Söker efter kosmologiska och konstanten

 

16 frågor/svar hittade

Universum-Solen-Planeterna [9971]

Fråga:
Hej! Einstein övergav ju sin kosmologiska konstant då han upptäckte att universum skulle expandera p.g.a den. För man trodde inte att univerum expanderade då. Varför skulle universum expandera p.g.a den kosmologiska konstanten, då den bara skulle motverka gravitationen? Hur fungerar hans teori på denna punkt?
/Sara H, Göteborg

Svar:
Gravitationen är ju alltid attraktiv. Därför behövde Einstein något som verkade repulsivt för sitt statiska universum. Om vi har ett expanderande universum minskar ju materietätheten (och gravitationen). Om nu den repulsiva kraften inte minskar, måste det finnas en tidpunkt när den tar över. Vi befinner oss ungefär där nu (rättare: vi har just passerat den punkten).
/KS

Se även fråga 9935 och fråga 3005

*

Universum-Solen-Planeterna [2671]

Fråga:
Vet man ännu hur stort och gammalt universum är dvs vet man hur stor Hubble konstanten är? Om, man ännu inte har något svar, hur nära är man att finna svaret? Ingo
/Ingemar S, Alströmergymnasiet, Alingsås

Svar:
Hubblekonstanten är ett mått på universums expansionstakt. I Sky and Telescope, februari 1999, sammanfattas vad vi idag vet om de kosmologiska parametrarna. Hubblekonstanten ges här till H0 = 65 km/s per megaparsek (fel:+-15). Det värdet tillåter att universums ålder ligger i intervallet 7.7 till 22.5 miljarder år. Det räcker alltså inte med Hubblekonstanten för att räkna ut universums ålder, andra parametrar påverkar resultatet. De äldsta stjärnora är 14 miljarder år (fel:+-3).


/KS

Se även fråga 1087

*

Universum-Solen-Planeterna [3005]

Fråga:
Vi har några frågor angående universums utvidgning. 1. Hur kan något som kallas oändligt och är utan mittpunkt utvidgas? 2. Hur räknades den kosmologiska konstanten ut? 3. Är Big crunch teorin helt förkastad, hur stark har den varit? 4. Ungefär med vilken hastighet utvidgar sig universum? 5. Hur säkra är de att teorin om universums utvidgning stämmer, sättet att mäta super novor? 6. Finns det några utarbetade teorier om att det finns andra universum? 7. Bär universum skapades och började det utvidgas snabare än ljuset. Det sägs att så mycket energi inte finns, kan det vara möjligt att den energin funnits men sedan omvandlats till materia? 8. Hur kan materia bildats ur "ingenting"?
/Emilia B, Porthälla Gymnasium, Sävedalen

Svar:
Vi ska börja med den kosmologiska konstanten, som vi tydligen inte tagit upp tidigare. Einstein var tidigt klar över att fältekvationerna i den allmänna relativitetsteorin inte tillåter ett statiskt (oföränderligt) universum. Expansionen av universum var inte upptäckt då. Därför införde han 1917 en ny term i en av ekvationerna, den kosmologoska konstanten (brukar betecknas med l). Fenomenet skulle motverka gravitationen på stora avstånd. När sedan expansionen upptäcktes, tyckte Einstein att han hade gjort en dundertabbe med den där konstanten. Nu har man på senare år fått fram data, som tyder på att universums expansion accelererar. I det sammanhanget har den kosmologiska konstanten blivit aktuell igen. Se svaret på fråga nedan.

I övrigt hittar du nog svaren i denna databas. Sök till exempel på Big Bang och Big Crunch och Hubblekonstanten och supernovor och andra universa.

Är du inte nöjd med vad du hittar, är du välkommen åter!  
/KS

Se även fråga 2561

*

Universum-Solen-Planeterna [3932]

Fråga:

1a) Hur stort är universum (diameter)?

1b) Hur mycket materia tycks finnas?

2) Hur snabbt expanderar universum?

3) Hur stor är den nyupptäckta accelerationen?

Kan jag få med felmarginalerna på dessa svar?
/Hananja

Svar:

1a. Det går egentligen inte att svara på. Man kan nämligen inte mäta universums storlek vid ett givet ögonblick. Det som syns vara längst bort, 3-gradersstrålningen, kommer från en tid då universum var 1000 gånger mindre. Universum kan vara oändligt.

