botlending forum - View Single Post

Perseida · 24-02-2006, 20:45

Era Planck

Descrierea nasterii Universului nu o vom incepe chiar de la anul zero. Sa ne inchipuim putin, conditiile imediat dinainte: Universul se apropie de nastere, temperatura si densitatea sunt foarte ridicate...Conditiile sunt extreme iar conform teoriei unificarii, fortele tind sa se unifice/confunde, formand o ineractiune unica.
Fizica cunoscuta astazi ne permite sa demonstram ca aceste conditii extreme stapaneau cosmosul pana la varsta de 10 la puterea - 43 secunde a Universului. Toata perioada care precede acest timp, denumita si Era Planck, ne este inaccesibila.
Asta nu ne impiedica sa ne inchipuim putin cum era acea epoca. In timpul Erei Planck, conceptul nostru de spatiu-timp este complet depasit, caci forta de gravitatie trebuie sa se comporte la fel ca celelalte trei forte (vezi teoria unificarii explicata in postul precedent).
Inchipuiti-va spatiul in Era Plank ca o spuma quantica foarte agitata in care se formeza si se desfac neincetat, legaturi intre regiuni foarte indepartate. Este un dute-vino de particule virtuale care populeaza cosmosul. Aceasta succesiune neincetata de creatie si disparitie creaza importante fluctuatii in curbura spatiu-timp. Nu va imaginati spatiu sub forma obisnuita, ca un tesut elastic si neted ci mai degraba ca o un fel de curbura.
Adaugati la aceasta imagine si asa de dificil de vizualizat, faptul ca existau 6 dimensiuni. De fapt este un spatiu cu 6 dimensiuni in care particolele evolueaza in spatii "suplimentare" fiecare de cate 9 dimensiuni

Ce este momentul zero al Univesului?

Si aici exista mai multe teorii. Intr-o viziune mai veche se spune ca, cu cat ne apropiem de momentul zero, cu atat Universul devine mai dens si mai cald, pana atinge o stare de singularitate unde densitatea si temperatura au valori infinite.
Teoria lui Stephen Hawking este alta. El spune ca aceasta stare de singularitate nu este necesara, pentru ca daca ne intoarcem spre punctul initial, timpul pierde incet, incet caracteristicile cunoscute si se transforma intr-o dimensiune a spatiului. Astfel, apropiindu-ne de de clipa zero, notiunea de timp dispare, ceea ce elimina necesitatea unei singularitati initiale. Este greu de imaginat, dar nu imposibil.

http://nobelprize.org/physics/laurea...lanck-bio.html

http://www.hawking.org.uk/home/hindex.html

Era inflatiei

La timpul 10 la puterea -43 secunde, forta de garvitaie, care pana atunci era unificata cu celelalte forte, se disociaza. Universul este intr-o stare de vid quantic. Materia pe care o cunoastem astazi nu exista inca, dar era o formidabila agitatie provocata de crearea si disparitia unui numar infinit de particule si antiparticule virtuale... Totul ramane in suspans, in linistea dinaintea furtunii

... La timpul 10 la puterea - 35 secunde, suna ora creerii si disocierea intre interactiunile puternice si fortele electromagnetice asa zise slabe se produce! Big Bang! In acel moment precis incepe o faza cruciala numita Era Inflatiei, in timpul careia marimea Universului va fi multiplicata cu un factor gigantic.
Era inflatiei este o teorie noua si reprezinta partea cea mai speculativa in descrierea Big Bangului. Chiar daca multe eforturi vor fi depuse ca ea sa fie acceptata in unanimitate, este explicatia care raspunde satisfacator la multe dintre problemele cosmologiei moderne, care nu-si gasisera un raspuns pana acuma (exemplu: omogenitatea Universului, platitudinea Universului)

Faza de tranzitie

Ca sa intelegem bine aceasta faza, m-am gandit la o analogie. Comportamentul Universului in faza de inflatie ne duce cu gandul la fenomenul de solidificare a apei (transformarea apei in gheata). Cele doua forme, apa lichida si gheata au proprietati foarte diferite. De exemplu, sub forma lichida, apa nu are structura si ia forma recipientului in care o turnam.
Sub forma solida, ea devine un cristal, o aranjare foarte regulat de molecule a caror forma globala este fixa. O alta diferenta o observam la simetrie: apa lichida are proprietati identice in toate directiile, pe cand gheata este in functie de axele formate in timpul cristalizarii.
Din punct de vedere fizic, apa lichida si gheata sunt doua faze diferite, iar transformarea dintr-una in alta se numeste o faza de tranzitie. In conditii normale, cristalizarea apei se produce la zero grade Celsius. Aceasta cristalizare se produce lent, degajand o cantitate de energie pe care o numim caldura latenta. Exista insa un caz particular in care lucrurile se petrec diferit. Intr-un mediu foarte stabil cu apa foarte pura, ea poate fi racita la o temperatura negativa si nu ingheata. Din pacate, aceasta situatie este foarte instabila, este de ajuns ca apa sa fie agitata un pic, ca va ingheta instantaneu. In acest caz, eliberarea de caldura latenta se va produce foarte rapid.

