Avaruus ja astronomia

Sierain sanoi:
Sitten on kvanttifysiikan ihmeellisyydet, jossa lomittuneet kvantit voidaan viedä vaikka valovuoden päähän toisistaan ja toisen tila vaikuttaa toiseen täsmälleen samanaikaisesti. Tässäkin sama ongelma: Informaatio ei kulje. Nyt joku ehkä kysyy, että mikä se samanaikainen hetki on, jos ei voida määrittää mitään todellista aikaa näiden vertailupisteiden kesken: En tiedä, tai jos olen selityksen lukenut, en sellaista tähän hätään muista. Kvanttifysiikka on aivan käsittämätöntä tavaraa.
Klikkaa laajentaaksesi...

Kvanttifysiikasta / lomittumisesta / multiversumista:

 
Avaruus on käsitteenä helppo, mutta koska kyseessä on äärettömyys, niin siihen liittyy hauskoja kosmisia paradokseja.

Olberin paradoksi: jos avaruus on ääretön, niin miksi yötaivas ei ole yhtä kirkas kuin Aurinko?

Tämä perustuu siihen, että kun katsoo äärettömyyteen, niin silmän pitäisi lopulta pökätä jossain vaiheessa tähteen kaikissa pisteissä yötaivaalla. Paradoksiin keksi selityksen ainakin Edgar Allan Poe: koska avaruuden ikä ei ole ääretön, niin näkyvän universumin ulkopuolella olevien tähtien valo ei ole ehtinyt vielä tänne saakka, eikä osan valo ehdikään koskaan, jos avaruuden laajeneminen jatkaa kiihtymistään ikuisesti. Näemme tällä hetkellä vain n. 46,5 miljardin valovuoden päähän kaikkiin suuntiin.

Boltzmannin aivot: emme ole oikeasti olemassa, vaan kosmisessa tilassa muodostuneiden aivojen valemuistoja

Termodynaamisesti niin kauan kuin on lämpöliikettä, on myös mahdollisuus kemiallisiin reaktioihin. Jos on ikuisuus aikaa ja tapahtuu vaikkapa yksi kemiallinen reaktio sekunnissa (mikä on hirveän vähän) koko universumissa, niin tilastollisesti mahdollisuus täydellisten aivojen rakentumiseen atomeista avaruudessa lähestyy todennäköistä. Laskelmien mukaan aivot muodostuisivat ydintymisen (atomien tarrautuminen toisiinsa) kautta 10^10^69 vuodessa, kun taas kvanttiheilahtelujen kautta "vain" 10^10^50 vuodessa. Aivot toki alkavat tuhoutua välittömästi muodostumisensa jälkeen, mutta muodostumishetkellä niissä on valmiina kaikki valemuistot, aistit ja muut. Tilastollisesti Boltzmannin aivojen syntymisen todennäköisyys on suurempi kuin ihmiskunnan, koska ihmiskunta on paljon monimutkaisempi rakennelma (esim. jos ravistat neljän palan palapelin paloja yhdessä laatikossa ja toisessa 1 000 palan, niin palapeli muodostuu siellä neljän palan laatikossa todennäköisemmin tietyssä ajassa).

Bentleyn paradoksi: miksi planeetat eivät putoa Aurinkoon tämän painovoiman vaikutuksesta?

1600-luvulla ei vielä ymmärretty täysin keskihakuvoiman vaikutusta kitkattomassa avaruudessa, joten Newton ratkaisi tämän asian toteamalla, että "jumala tekee planeettojen ratoihin koko ajan pieniä korjausliikkeitä, case closed, nothing to see here, go home".
 
Viimeksi muokattu:
Toinen aihe: mitä on odotettavissa pitkällä aikavälillä?