1b. Man brukar räkna med 1080 protoner i det synliga universum.

2 Hubblekonstanten brukar anges till 65 km/s per megaparsek, med en osäkerhet av 15 km/s per megaparsek. En parsek är 3.26 ljusår.

3. Den energi som den kosmologiska konstanten representerar, tycks vara ungefär hälften av totala energin, för närvarande. Den bråkdelen ökar, eftersom materietätheten minskar, på grund av expansionen.
/KS

*

Universum-Solen-Planeterna [3964]

Fråga:
Jeg har lest mye om fysik og astronomi og mange steder har Einsteins kosmologiske konstant vært nevnt, men det har ikke stått hva den egentlig er. Kan dere forklare det?
/Martin K, Åfjord, Åfjord

Svar:
Man kan säga att den kosmologiska konstanten har med energitätheten hos vacuum att göra. NASA ger en utförligare förklaring här: What is a Cosmological Constant? . Se även tidigare svar under nedanstående länk.
/KS/lpe

Avancerad sökning på 'kosmologiska konstanten' i denna databas

*

Universum-Solen-Planeterna [5146]

Fråga:
Vi håller på med energiarbeten i fysiken och jag och en kompis har valt fenomenet vakuumenergi.Vi skulle helt enkelt vilja ha lite information om hur detta fungerar. Tack på förhand Gustav!
/Gustav L, Österäng, Kristianstad

Svar:
Sök på kosmologiska konstanten i denna databas!
/KS

Se även fråga 3964

*

Universum-Solen-Planeterna [6721]

Fråga:
Hur beräknar man universums ålder?
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Hej! Jag håller på med ett specialarbete om universums ålder, och jag undrar hur de fullständiga beräkningarna för detta ser ut?
/Gustaf J, Gislaveds gymnasium, Gislaved

Svar:
Universums ålder är enligt ett naturvetenskapligt sätt att se, den tid som förflutit sedan big bang. De senaste mätningarna med Planckteleskopet, från 2013, ger vid handen att universum är 13,798±0,037 miljarder år gammalt, enligt standardmodellen för kosmologin, Lambda-CDM-modellen. (Universums_ålder )

Det finns i huvudsak två metoder att bestämma universums ålder: kosmologiska och astrofysikaliska. För en del år sen var det en besvärlig situation. De äldsta stjärnorna tycktes vara 15 miljarder år, medan de kosmologiska beräkningarna gav universums ålder till 10 miljarder år. Idag är diskrepansen i stort sett borta (ungefär 14 miljarder år).

De kosmologiska beräkningarna baseras på universums expansionstakt, som ges av hubblekonstanten (H). Wendy Freedman, en av de främsta specialisterna på området, har skrivit en artikel i Scientific American om saken (mars 1998). I princip är universums ålder proportionell mot 1/H. Fullt så enkelt är det inte. Man måste också veta om H ändras med tiden, och det är modellberoende. Nu pekar två oberoende metoder (baserade på supernovor och den kosmiska mikrovågsstrålnigen) på att expansionen ökar med tiden, och det ger ett högre värde på universums ålder.

Det är inte möjligt här att presentera de fullständiga beräkningarna. Det har skrivits hundratals hyllmeter om saken, men sajterna Chandra will target the age of the Universe och Age of the Universe ger mera information.

Hubbles lag

Edwin Hubble upptäckte i slutet på 1920-talet att galaxerna uppvisade rödförskjutning - ju längre bort galaxen var desto större var rödförskjutningen. Hubble tolkade rödförskjutningen som en rörelse bort från oss (med hastigheten v, se länk 1) och fann en proportionalitet

v = H*d

där d är galaxens avstånd, se nedanstående figur, och H är en konstant, hubblekonstanten. Den rimliga tolkningen av denna observation var att universum expanderar och att universum från början var mycket litet. Detta var början av vad som i dag är den kosmologiska standardmodellen, big bang teorin. Den förste som föreslog att universum börjande som en "uratom" var Georges Lemaître.