Fenomenul care s-a produs la varsta de 10 la puterea -35 secunde a Universului este similar. La acest moment fortele se disociaza si se trece de la o stare simetrica (unde fortele erau echivalente) la o stare asimetrica, unde fortele devin distincte. Universul, ca si apa care se solidifica, trece prin faza de tranzitie. In principiu, aceasta faza ar trebui sa fie instantanee, dar nu se produce asa simplu, caci Universul trece mai intai printr-un stadiu de suprafuziune. Mai simplu, intr-un timp foarte scurt, Universul este intr-o simetrie instabila (vidul fals) si deabia pe urma trece la faza asimetrica satbila, numita si vidul real.
Vidul fals este asemanator apei topite, caracterizat printr-o foarte mare densitate de energie. Chiar daca Universul este complet vid, el are o mare cantitate de energie si conform teoriei relativitatii generale, aceasta energie omniprezenta va crea o forta de respingere extrem de puternica, intre toate punctele din el. Consecinta? Universul va cunoaste o expansiune foarte rapida si brutala, faza care a fost numita Inflatie. Faza de inflatie va dura pana acesta va atinge o stare stabila, eliberand continu o foarte mare cantitate de energie. Starea stabila se estimeaza ca ar fi fost atinsa la 10 la puterea -30 secunde.

In timpul inflatiei, talia Universului a fost multiplicata cu un factor de 10 la puterea 50, ceea ce este un numar enorm, comparat cu ritmul actual de expansiune. De la aparitia atomilor, talia Universului s-a marit cu un factor doar de 1000 si aceasta in 15 miliarde de ani

Este de remarcat ca, chiar daca inflatia s-a produs intr-un ritm rapid, ea nu contrazice relativitatea care spune ca nimic nu se poate deplasa mai repede ca viteza luminii. Intr-adevar, spatiul se supune inflatiei; distanta intre doua particule se mareste intr-un ritm nebunesc, dar se datoreaza de fapt expansiunii spatiului. Si daca aceste particule se deplaseaza real in spatiu, viteza lor trebuie as fie inferioara vitezii luminii.

Nasterea materiei

La sfarsitul erei inflatiei apare materia.
Din punct de vedere quantic, Universul era vid : un loc unde o multitudine de particule si antiparticule virtuale tasneau din neant si se rentorceau foarte repede. Ceea ce lipsea acestor particule sa devina reale era Energia.
Intervine inflatia, iar in faza de tranzitie universul elibereaza o foarte mare cantitate de energie. Este vorba de o energie reala pe care particulele virtuale si-o vor apropria si cu ajutorul careia vor intra in lumea reala.
Sfarsitul inflatiei marcheaza creerea materiei pe care o cunoastem astazi.

Acum, sa incercam sa explicam de ce "avantajul" materiei asupra antimaterie.
La sfarsitul inflatiei apare asimetria intre materie si antimaterie.
Cum am vazut mai sus, perioada de unificare este caracterizata prin prezenta particulelor X capabile sa transforme leptons in quarks si vice-versa. La sfarsitul inflatiei, fortele se disociaza si particulele X incep sa dispara.
De fapt, particulele X care se dezintegreaza dand nastere la un quark nu o fac in acelasi fel ca antiparticulele X. Astfel, egalitatea intre numarul de quarks si antiquarks nu mai este respectata. Exista deci in Univers un miliard si un quarks si numai un miliard de antiquarks, diferenta care se va rasfrange si la nivelul protonilor, neutronilor, permitant Universului sa se dezvolte sub forma pe care o cunoastem astazi.

Dupa inflatie, expansiunea Universului se va producve intr-un ritm mult mai lent, similar celui din zilele noastre. Temperatura este mai scazuta, iar fortele nu se mai pot reunifica. Fazele urmatoare ale Universului sunt mult mai lente si fara schimbari majore. Din acel moment, Universul va fi stapanit de cele patru forte pe care le cunoastem.