Ihminen elää aivan käsittämättömän pienen ajan verrattuna kosmisiin aikajänteisiin. Jotta saataisiin kunnon eksistentiaaliset pärinät käyntiin, niin käydään läpi vähän, että mitä maailmankaikkeuden tulevaisuudessa tapahtuu kahdeksan kohdan luetelmana:

15 000 vuotta
  • Merenpinta on noussut 3–4 metriä Antarktisella tapahtuneen sulamisen johdosta.
  • Antares-tähti on räjähtänyt supernovaksi, joka näkyy paljaalla silmällä.
  • Maapallon kaltevuus on vaihtanut puolta, jolloin Suomessa on juhannuksena sydäntalvi ja jouluna keskikesä.
  • Saharan autiomaasta tulee viidakko Saharan pumppu -teorian nojalla
10 miljardia vuotta
  • Auringosta on tullut punainen jättiläinen, joka imaisee Maan sisäänsä. Maapallo on ollut jo pitkän aikaa elinkelvoton merien haihtumisen, pintalämpötilan korkeuden ja hiilidioksidin puutteen vuoksi. Aurinko luhistuu lopulta valkoiseksi kääpiöksi.
  • Maan voi toisaalta olla kaapannut joku toinen tähti (todennäköisyys 1 : 3 000 000), tai se voi olla lennähtänyt tähtienväliseen avaruuteen jonkun törmäyksen voimasta (1 : 100 000).
100–150 miljardia vuotta
  • Maailmankaikkeuden laajenemisen vuoksi näkyvä universumi on enää niin pieni, että näemme vain Paikallisen ryhmän emmekä muuta.
  • Big Rip -teoriassa maailmankaikkeus on revennyt liitoksistaan: 30 minuuttia ennen tapahtumaa planeetat, tähdet ja muut repeävät atomeiksi, ja 10^(–19) sekuntia ennen atomit repeävät, minkä jälkeen tulee singulariteetti, jolloin kaikki mahdollinen materian välimatka kiihtyy äärettömän pituiseksi. Big Rip ei kuitenkaan näillä näkymin toteudu, koska pimeän energian tilanyhtälö (paine jaettuna energiatiheydellä) on −0,991 eikä −1,5, mikä tarvittaisiin tähän teoriaan.
2*10^43 vuotta
  • Mustien aukkojen aika alkaa. Kaikki ydinhiukkaset ovat annihiloituneet ja jäljellä on enää mustia aukkoja, jos protonin puoliintumisaika on totta.
1,7*10^106 vuotta
  • Pimeä aika alkaa: mustat aukot ovat haihtuneet pois Hawkingin säteilyn kautta. Universumissa ei ole enää mitään muuta materiaa kuin alkeishiukkasia ja yhdistelmähiukkasia, jos protonin puoliintumisaika on totta.
10^10^50 vuotta
  • Jos protonilla ei ole puoliintumisaikaa, niin Boltzmannin aivot ovat ainakin kertaalleen ehtineet muodostua maailmankaikkeudessa.
10^10^120 vuotta
  • Maailmankaikkeus on saavuttanut termodynaamisen tasapainon: aikaa ei enää ole. Olemme pelkkiä samanenergisiä fotoneita äärettömässä tyhjyydessä.
10^10^10^56 vuotta
  • Kvanttiheilahtelut ja -tunneloitumisilmiö saavat aikaan uuden alkuräjähdyksen, joka johtaa uuden maailmankaikkeuden syntymiseen. Aika on jälleen mukana, mutta vain tässä uudessa universumissa.


Lähteenä https://en.wikipedia.org/wiki/Timeline_of_the_far_future
 
Viimeksi muokattu:
Sera sanoi:
Toinen aihe: mitä on odotettavissa pitkällä aikavälillä?