Bilden är från Indiana University, länk 2. Se vidare Edwin_Hubble , Hubble's_law , Big_bang och Georges_Lemaitre .

Ett par kommentarer om Hubbles lag

Man kan förstå ett par viktiga aspekter på universums expansion med ett enkelt experiment.

Tag en vanlig, rund ballong och måla små prickar på den med en märkpenna. Prickarna skall representera galaxer. Blås upp ballongen lite grann. Mät avståndet mellan två närliggande prickar och två lite längre från varandra. Rita in förbindelselinjerna mellan de uppmätta prickarna. Låt oss säga det mindre avståndet är 1 cm och det större 3 cm. Blås nu upp ballongen så det mindre avståndet är 2 cm. Vad är då det större avståndet? Det bör vara c:a 6 cm. Om expansionen tog t sekunder så är hastighetena 1/t och 3/t. Vi har alltså att expansionshastigheten är proportionell mot det urspungliga avståndet, vilket är Hubbles lag.

Föreställ dig att du sitter på en prick (galax) på ytan av ballongen. Alla andra prickar rör sig bort från dig med en hastighet som alltså ökar med avståndet. Kan du därav dra slutsatsen att du sitter i centrum? Nej, det kan du inte eftersom du gör precis samma observation från alla prickar på ballongytan. Ytan på en ballong har ju inget centrum! Det är samma sak med universums expansion - vår observation betyder inte att vi befinner oss i universums centrum, något som dessutom är ett omöjligt begrepp för ett oändligt universum.

Förenklad beräkning av universums ålder från H

Om vi antar att hubblekonstanten är H=72 km/s/Mparsek kan vi få en uppskattning av universums ålder som tiden = sträckan/hastigheten = d/v = 1/H. (Lägg märke till att dimensionen av 1/H är tid eftersom det finns längd både i nämnare och täljare.) Vi måste först emellertid konvertera Mparsek till km:

1 ljusår = 3*105[c i km/s]*365.24*24*60*60 = 9.47*1012 km

1 parsek = 3.26 ljusår

1 Mparsek = 3.26*106*9.47*1012 km = 30.8*1018 km

Universums ålder 1/H blir då

(30.8*1018 km)/(72 km/s) = 0.428*1018 s = 0.428*1018/(60*60*24*365.24) år = 14*109 år

I verkligheten är expansionshastigheten inte konstant så man använder sig av lite mer sofistikerade kosmologiska modeller, se fråga 11987 och 18686 .



/KS/lpe

Nyckelord: kosmologi [33]; universums expansion [16]; big bang [37];

1 http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/relativ/reldop2.html#c1
2 http://www.indiana.edu/~geol105/images/gaia_chapter_1/edwin_hubble.htm

*

Universum-Solen-Planeterna [7603]

Fråga:
Jag läste en artikel i Illustrerad vetenskap för ett tag sedan, dom skrev att forskare hade kommit fram till att det förmodligen aldrig kommer bli någon "big crunch". Men jag förstår inte riktigt hur det kan stämma eftersom att gravitasionskraft verkar oändligt lång bort. Även om det på långt håll blir försumbar så måste den ju, om den får oändlig tid på sig, lyckas stoppa utvidgningen och starta en sammandragning. Tack på förhand!
/Martin E

Svar:
Alldeles riktigt, gravitationen är alltid attraktiv och den verkar på godtyckligt stora avstånd. Det var det som fick Einstein att införa den kosmologiska konstanten i sin kosmologiska modell. Man trodde då (1917) att universum var statiskt. När universums expansion upptäcktes några år senare, förklarade Einstein att den kosmologiska konstanten var hans livs största tabbe.

Nu har den blivit aktuell igen. Man har upptäckt att universums expansion accelererar. Den drivs antagligen av ett vakuumfält, som motverkar gravitationen. Det kallas vakuumenergi eller mörk energi. Ungefär 2/3 av universums innehåll finns idag i detta fält. Det är alltså inte fråga om materia.

För en utförligare diskussion, se svaren nedan!
/KS

Se även fråga 5937 och fråga 7258

Nyckelord: Illustrerad Vetenskap [17];

*

Universum-Solen-Planeterna [9935]

Fråga:
Hej,jag undrar om den mörka energin deltar i universums expansion, vilka säger att den gör det, vilka att den inte gör det. Vad skulle det innebära om den inte gjorde det?

