Самая сложная математическая модель прольет свет на загадки темной энергии и ее влияния на процесс расширения Вселенной

Математическая модель


Известно, что наша Вселенная постоянно расширяется. В результате этого в ней происходят процессы образования, разделения и слияния структур различных масштабов. И эти сложнейшие процессы стали основой новой масштабной математической модели, созданной физиками из Женевского университета (University of Geneva, UNIGE), расчеты которой позволят пролить свет на загадки темной энергии и ее влияния на Вселенную. Базой этой модели являются уравнения Эйнштейна, это позволило объединить в единое целое вращение пространственно-временного континуума, его локальные возмущения и рассчитать амплитуду гравитационных волн, существование которых было подтверждено совсем недавно при помощи датчиков эксперимента LIGO.

До последнего времени ученые-физики пытались описывать явления, затрагивающие масштабные космологические структуры, числовыми методами на основе универсального закона гравитации Исаака Ньютона. Эти законы определяют, что гравитационные взаимодействия зависят только от расстояний и массы, они абсолютно статичны с точки зрения времени. Такие математические модели дают достаточно точные результаты в случае очень медленного, не более 300 километров в секунду, движения масс материи во Вселенной. Однако, не все во Вселенной движется с такой относительно низкой скоростью. Вселенная полна частицами, летящими на околосветовых скоростях, на долю которых приходится значимая часть массы, и явления, в которых задействованы эти частицы описываются вышеупомянутыми моделями с весьма и весьма приблизительной точностью.

Более того, Ньютоновская теория гравитации не учитывает и не описывает колебаний темной энергии, на долю которой приходится около 70 процентов от всей суммарной энергии Вселенной. Именно эта темная энергия является причиной ускорения процесса расширения Вселенной и для получения более точных и подробных данных уже требуются новые подходы к моделированию космологических структур, в которых совмещаются традиционная теория гравитации и ее "темная составляющая".

Группа из UNIGE создала код программного моделирования "GEvolution", в основе которого лежат постулаты Общей теории относительности Альберта Эйнштейна. Эта теория рассматривает пространственно-временной континуум как динамическую структуру, которая постоянно изменяется в отличие от статического пространства теории Ньютона. А целью создания этой модели являются вычисления амплитуды гравитационных волн и определение их влияния на перемещающиеся во Вселенной структуры.

Разработанная математическая модель состоит из 60 миллиардов "зон", каждая из которых является частью галактики или другого космического объекта и которая движется относительно других "частичек". Главной частью модели является библиотека LATfield2, разработанная Дэвидом Даверио (David Daverio), которая позволяет находить решения сложнейших систем нелинейных уравнений. Используя ресурсы суперкомпьютера из центра Swiss Supercomputer Center в Лугано, исследователи смогли изучить динамику движения "частиц" модели и вычислить метрики (меры расстояний и времени между двумя галактиками) при помощи решений уравнений Эйнштейна.

Полученные массивы данных позволили определить количественные различия между результатами моделирования при помощи системы "GEvolution" и других систем, оперирующих только понятиями гравитации Ньютона. И эти количественные различия очень хорошо вписываются в рамки некоторых наблюдаемых явлений, определяющих возникновение гравитационных волн, производимых процессами формирования структур во Вселенной.

Следует отметить, что математическая модель "GEvolution" является первой моделью, в которую включены понятии гравитационных волн и некоторые аспекты процесса расширения Вселенной. Эта модель открывает возможность сравнения теоретических расчетных данных с данными, полученными в ходе наблюдений за реальными процессам, кроме этого, новая модель позволит произвести более точную проверку некоторых постулатов Общей теории относительности в более широких масштабах, нежели это делалось раньше. А для того, чтобы дать возможность проведения подобных исследований и другими учеными, профессор Рут Деррер (Ruth Durrer) и члены ее группы сделают исходный код системы "GEvolution" общедоступным.




Ключевые слова:
Математическая, Модель, Суперкомпьютер, GEvolution, Вселенная, Темная, Энергия, Гравитация, Расширение

Первоисточник

Другие новости по теме:
  • Существование пятимерных черных дыр может развалить всю Общую теорию относи ...
  • Выдвинута новая теория о темной материи, объясняющая "недостающую" массу ...
  • Ученые ищут подтверждения теории о том, что одним из продуктов распада част ...
  • EAGLE - новая математическая модель Вселенной, имеющая детализацию до уровн ...
  • Согласно новой теории, Вселенная не расширяется, а только набирает массу




  • 22 марта 2016 10:51
    #1 Написал: Bond013

    Публикаций: 0
    Комментариев: 181
    Базой этой модели являются уравнения Эйнштейна, - это уже улыбает, так-как Эйнштейн не знал о всех тех частицах, о которых известно теперь...