Va urma... (formarea galaxiilor, universuri paralele, etc )

24-02-2006, 20:45	#3 (permalink)
Perseida Senior Member Join Date: Nov 2004 Location: Montréal Posts: 263 Blog Entries: 109 Rep Power: 63	Nasterea Universului Era Planck Descrierea nasterii Universului nu o vom incepe chiar de la anul zero. Sa ne inchipuim putin, conditiile imediat dinainte: Universul se apropie de nastere, temperatura si densitatea sunt foarte ridicate...Conditiile sunt extreme iar conform teoriei unificarii, fortele tind sa se unifice/confunde, formand o ineractiune unica. Fizica cunoscuta astazi ne permite sa demonstram ca aceste conditii extreme stapaneau cosmosul pana la varsta de 10 la puterea - 43 secunde a Universului. Toata perioada care precede acest timp, denumita si Era Planck, ne este inaccesibila. Asta nu ne impiedica sa ne inchipuim putin cum era acea epoca. In timpul Erei Planck, conceptul nostru de spatiu-timp este complet depasit, caci forta de gravitatie trebuie sa se comporte la fel ca celelalte trei forte (vezi teoria unificarii explicata in postul precedent). Inchipuiti-va spatiul in Era Plank ca o spuma quantica foarte agitata in care se formeza si se desfac neincetat, legaturi intre regiuni foarte indepartate. Este un dute-vino de particule virtuale care populeaza cosmosul. Aceasta succesiune neincetata de creatie si disparitie creaza importante fluctuatii in curbura spatiu-timp. Nu va imaginati spatiu sub forma obisnuita, ca un tesut elastic si neted ci mai degraba ca o un fel de curbura. Adaugati la aceasta imagine si asa de dificil de vizualizat, faptul ca existau 6 dimensiuni. De fapt este un spatiu cu 6 dimensiuni in care particolele evolueaza in spatii "suplimentare" fiecare de cate 9 dimensiuni Ce este momentul zero al Univesului? Si aici exista mai multe teorii. Intr-o viziune mai veche se spune ca, cu cat ne apropiem de momentul zero, cu atat Universul devine mai dens si mai cald, pana atinge o stare de singularitate unde densitatea si temperatura au valori infinite. Teoria lui Stephen Hawking este alta. El spune ca aceasta stare de singularitate nu este necesara, pentru ca daca ne intoarcem spre punctul initial, timpul pierde incet, incet caracteristicile cunoscute si se transforma intr-o dimensiune a spatiului. Astfel, apropiindu-ne de de clipa zero, notiunea de timp dispare, ceea ce elimina necesitatea unei singularitati initiale. Este greu de imaginat, dar nu imposibil. http://nobelprize.org/physics/laurea...lanck-bio.html http://www.hawking.org.uk/home/hindex.html Era inflatiei La timpul 10 la puterea -43 secunde, forta de garvitaie, care pana atunci era unificata cu celelalte forte, se disociaza. Universul este intr-o stare de vid quantic. Materia pe care o cunoastem astazi nu exista inca, dar era o formidabila agitatie provocata de crearea si disparitia unui numar infinit de particule si antiparticule virtuale... Totul ramane in suspans, in linistea dinaintea furtunii ... La timpul 10 la puterea - 35 secunde, suna ora creerii si disocierea intre interactiunile puternice si fortele electromagnetice asa zise slabe se produce! Big Bang! In acel moment precis incepe o faza cruciala numita Era Inflatiei, in timpul careia marimea Universului va fi multiplicata cu un factor gigantic. Era inflatiei este o teorie noua si reprezinta partea cea mai speculativa in descrierea Big Bangului. Chiar daca multe eforturi vor fi depuse ca ea sa fie acceptata in unanimitate, este explicatia care raspunde satisfacator la multe dintre problemele cosmologiei moderne, care nu-si gasisera un raspuns pana acuma (exemplu: omogenitatea Universului, platitudinea Universului) Faza de tranzitie Ca sa intelegem bine aceasta faza, m-am gandit la o analogie. Comportamentul Universului in faza de inflatie ne duce cu gandul la fenomenul de solidificare a apei (transformarea apei in gheata). Cele doua forme, apa lichida si gheata au proprietati foarte diferite. De exemplu, sub forma lichida, apa nu are structura si ia forma recipientului in care o turnam. Sub forma solida, ea devine un cristal, o aranjare foarte regulat de molecule a caror forma globala este fixa. O alta diferenta o observam la simetrie: apa lichida are proprietati identice in toate directiile, pe cand gheata este in functie de axele formate in timpul cristalizarii. Din punct de vedere fizic, apa lichida si gheata sunt doua faze diferite, iar transformarea dintr-una in