Vad innebär Einsteins kosmologiska konstant?

Det står i en bok jag har att gravitationen inte uppkom förrän förtätningarna i stoftmolnet var tillräckligt stora. Hur uppkom förtätningarna om det inte var med gravitationens hjälp?
/Rebecka H, stagnelius, kalmar

Svar:
Om den mörka energin hade deltagit i universums expansion, hade aldrig galaxer eller stjärnor kunnat bildats. Den skulle då hela tiden dominerat över gravitationen. När galaxerna bildades var den mörka energin obetydlig jämfört med materien.

Många tror att den mörka energin är just Einsteins kosmologiska konstant, men vi vet inte säkert. Einstein införde den därför att han trodde att universum var statiskt (oföränderligt). Han behövde då något som motverkade gravitationen. När man senare upptäckte universums expansion, sade Einstein att den kosmologiska konstanten var hans livs största tabbe. Nu har den alltså kommit till heders igen.

Gravitationen har funnits hela tiden, men den kom att förstora de små variationerna i densitet som fanns från början. Dessa kan tänkas ha uppstått genom så kallade kvantfluktuationer i ett mycket tidigt stadium.
/KS

Se även fråga 7910 och fråga 7258

*

Universum-Solen-Planeterna [13242]

Fråga:
Hur fungerar Big Bang?
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Enligt teorin skapades universum i en sk "big bang". Det måste ju rimligtvis betyda: Ur ingenting skapades allting! Finns det någon teori som ger en god förklaring om hur detta fungerar!?
/Sven E, Furuhedsskolan, Kalix

Svar:
Big Bang (eller Stora smällen), är standardteorin om universums uppkomst. Enligt denna teori skapades universum och rumtiden för ca 13,7 miljarder år sedan, då universum började expandera från att ha varit koncentrerat i en punkt. Termen myntades av astronomen Fred Hoyle (som var motståndare till den) under en radiointervju i BBC den 28 mars 1949. Termen i sig är dock missvisande då det inte handlar om en explosion av materia i en tom rymd utan istället om en expansion av rummet självt som materian befinner sig i. (Från Wikipedia Big_Bang ).

Man är ganska överens om beskrivningen hur Big Bang gick till. Vad som fanns före Big Bang och vad som finns utanför vårt universum vet man inget om även om det finns spekulationer. Speciellt vet vi inget om hur universum skapades (dvs vad som orsakade Big Bang). Vi kan med våra observationer bara "famla lite i kanterna", ungefär som en blind utforskar ett djupt hål genom att känna längs kanten.

Fysiken för det tidiga universum är i gränslandet mellan kosmologi (vetenskapen som behandlar universums uppkomst och utveckling) och filosofi eftersom vi ännu inte har en fullständig teori för hur alla de fyra grundläggande krafterna förenas. Det finns därför inget som länkar vad som hände i det tidiga universum (före Planck-tiden 10-43 s) med vad vi kan observera i dag. Detta gör sådana spekulationer till mer filosofi än vetenskap.

Supersträng-teorin hävdar att universum hade 10 dimensioner under Planck-eran. Dessa övergår 4 dimensioner efter Planck-eran, och de 6 dimensionerna är fortfarande förkrympta och märks alltså inte. Under Planck-eran kan man beskriva universum som ett kvant-skum med 10 dimensioner och som innehåller Planck-längd stora svarta hål som skapades och försvann utan orsak och verkan. Med andra ord: försök att inte tänka på denna eran!

C:a 10-35 sekunder efter Big Bang var det en mycket snabb expansion av universum. Detta fenomen kallas inflation. Observera att denna inflation skedde med överljushastighet. Detta är inget brott mot den speciella relativitetsteorin eftersom den var en expansion av universum självt och inte materian. Vårt synliga universum är då en bubbla - i nedanstående bild den gula bubblan markerad "us". De andra bubblorna är då i någon mening inte reella eftersom de är utanför vår horisont och vi kommer aldrig att kunna kommunicera med dem. Observera alltså att HELA rymden expanderar- även avståndet mellan bubblorna. Detta betyder att två bubblor som inte är i kontakt med varandra vid en viss tidpunkt aldrig kommer att bli det!

