wayback Machine in the Lambda-CDM model.
- Exploring the global topology of the universe. Brazilian Journal of Physics, 2002. DOI: 10.1590/S0103-97332002000500012.
- GRIME, James. pi39 (Pi and the size of the Universe) . Brady Haran, . Dostupné online. Archivované 2015-04-30 z originálu.
- What do you mean the universe is flat? Scientific American Blog explanation of a flat universe and the curved spacetime in the universe.
Text je dostupný za podmienok Creative Commons Attribution/Share-Alike License 3.0 Unported; prípadne za ďalších podmienok. Podrobnejšie informácie nájdete na stránke Podmienky použitia.
Antény
Chemické zdroje elektriny
Chladenie v elektrotechnike
Elektrická sústava automobilu
Elektrická trakcia
Elektrické prístroje
Elektrické súčiastky
Elektrické spotrebiče
Elektrické stroje
Čítanie (elektrotechnika)
Činný výkon
Štatistická dynamika
Živý vodič
Admitancia
Antiparalelné zapojenie
Asynchrónny motor
Blúdivý prúd
Bočník (elektrotechnika)
Diak (polovodičový prvok)
Displej s kvapalnými kryštálmi
Elektrická inštalácia
Elektrická rezonancia
Elektrická sila
Elektrická vodivosť
Elektrické zariadenie
Elektrický obvod
Elektrický zvonec
Elektroenergetika
Elektromer
Elektrometer
Elektromobil
Elektromotor
Elektromotorické napätie
Elektrotechnický náučný slovník
Elektrotechnika
Elektrotechnológia
Fázor
Faradayova klietka
Frekvencia (fyzika)
Graetzov mostík
Impedancia
Indukčnosť
Induktancia
Istič
Izolácia (elektrotechnika)
Izolant
Jadro vodiča
Jednobran
Jednosmerný prúd
Joulovo teplo
Katóda
Koaxiálny kábel
Kompenzácia účinníka
Konduktometria
Konektor (elektrotechnika)
Korónový výboj
Lanko (elektrotechnika)
Leptanie
Logické hradlo
Magnetická susceptibilita
Magnetizácia (veličina)
Merný elektrický odpor
Mobilné zariadenie
Napájací zdroj
Napäťový chránič
Napäťový násobič
Nortonova veta
Odpínač
Odpojovač
OLED
Olovený akumulátor
Paralelné zapojenie
Peltierov článok
Plošná hustota elektrického prúdu
Poistka (elektrotechnika)
Posuvný prúd
Prúdový chránič
Prenosové médium
Prieletový klystrón
Primárny elektrochemický článok
Reaktancia
Rekuperácia (dopravný prostriedok)
Relé
Reproduktorová výhybka
Rezistancia
Rozhranie (interface)
Sériové zapojenie
Seebeckov jav
Sekundárny elektrochemický článok
Settopbox
Skrat
Sonar
Spínač
Spínaný zdroj
Straty v mikropásikových vedeniach
Striedavý prúd
Stupeň ochrany krytom
Svetelná výbojka
Symetrizačný člen
Technická normalizácia
Tepelné relé
Tepelne vodivostný detektor
Termočlánok
Théveninova veta
Transformátor
Transformátor s fázovou reguláciou
Trojfázová sústava
Tuhá fáza (elektronika)
Tyratrón
Usmerňovač (elektrotechnika)
Uzemnenie
Uzol (vodiče)
Vírivý prúd
Výbojka
Varistor
Ventilátor
Vodič (elektrotechnika)
Voltov stĺp
Vstavaný systém
Zásuvka (elektrotechnika)
Zdroj (elektrotechnika)
Zisk antény
Text je dostupný za podmienok Creative
Commons Attribution/Share-Alike License 3.0 Unported; prípadne za ďalších
podmienok.
Podrobnejšie informácie nájdete na stránke Podmienky
použitia.
www.astronomia.sk | www.biologia.sk | www.botanika.sk | www.dejiny.sk | www.economy.sk | www.elektrotechnika.sk | www.estetika.sk | www.farmakologia.sk | www.filozofia.sk | Fyzika | www.futurologia.sk | www.genetika.sk | www.chemia.sk | www.lingvistika.sk | www.politologia.sk | www.psychologia.sk | www.sexuologia.sk | www.sociologia.sk | www.veda.sk I www.zoologia.sk