Ihminen elää aivan käsittämättömän pienen ajan verrattuna kosmisiin aikajänteisiin. Jotta saataisiin kunnon eksistentiaaliset pärinät käyntiin, niin käydään läpi vähän, että mitä maailmankaikkeuden tulevaisuudessa tapahtuu kahdeksan kohdan luetelmana:

15 000 vuotta
  • Merenpinta on noussut 3–4 metriä Antarktisella tapahtuneen sulamisen johdosta.
  • Antares-tähti on räjähtänyt supernovaksi, joka näkyy paljaalla silmällä.
  • Maapallon kaltevuus on vaihtanut puolta, jolloin Suomessa on juhannuksena sydäntalvi ja jouluna keskikesä.
  • Saharan autiomaasta tulee viidakko Saharan pumppu -teorian nojalla
10 miljardia vuotta
  • Auringosta on tullut punainen jättiläinen, joka imaisee Maan sisäänsä. Maapallo on ollut jo pitkän aikaa elinkelvoton merien haihtumisen, pintalämpötilan korkeuden ja hiilidioksidin puutteen vuoksi.
  • Maan voi toisaalta olla kaapannut joku toinen tähti (todennäköisyys 1 : 3 000 000), tai se voi olla lennähtänyt tähtienväliseen avaruuteen jonkun törmäyksen voimasta (1 : 100 000).
Klikkaa laajentaaksesi...
Erinomainen ja erittäin mielenkiintoinen tietoisku. Minkäs verran siitä oli aikaa kun Sahara viimeksi oli viidakkoa? Enkä yritä todellakaan hyppiä professorin kengille, mutta eikös Aurinko laajene punaiseksi jättiläiseksi jo noin miljardin vuoden kuluttua? Vai vasta aloittaa laajentumisen? Maapallon elinkelpoisuus tietenkin päättyy korventumisen vuoksi jo kauan ennen kuin Aurinko nielaisee maan.

Tee lisää näitä!


Sera sanoi:
10^10^120 vuotta
  • Maailmankaikkeus on saavuttanut termodynaamisen tasapainon: aikaa ei enää ole. Olemme pelkkiä samanenergisiä fotoneita äärettömässä tyhjyydessä.
Klikkaa laajentaaksesi...
Mikä ihana ajatus, maailmankaikkeus ilman Nickelbackin musiikkia.
 
Patrick Bateman sanoi:
Erinomainen ja erittäin mielenkiintoinen tietoisku. Minkäs verran siitä oli aikaa kun Sahara viimeksi oli viidakkoa? Enkä yritä todellakaan hyppiä professorin kengille, mutta eikös Aurinko laajene punaiseksi jättiläiseksi jo noin miljardin vuoden kuluttua? Vai vasta aloittaa laajentumisen? Maapallon elinkelpoisuus tietenkin päättyy korventumisen vuoksi jo kauan ennen kuin Aurinko nielaisee maan.
Klikkaa laajentaaksesi...
Joo, se aloittaa laajenemisensa jo ajoissa (n. 5,4 miljardin vuoden päästä), mutta tuohon mennessä nuo kaikki ovat (teoriassa) tapahtuneet. Eli ajanjakso on 15 000 – 10 000 000 000 vuotta. Punaisen jättiläisen jälkeen se luhistuu tosin valkoiseksi kääpiöksi jo n. 8 miljardin vuoden päästä, eli väärin kirjoitin!

Sahara oli tosiaan trooppinen paratiisi n. 5 000 – 10 000 vuotta sitten, kertovat tiedemiehet.
 
Sera sanoi:
Joo, se aloittaa laajenemisensa jo ajoissa (n. 5,4 miljardin vuoden päästä), mutta tuohon mennessä nuo kaikki ovat (teoriassa) tapahtuneet. Eli ajanjakso on 15 000 – 10 000 000 000 vuotta. Punaisen jättiläisen jälkeen se luhistuu tosin valkoiseksi kääpiöksi jo n. 8 miljardin vuoden päästä, eli väärin kirjoitin!