Inflationen orsakades av att symmetrin mellan den starka kärnkraften (färgkraften) och den elektrosvaga växelverkan bröts. Detta orsakade en "fasövergång" som gav energi till att driva den snabba expansionen.

Vissa teorier säger att hela vårt universum är ett svart hål med energin noll, se Zero-energy_universe . Eftersom vi aldrig kan kontrollera detta är det en teori som är lika mycket värd som andra. Fenomen som inte kan mätas brukar inte klassificeras som vetenskap. Men det kan ändå vara roligt att filosofera om det ! I artikeln nedan (länk 1) finns en ljudfil som visar hur Big Bang lät. Länk 2 ger mer ganska elementär information på svenska om big bang. Se även övriga frågor big bang och Wikipedia-artikeln Big_bang . Den kände populärvetenskaplige författaren John Gribbin har intressanta funderingar om universum i John Gribbin's home page (Introduction to Cosmology). James Schombert v6.2 är en guldgruva med föreläsningar bland annat om kosmologi. TalkOrigins Evidence for the Big Bang är en omfattande och ganska avancerad FAQ.

Tidslinje för Big Bang


Tid           Temperatur  Händelse
0                         Big Bang
10-43 s                    Planck-tiden, kända naturlagar gäller
10-35 s                    Inflation
300 s                     Bildande av 4He
380000 år      3000 K     Kosmisk bakgrundsstrålning 
13.7*109 år      3 K       Nu

Låt mig avslutningsvis försöka besvara några vanliga frågor om Big Bang.

Vem hittade på big bang?
Aleksandr Fridman och Georges Lemaître föreslog redan på 20-talet att universum uppkommit genom att en "uratom" expoderade. Den ukrainske fysikern George Gamow (George_Gamow George Gamow (George_Gamow förutsade 1948 även att det överallt i universum skulle finnas mikrovågsstrålning med temperaturen c:a 5 K. Uttrycket big bang var från början en nedlåtande beteckning som en motståndare Fred Hoyle (som föreslagit den s.k. steady state teorin, Steady_State_theory ) hittade på.

Vad hände före Big Bang?
Frågan är, som antytts ovan, meningslös eller utan innehåll. Det är som att fråga: vad finns norr om nordpolen? Före Big Bang fanns ingen tid, och man kan därför inte tala om vad som hände.

Vilka bevis finns det för Big Bang teorin?
De viktigaste är

Anses Big Bang-teorin numera vara så etablerad att man inte kan ifrågasätta den?
I stora drag, ja. Alternativet, Fred Hoyles Steady State teori, får nog anses överspelad. Dels var den lösningen på problemet att universum tycktes vara yngre än vissa gamla stjärnhopar. Detta är löst i dag genom att avståndsskalan har ändrats mycket. Dels förklarar Steady State teorin inte den kosmiska bakgrundsstrålningen och heliumförekomsten i gamla stjärnor, något som Big Bang teorin gör elegant. Detaljerna i Big Bang teorin kan säkert komma att revideras med nya observationer. Vi skall också komma ihåg att en fysikalisk teori beskriver vad vi kan observera, och säger inget om t.ex. varför universum började expandera eller vad som händer utanför vår händelsehorisont (så långt vi teoretiskt kan se, dvs i princip ljushastigheten*universums ålder).

Om all materia, ljus som mörk, varit samlad i en punkt, singularitet1 eller uratom, måste väl gravitationen ha varit oändligt stor, åtminstone ögonblicket efter att expansionen startat och fysikens lagar börjat gälla. Då är det svårt att förstå hur expansionen alls kunde ske, hur den kunde övervinna den ofattbara gravitationen, när inte ens gravitationen i ett s.k. svart hål tillåter något att slippa ut.
Ja, det är svårt att förstå. Fysiken kan ibland med trick hantera sådana här singulariteter (oändligheter), men innan 10-43 sekunder efter Big Bang kan vi i dag inte ge en bra beskrivning. Ett trick som används t.ex. för svarta hål är kosmisk censur. Detta betyder att singulariteten existerar endast matematiskt och inte som en fysisk verklighet som vi kan observera eller mäta. Svarta hål omger sig nämligen av en händelsehorisont som gömmer ("censurerar") singulariteten. Se vidare fråga 14367.