    Группа из UNIGE создала код программного моделирования "GEvolution", в основе которого лежат постулаты Общей теории относительности Альберта Эйнштейна. - надеюсь, эта модель укажет на то что ОТО неточна. Правда сомневаюсь, что об этом сообщат, а скажут что сама модель несовершенна...
        
    22 марта 2016 14:56
    #2 Написал: cormchij

    Публикаций: 0
    Комментариев: 15
    Цитата: Bond013
    это уже улыбает, так-как Эйнштейн не знал о всех тех частицах, о которых известно теперь...

    И что же вас так "улыбнуло"? По вашему, древний человек, который изобрел колесо, обязан был знать о современном шарикоподшипнике, который собственно и является развитием идеи того самого колеса?
    И теоретику вовсе не обязательно знать о всех частностях, которые могут быть предсказаны на основе его теории, и в последствии даже быть выявлены опытным путем, что и определяет состоятельность этой теории.
    Цитата: Bond013
    надеюсь, эта модель укажет на то что ОТО неточна.

    Чем же ОТО вам так напакостила, что вы даже "надеетесь", что она не точна?
    Цитата: Bond013
    Правда сомневаюсь, что об этом сообщат, а скажут что сама модель несовершенна...

    И тут теория заговора...
    Кто "не сообщит"? Кто "скажет"?
    Британские ученые? Мировая закулиса?
        
    23 марта 2016 02:45
    #3 Написал: zz_tyk

    Публикаций: 0
    Комментариев: 113
    Всё-таки надо быть аккуратнее с утверждениями, типа "Известно, что наша Вселенная постоянно расширяется..." и тп. Это ВСЁ до сих пор теории. Причём, не одна.
    Послушаешь такое, и создаётся впечатление, что это не теория, а факт, закон. Но это не так.
    Немного смирения надо иметь. Уместнее говорить: "Согласно последним данным...", или "На основании этого можно предположить, что...", "Мы считаем... Но есть и другие предположения".
        
    23 марта 2016 11:16
    #4 Написал: Bond013

    Публикаций: 0
    Комментариев: 181
    Цитата: cormchij
    теоретику вовсе не обязательно знать о всех частностях, которые могут быть предсказаны на основе его теории,


    Ну, не ОТО предсказало все элементарные частицы, начал это хитрец Дирак.


    Цитата: cormchij
    древний человек, который изобрел колесо, обязан был знать о современном шарикоподшипнике, который собственно и является развитием идеи того самого колеса?


    Зная всё об колесе, невозможно предсказать подшипник (кстати необъязательно шарикоподобный). Переводя в физику - зная всё о гравитации невозможно предсказать все частицы и их поведение. Конечно, можно сделать какое-то обобщение, но точность будет весьма хромать... Знаменитое эйнштейновское "в первом приближении..." Тем более что, скажем, используя дифф.уравнения невозможно описать работу процессора, использующего бинарную систему счисления.

    Цитата: cormchij
    И тут теория заговора...


    Совершенно нет. Хотя такую мысль допускаю.


    Цитата: zz_tyk
    "Известно, что наша Вселенная постоянно расширяется..."


    Пока что факты говорят об этом. Возможно слово "постоянно" неуместно, но пока-что "постоянно". В чём-то наша цивилизация похожа на цивилизацию "серферов", т.е. мы "живём" на волне которая постоянно движется (или расширяется если хотите), причём мы постоянно живём на одном "уровне высоты" этой волны, если чуть ниже или чуть выше - возможно, многие значения наблюдаемых физических констрант изменятся.
        
    23 марта 2016 12:16
    #5 Написал: Akronix

    Публикаций: 0
    Комментариев: 73
    zz_tyk,
    Вселенная расширяется это факт. А вот причины ее расширения это уже теории.
        
    23 марта 2016 12:42
    #6 Написал: Rsa

    Публикаций: 0
    Комментариев: 440
    Цитата: Bond013
    Ну, не ОТО предсказало все элементарные частицы, начал это хитрец Дирак.

    ОТО вообще не про это, она не предназначена для предсказания существования каких-либо частиц. Зато она описывает поведение ЛЮБЫХ наблюдаемых частиц при определенных условиях. Собственно, именно это пока и делает эту теорию общепринятой - какие бы новые частицы не открыли, они все ведут себя именно так, как и должны согласно ОТО. Может быть, темная материя или энергия будут вести себя иначе, и ОТО будет непригодна для их описания, однако, для начала эту материю и энергию нужно обнаружить, а только потом рассуждать о пригодности ОТО.
        
    23 марта 2016 16:51
    #7 Написал: Bond013

    Публикаций: 0
    Комментариев: 181
    Цитата: Rsa
    Зато она описывает поведение ЛЮБЫХ наблюдаемых частиц при определенных условиях.