alta se numeste o faza de tranzitie. In conditii normale, cristalizarea apei se produce la zero grade Celsius. Aceasta cristalizare se produce lent, degajand o cantitate de energie pe care o numim caldura latenta. Exista insa un caz particular in care lucrurile se petrec diferit. Intr-un mediu foarte stabil cu apa foarte pura, ea poate fi racita la o temperatura negativa si nu ingheata. Din pacate, aceasta situatie este foarte instabila, este de ajuns ca apa sa fie agitata un pic, ca va ingheta instantaneu. In acest caz, eliberarea de caldura latenta se va produce foarte rapid. Fenomenul care s-a produs la varsta de 10 la puterea -35 secunde a Universului este similar. La acest moment fortele se disociaza si se trece de la o stare simetrica (unde fortele erau echivalente) la o stare asimetrica, unde fortele devin distincte. Universul, ca si apa care se solidifica, trece prin faza de tranzitie. In principiu, aceasta faza ar trebui sa fie instantanee, dar nu se produce asa simplu, caci Universul trece mai intai printr-un stadiu de suprafuziune. Mai simplu, intr-un timp foarte scurt, Universul este intr-o simetrie instabila (vidul fals) si deabia pe urma trece la faza asimetrica satbila, numita si vidul real. Vidul fals este asemanator apei topite, caracterizat printr-o foarte mare densitate de energie. Chiar daca Universul este complet vid, el are o mare cantitate de energie si conform teoriei relativitatii generale, aceasta energie omniprezenta va crea o forta de respingere extrem de puternica, intre toate punctele din el. Consecinta? Universul va cunoaste o expansiune foarte rapida si brutala, faza care a fost numita Inflatie. Faza de inflatie va dura pana acesta va atinge o stare stabila, eliberand continu o foarte mare cantitate de energie. Starea stabila se estimeaza ca ar fi fost atinsa la 10 la puterea -30 secunde. In timpul inflatiei, talia Universului a fost multiplicata cu un factor de 10 la puterea 50, ceea ce este un numar enorm, comparat cu ritmul actual de expansiune. De la aparitia atomilor, talia Universului s-a marit cu un factor doar de 1000 si aceasta in 15 miliarde de ani Este de remarcat ca, chiar daca inflatia s-a produs intr-un ritm rapid, ea nu contrazice relativitatea care spune ca nimic nu se poate deplasa mai repede ca viteza luminii. Intr-adevar, spatiul se supune inflatiei; distanta intre doua particule se mareste intr-un ritm nebunesc, dar se datoreaza de fapt expansiunii spatiului. Si daca aceste particule se deplaseaza real in spatiu, viteza lor trebuie as fie inferioara vitezii luminii. Nasterea materiei La sfarsitul erei inflatiei apare materia. Din punct de vedere quantic, Universul era vid : un loc unde o multitudine de particule si antiparticule virtuale tasneau din neant si se rentorceau foarte repede. Ceea ce lipsea acestor particule sa devina reale era Energia. Intervine inflatia, iar in faza de tranzitie universul elibereaza o foarte mare cantitate de energie. Este vorba de o energie reala pe care particulele virtuale si-o vor apropria si cu ajutorul careia vor intra in lumea reala. Sfarsitul inflatiei marcheaza creerea materiei pe care o cunoastem astazi. Acum, sa incercam sa explicam de ce "avantajul" materiei asupra antimaterie. La sfarsitul inflatiei apare asimetria intre materie si antimaterie. Cum am vazut mai sus, perioada de unificare este caracterizata prin prezenta particulelor X capabile sa transforme leptons in quarks si vice-versa. La sfarsitul inflatiei, fortele se disociaza si particulele X incep sa dispara. De fapt, particulele X care se dezintegreaza dand nastere la un quark nu o fac in acelasi fel ca antiparticulele X. Astfel, egalitatea intre numarul de quarks si antiquarks nu mai este respectata. Exista deci in Univers un miliard si un quarks si numai un miliard de antiquarks, diferenta care se va rasfrange si la nivelul protonilor, neutronilor, permitant Universului sa se dezvolte sub forma pe care o cunoastem astazi. Dupa inflatie, expansiunea Universului se va producve intr-un ritm mult mai lent, similar celui din zilele noastre. Temperatura este mai scazuta, iar fortele nu se mai pot reunifica. Fazele urmatoare ale Universului sunt mult mai lente si fara schimbari majore. Din acel moment, Universul va fi stapanit de cele patru forte pe care le cunoastem. Va urma... (formarea galaxiilor, universuri paralele, etc ) Last edited by Perseida; 25-02-2006 at 02:02.