Vidare är det förbryllande att man kan se universum strax efter big bang när man tittar riktigt långt bort. Att man ser bakåt i tiden förstår jag gott, men det ljus som skickades iväg under den första tiden borde väl sedan länge ha passerat oss och fly bort ifrån oss med ljusets hastighet. Ser vi det ljuset "på ryggen" och i rakt motsatt riktning mot det ställe i universum där det hela började? Hur ser det i så fall ut när vi riktar våra teleskop ditåt, mot expansionens centrum?
Vår del av universum (det synliga universum) är enligt standardmodellen bara en liten den av vad som skapades vid inflationen. Varje liten bubbla i figuren nedan är ett universum, men de är alla ekvivalenta och inget innehåller expansionens centrum. Detta är svårt att förstå om man går ända tillbaka till tiden noll, men det kan vi alltså inte göra. Vad vi ser om vi går så långt bort som möjligt (13.7 miljarder år) är eldklotet som hade en temperatur på 3000 K, men som nu pga expansionen har en temperatur på 3 K.

Man kan fråga sig varför universum är så homogent (den kosmologiska principen, universum har samma egenskaper i alla riktningar). Om man tittar åt ett håll 14 miljarder ljusår bort och i motsatt riktning på samma avstånd, så har båda områdena nästan exakt samma temperatur. Eftersom de inte kan ha stått i kontakt med varandra (avståndet är 28 miljader ljusår så ljuset kan inte ha hunnit gå hela vägen mellan dem) kan man tycka detta är konstigt. Anledningen är inflationen. Detta var ett av skälen till att man införde inflationen. Före denna snabba exansionen var de två områdena så nära varandra att de kunde vara i termisk jämvikt.

En konstighet med universums expansion är det faktum att galaxer kan kollidera trots att rymden mellan dem hela tiden utvidgar sig. Återigen, om de dras till varandra av gravitationen så borde väl gravitationen ha förhindrat att de först avlägsnade sig från varandra.
Mja, man får inte se det så. Det är rymden mellan galaxerna som expanderar. Galaxhopar (grupper av galaxer) är bundna med tyngdkraften och galaxernas rörelse inbördes i hopen bestäms av gravitationen och inte expansionen. Vår granngalax Andromedagalaxen, som befinner sig på c:a 2.5 miljoner ljusårs avstånd, rör sig faktiskt mot vår vintergata i stället för att avlägsna sig som de flesta andra galaxer gör.

Sammanfattning av de viktigaste bevisen för Big Bang

1 Rödförskjutning: Galaxernas spektra är rödförskjutna med ett belopp som är proportionellt mot avståndet: Hubbles lag v=d*H, där v är hastigheten, d är avståndet och H är hubblekonstanten.

2 He förekomst: Förekomsten av He i de äldsta stjärnorna är 25% vilket är precis vad Big Bang modellen förutsäger, se fråga 13117 .

3 Kosmiska bakgrundsstrålningen: Mikrovågsstrålningen med en temperatur av 3K härrör från c:a 400000 år efter Big Bang då universum blev transparent genom att H/He kärnorna rekombinerade med elektroner.

Se vidare Big_Bang och på engelska Big_Bang_Theory

___________________________________________________________
1 Singularitet. I matematiken definieras singularitet som en odefinierad punkt hos kurva, yta eller funktion. I kosmologi definieras singularitet som en punkt i rumtiden i vilken rumtidskrökningen är oändlig (svart hål).