    при определенных условиях. - что сие значит? Кем определены условия? Что за условия? Типа не больше 10 км/сек? wink

    поведение ЛЮБЫХ наблюдаемых частиц - ну опишите с помощью ОТО поведение частиц при квантовой запутанности, суперпозиции, туннелировании. Ведь в этих процессах учавствуют ЧАСТИЦЫ.

    Цитата: Rsa
    делает эту теорию общепринятой
    ну... вопрос спорный. Скажем СТО является частным случаем ОТО, и поскольку в СТО используется лоренцовский буст это даёт мне право сомневаться в СТО, и в следствии и в ОТО. Особенно при значениях, близким к сингулярным - тут СТО вообще неверно. При более-менее низких значених бета - СТО даёт усреднённое приближение.


    Цитата: Rsa
    Может быть, темная материя или энергия будут вести себя иначе


    Не надо изобретать велик, всё тёмное не настолько тёмно как кажется. Это та-же материя и энергия, просто её надо "понять", а верней понять почему мы её не "наблюдаем", а только влияние сабжа.
        
    24 марта 2016 00:01
    #8 Написал: Rsa

    Публикаций: 0
    Комментариев: 440
    Bond013, У любой теории есть граничные условия, на которых, или за их пределами она не действует. Для ОТО они определяются предельными значениями физических величин: скорость объекта от 0 до скорости света (ОТО однозначно не будет применима к сверхсветовым скоростям, если таковые объекты будут обнаружены), расстояния от планковского до бесконечности, силе гравитации от нуля до бесконечности (ОТО вряд ли применима к процессам происходящим на планковском масштабе, так же как и в сингулярности). На сегодняшний день невозможно что-либо проверить экспериментально в таких (и даже близких к этим) условиях. Однако внутри означенных диапазонов она дает верные результаты, многократно подтвержденные экспериментально.
    Теперь о суперпозиции, запутанности и.т.д. Эта теория не призвана давать ответ ЧТО ТАКОЕ материя, она не объясняет квантовую природу частиц, их состав, свойства и любые взаимодействия между ними. Она не об этом. Не надо требовать от нее то, для чего она не предназначена. Она объясняет лишь особенности движения частиц и связь движения и пространства с гравитацией. Всё. На теорию объясняющую все на свете она никогда не претендовала.
        
    24 марта 2016 11:58
    #9 Написал: Bond013

    Публикаций: 0
    Комментариев: 181
    Rsa Полностью с Вами согласен что ОТО не может претендовать на Теорию всего. Но что-ж это за теория которая имеет огромные ограничения по скорости и масштабу измерения длины? Точней, при подходе к этим границам даёт огромные неточности! И к тому-ж описывает всего-навсего одно граввоздействие. Повторюсь, но для того чтобы создать обычную ткань нужно воедино сплести вертикальные и горизонтальные нити. В применении к физике, нам нужна теория в которых ВСЕ взаимодействия "переплетены" между собой и только такая теория сможет всё объяснить. Дальше - если б учёные имели возможность измерения порядка меньше е-20 (длина и время) и ниже, ТО, наиболее вероятно, лЁгко выявили бы неточность ОТО. Кстати, обратите внимание, что если разделить максимельные на минимальные возможные значения массы, энергии, расстояния, времени, то получаюся числа порядка е43-44, или-же 2^144. К чему я это? А ни-к-чему, кто знает тот поймёт. laughing
        
    26 марта 2016 23:20
    #10 Написал: kentaurus

    Публикаций: 0
    Комментариев: 23
    Все дело в плотности пр/вр и плотности событий . Чем плотнее пр/время тем большее кол-во событий происходит . вот нам говорят « за п секунд жизни вселенной образовались элементарные частицы» а при такой п* плотности пр/вр внутри происходило п*количество событий тоесть эпохи и эпохи есть время даже непостижимому разуму появиться и исчезнуть.
        
    28 марта 2016 11:22
    #11 Написал: Bond013

    Публикаций: 0
    Комментариев: 181
    Цитата: kentaurus
    Все дело в плотности пр/вр и плотности событий


    хм... В принципе можно и так сказать. Применительно к тому миру/, который мы наблюдаем...

    Цитата: kentaurus
    вот нам говорят « за п секунд жизни вселенной образовались элементарные частицы»


    небольшая поправочка - образовались N эл.частиц, поскольку, думаю, частицы образуюся и будут рождатся и рождатся.
        
    28 марта 2016 18:56
    #12 Написал: kentaurus

    Публикаций: 0
    Комментариев: 23
    имелось в виду во время рождения вселенной
        

    Информация

    Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.