Sahara oli tosiaan trooppinen paratiisi n. 5 000 – 10 000 vuotta sitten, kertovat tiedemiehet.
Klikkaa laajentaaksesi...
Kysymys tuosta valkoiseksi kääpiöksi luhistumisesta, kerran twitterissä oli vähän vääntöä asiasta. Millä tavoin tuo luhistuminen tapahtuu? Kun punainen jättiläinen on saavuttanut äärirajansa, niin se ulkokuori haihtuu / sinkoutuu (mikä tähän on oikea verbi?) avaruuteen, ei tapahdu mitään varsinaista räjähdystä siis (Auringon tapauksessa)? Toiset punaiset jättiläiset sitten räjähtävät? Pahoittelut hyvin sekavasta kyselystä, toivottavasti saat sieltä poimittua punaisen jättiläisen punaisen langan. badum-tsih.
 
Patrick Bateman sanoi:
Kysymys tuosta valkoiseksi kääpiöksi luhistumisesta, kerran twitterissä oli vähän vääntöä asiasta. Millä tavoin tuo luhistuminen tapahtuu? Kun punainen jättiläinen on saavuttanut äärirajansa, niin se ulkokuori haihtuu / sinkoutuu (mikä tähän on oikea verbi?) avaruuteen, ei tapahdu mitään varsinaista räjähdystä siis (Auringon tapauksessa)? Toiset punaiset jättiläiset sitten räjähtävät? Pahoittelut hyvin sekavasta kyselystä, toivottavasti saat sieltä poimittua punaisen jättiläisen punaisen langan. badum-tsih.
Klikkaa laajentaaksesi...
Aurinko tekee viimeisissä vaiheissaan planetaarisen sumun, jonka syntymekanismi on kuvattu yllättävän hyvin Wikipediassa:

Planetaarinen sumu on elinkaaren viimeinen vaihe valtaosalle tähdistä. Vain Aurinkoa vähintään 1,44 kertaa massiivisemmat tähdet (kyseinen suhde tunnetaan Chandrasekharin rajana) päättävät päivänsä supernovana, jolloin on usein seurauksena supernovajäänne. Tyypillinen auringonkaltainen tähti viettää suurimman osan useita miljardeja vuosia kestävästä elämästään varsin rauhallisesti muuttamalla fuusioreaktion avulla vetyä heliumiksi ytimessään. Energian virratessa kaasun mukana ulospäin syntyy painetta. Sen kumoaa tähden oma painovoima, joka puolestaan pyrkii luhistamaan tähden kasaan. Näin tähti pysyy tasapainossa.

Kun tähden vetyvarastot alkavat loppua, paine ei enää riitä pitämään tähden osia kasassa, vaan sen ydin alkaa luhistua painovoiman vaikutuksesta. Samalla sen ydinosien lämpötila nousee moninkertaiseksi – Auringolla noin 15 miljoonasta kelvinasteesta 100 miljoonaan asteeseen. Lämpötilan nousu aiheuttaa tähden ulkokerrosten nopean laajenemisen, ja ne puolestaan viilenevät. Tähdestä on tullut punainen jättiläinen. 100 miljoonassa asteessa ydin alkaa muuttaa heliumia hiileksi ja hapeksi (kolmialfareaktio), ja sen luhistuminen pysähtyy. Ytimen sisään muodostuu sisempi, hiilestä ja hapesta koostuva ydin, ja heliumkerros on sen ulkopuolella.

Heliumin fuusioreaktio on erittäin herkkä lämpötilan vaihteluille: jo kahden prosentin kasvu lämpötilassa yli kaksinkertaistaa reaktion nopeuden. Tällöin vapautunut energia kuumentaa tähteä entisestään, jolloin heliumkerros ensin laajenee, viilenee ja lopulta viilentää koko ytimen hidastaen taas reaktion entiselle tasolleen. Tähdestä on tullut äärimmäisen epävakaa – pulssinomaisesti se vuoroin laajenee ja supistuu yhä voimakkaammin, kunnes se lopulta puhaltaa ulko-osansa kauas avaruuteen. Tällaisessa laajenemis-supistumisvaiheessa on muun muassa Valaan tähdistössä oleva kuuluisa muuttuva tähti Mira. Useilla planetaarisilla sumuilla on havaittavissa heikko halo, joka on peräisin kyseisen vaiheen ajalta ennen tähden lopullista tuhoa.