/Peter E

Se även fråga 13117 och fråga 14367

Nyckelord: big bang [37]; inflation [7]; kosmologi [33];

1 http://www.newscientist.com/article.ns?id=dn4320
2 http://kasper.pixe.lth.se/NuclearPhysics/slideShow/nobel2006/nobel2006_files/frame.htm

*

Universum-Solen-Planeterna [16856]

Fråga:
Hej! Har vakuumenergi och mörk energi med varandra att göra?
/Thomas Å, Arlandagymnasiet, Märsta

Svar:
Thomas! Om man kan tro (och förstår) Dark_energy så är både vakuumenergi och mörk energi ekvivalent med den kosmologiska konstanten, så ja.
/Peter E

*

Universum-Solen-Planeterna [16874]

Fråga:
Hej! Jag har en fråga angående Big Bang och Einsteins relativitetsteori. Einstein trodde att universum var statiskt. Enligt hans lag om gtravitationen vill all materia dras till varandra. Han införde den kosmologiska konstanten som en "antigravitationskraft". Detta för att inte universums materia skulle dras samman och krocka. När Hubble upptäckte att galaxer rör sig från varandra och bevisade att universum expanderar gav Einstein upp sina teorier om ett statiskt universum. Han strök den kosmologiska kanstanten och kallade den sitt livs största misstag.

Min fråga är: Varför strök Einstein den kosmologiska konstanten ur sina beräkningar? Om Galaxerna rör sig från varandra och dessutom fortare ju längre från varandra de kommer måste något annat än bara gravitationen påverka materian.
/Ellinor C, Tranängsskolan, Limmared

Svar:
Ellinor! Allt du säger är korrekt. Det enda är att Einstein när han gav upp den kosmologiska konstanten bara visste - från Hubbles rödförskjutning - att universum expanderade. Han behövde alltså inte någon repulsion som gav ett statiskt universum. Om väl expansionen satts igång (vid big bang) så fortsätter den i stort sett obehindrat om bara universums densitet är tillräckligt låg.

I dag har vi data som antyder att expansionen accelererar, se figuren i fråga 7258 nedan. Effekten syns bara på mycket stora avstånd - mycket större än de som Hubbles data omfattar. Denna acceleration kräver en kraft, och det är för att förklara denna repulsiva kraft som den kosmologiska konstanten har återinförts.
/Peter E

Se även fråga 7258

Nyckelord: universums expansion [16];

*

Universum-Solen-Planeterna [19545]

Fråga:
Hej. I vakuumfluktuation uppstår partikelpar hela tiden men om det finns ett symmetribrott borde det väl i genomsnitt vara ett överskott på energi och materia i vakuum. Kan inte denna ojämnhet vara den saknade mörka materian och energin?
/Magnus I, LTH, Hjärnarp

Svar:
Försöket till koppling mellan vakuumfluktuationer och den kosmologiska konstanten (mörk energi, manifesterat av universums accelererande expansion) missade med 120 tiopotenser och har kallats "historiens sämsta teoretiska förutsägelse", se Cosmological_constant#Quantum_field_theory .

Jag tror inte att symmetribrottet partklar/antipartiklar har något att göra med mörk materia eller mörk energi.
/Peter E

*

[20230]

Fråga:
På svenska wikipedia utnämner man mörk energi som en typ av vakuumenergi. Är detta ett riktigt antagande? Vidare är ju dessa båda föremål för att vara den kosmologiska konstanten. Innebär detta att den mörka energin är någorlunda jämnt fördelad i universum? Vi talar om energier... Hur kan då enheten vara 1/(sxs)? Är vakuumenergin att betrakta som ett fält av bollar sammanbundna med fjädrar där bollarna är koncentrationer av energin eller ska man se det som ett fält som effektivt är noll men i det lilla är ett steglöst fält som varierar? Ytterligare en fråga: vad finns mellan branen i M-teorin? Vidare: behövs inflation i den teorin eller hur förklaras bakgrundsvärdena där? Jo, en sak till: bildas vakuumenergi vid inflationen eller senare? Kan denna bero på kvantumvariation i det universum som består av - ja, vadå? Koordinater?
/mikael C

Svaret kommer snart...

*

Universum-Solen-Planeterna [20330]

Fråga:
Kanske uppfyller jag inte kraven för Er frågelåda, men då min son och jag lär oss via Er sida kanske vi kan anses vara ett kvalificerat par?

Enligt fråga 7254 likställer Ni vakuumenergi med mörk energi. Är det verkligen samma sak?

Eftersom jag inte har lyckats hitta de svar till de frågor vi har, tillåter jag mig att be ödmjukast om hjälp:

Är mörk energidensiteten konstant över Universum? Och i så fall: varifrån tas energin som skapar m.e. när U. utvidgas? Kan man notera förändrade värden för m.e. med avseende på tid? Enligt engelskspråkiga Wiki är den trög/sammanhängande och ovillig till att förflytta sig, på ett ungefär. Men definitionen antyder att den kan dra sig samman. Eller är den självgenererande?