Tähdestä irtoava kaasu muodostaa laajenevan pilven, ja paljastaa vähitellen tähden sisempiä ja yhä lämpimämpiä osia. Kun paljastuneen pinnan lämpötila on noussut noin 30 000 kelviniin, lähettää se runsaasti ultraviolettisäteilyä, jonka fotonit ionisoivat kaasupilven atomit ja kaasu alkaa hehkua. Pilvestä on syntynyt planetaarinen sumu.
Klikkaa laajentaaksesi...
 
Minkä muotoinen maailmankaikkeus on?

Intuitiivisesti apinanaivolla ajatellen maailmankaikkeus on pyöreä, koska näemme joka suuntaan. Tämä on kuitenkin vain näkyvä osa universumista eikä se ota kantaa siihen, minkä muotoinen sen vähän hankalammin ajateltava globaali muoto on. Globaali muoto on se, että miten asiat loittonevat toisistaan ja mitä tapahtuu valonsäteelle, jonka laitamme vaikkapa nyt liikkeelle.

Kolme vaihtoehtoa: pallo, satula tai pelkkä tasanko.

1611514536560.png

Tuo [math]\Omega_0[/math] on tiheysparametri, joka ollaan määritetty monissa kokeissa 1,00:ksi, eli sen puolesta aika-avaruus olisi topologisesti tasanko. Eli jos ampuu valonsäteen mihin tahansa suuntaan, se ei tule koskaan takaisin.

Nyt kuitenkin v. 2019 tuli ulos tutkimus, jonka tulosten mukaan avaruus olisi pallon muotoinen. Muistan lukeneeni, että kun omalaatuinen Grigori Perelman ratkaisi miljoonan dollarin matematiikkaongelman, Poincarén otaksuman, niin hän todisti, että se on pallo eikä esim. donitsi. Tämä taisi kuitenkin olla medialta väärinymmärrys, koska otaksuma ei ottanut kantaa maailmankaikkeuteen, vaan ns. monistoihin.

1611515400808.png

Grigori vaan ei vastaanottanut palkintoa eikä matematiikan arvostetuinta palkintoa, Fieldsin mitalia, vaan pelästyi, luopui matematiikasta ja asuu rutiköyhänä äitinsä luona jossain Pietarin slummissa.

Sir John Ball, president of the International Mathematical Union, approached Perelman in Saint Petersburg in June 2006 to persuade him to accept the prize. After 10 hours of attempted persuasion over two days, Ball gave up. Two weeks later, Perelman summed up the conversation as follows: "He proposed to me three alternatives: accept and come; accept and don't come, and we will send you the medal later; third, I don't accept the prize. From the very beginning, I told him I have chosen the third one ... [the prize] was completely irrelevant for me. Everybody understood that if the proof is correct, then no other recognition is needed." "I'm not interested in money or fame,' he is quoted to have said at the time. 'I don't want to be on display like an animal in a zoo. I'm not a hero of mathematics. I'm not even that successful; that is why I don't want to have everybody looking at me."
Klikkaa laajentaaksesi...

Jos maailmankaikkeus on pallon muotoinen, monet kosmologiset laskelmat menevät uusiksi, koska tähän saakka ollaan käytetty tuota suhteellisen helppoa tasogeometriaa. Nykyään kuitenkin ollaan laskelmien perusteella siinä uskossa, että maailmankaikkeus noudattaa kuin noudattaakin tasogeometriaa ja laajenee kiihtyvällä vauhdilla ad infinitum.
 
Sinun täytyy kirjautua tai rekisteröityä voidaksesi vastata.
Takaisin
Ylös Bottom