Jag önskar verkligen att vi får hjälp... för vi sitter fast!
/Stefan p, Sundsvall

Svar:
Hej Stefan och son! Vi försöker svara så gott vi kan på alla frågor som är av allmänt intresse och innehåller någon fysik. Ibland är det dock så att det inte finns något svar eller att vi helt enkelt inte vet!

Du syftar nog på fråga 7258 .

Om man tolkar vakuumenergi som mörk energi (eller den kosmologiska konstanten) är man definitivt fel ute. I Dark_energy#Cosmological_constant sägs det:

A major outstanding problem is that most quantum field theories predict a huge cosmological constant from the energy of the quantum vacuum, more than 100 orders of magnitude too large.
Jag har korrigerat formuleringen i svaret till fråga 7258 som kunde missuppfattas. Hundra storleksordningars diskrepans är allvarligt även för de vildaste fysikteorier !

Vad gäller dina övriga frågor så är det helt enkelt så att vi inte vet. Kosmologin har visserligen de senaste decennierna gått från att vara vilda spekulationer till en vetenskap byggd på observationer, men vi har ännu ingen heltäckande och allmänt accepterad teori.

Se även Cosmological_constant_problem#Cosmological_constant_problem
/Peter E

Nyckelord: mörk energi [6]; kosmologi [33];

*

Universum-Solen-Planeterna [20571]

Fråga:
Vilka är de största utmaningarna i astrofysiken idag?
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Vilka är de största utmaningarna i astrofysiken idag?
/Emanuel B, Jensen, Västerås

Svar:
En mycket omfattande fråga, men det finns en bra sammanställning på List_of_unsolved_problems_in_physics#Astronomy_and_astrophysics .

Om vi inkluderar kosmologi finns ett antal problem: List_of_unsolved_problems_in_physics#Cosmology_and_general_relativity .

Vilka som är de största utmaningarna är upp till var och en. Personligen skulle jag säga att de viktigaste är:

* Vad är mörk materia och mörk energi? Se fråga 12396 och 7258 .

* Hur värms solkoronan upp till 2 miljoner grader? Se fråga 20564 .

* Förståelsen för hur supernovor exploderar är inte fullständig. Se fråga 9964 .

* Varför är det en diskrepans mellan förekomsten av 7Li från teoretiska räkningar med big bang och mätningar på mycket gamla stjärnor? Se Big_Bang_nucleosynthesis#Measurements_and_status_of_theory .

* Baryonasymmetri. Varför finns det mycket mer materia än antimateria i universum? Se fråga 19209 .

* Problemet med den kosmologiska konstanten. Varför orsakar vakuumenergin inte en stor kosmologisk konstant? Se fråga 20330 .

Det är som synes en lång lista med brister i vår förståelse! Betyder detta att vi egentligen förstår mycket lite av fysiken? Nej absolut inte, det finns mycket mer fysik som är mycket väl förstådd! Se dock fysik, förståelse av .

Här är en ganska omfattande lista på problem som lösts nyligen: List_of_unsolved_problems_in_physics#Problems_solved_in_recent_decades
/Peter E

Nyckelord: fysik, förståelse av [17]; fysik [10];

*

Sök efter    

Skriv de ord du vill söka på i sökfältet ovan och klicka på sökknappen. Uteslut ord genom att sätta - (minus) före ordet. Ordgrupper definieras med hjälp av "...". Sökningar är oberoende av stora och små bokstäver.

Exempel:

helium "kalle anka"
Sök på 'helium' och ordgruppen 'kalle anka'
orgelpipa
Sök på 'orgelpipa'
orgel -gitarr
Sök på 'orgel' men inte 'gitarr'

 


sök | söktips | Veckans fråga | alla 'Veckans fråga' | ämnen | dokumentation | ställ en fråga
till diskussionsfora

 

Creative Commons License

Denna sida från NRCF är licensierad under Creative Commons:
Erkännande-Ickekommersiell-Inga bearbetningar
.