Supongamos que tenemos dos galaxias que están lo suficientemente separadas para que la distancia entre ellos aumenta debido a la expansión de Hubble. Si tuviera que conectar estas dos galaxias con una cuerda, ¿habría tensión en la cuerda? ¿La tensión aumenta con el tiempo? ¿Es el origen de la tensión de algún tipo de fricción entre la expansión de espacio y materia?
Respuestas
¿Demasiados anuncios?
Matt Solnit
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Lo más interesante de la versión de esta pregunta (creo) es esto: Supongamos que la cuerda se ha adjuntado el tiempo suficiente para traer las dos galaxias a una parada con relación a la otra. (d[distancia]/d[tiempo cósmico] = 0). Para los tiempos posteriores, no la necesidad de soga para mantener la tensión para mantener las galaxias de partida para acelerar lejos el uno del otro? Si cortamos la cuerda, hace que la distancia a las galaxias comienzan a aumentar, disminuir o permanecer en el mismo?
La respuesta, resulta, es que si la expansión del Universo se está desacelerando (por ejemplo, si no hay una constante cosmológica), entonces no tiene que haber ninguna tensión en la cuerda después de las galaxias han venido a una parada, y si la cuerda se corta, las galaxias no se alejan el uno del otro. Por el contrario, caen, el uno hacia el otro. Con una lo suficientemente grande constante cosmológica, por otro lado, se retraen después de que la cuerda se corta.
Charley Lineweaver y Tamara Davis escribió algunas cuasi-pedagógico artículos sobre este, http://arxiv.org/abs/astro-ph/0104349 es el principal de ellos. Personalmente, creo que esta pregunta es de gran ayuda en el esclarecimiento de la intuición sobre el "significado" de la expansión del espacio. El atado galaxy problema es parte (por no decir todas) de la tesis hemos tratado de hacer en http://arxiv.org/abs/0808.1081 . (Perdón por la auto-promoción, pero, sinceramente, creo que es pertinente la cita, aunque no es tan relevante como el de Davis-Lineweaver trabajo.)
Nick
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583
Sí, por supuesto, habrá algún tipo de tensión en la cuerda. La cuerda romperse finalmente, y tal vez sería el retraso de las galaxias movimiento si se tratara de una realidad en la cuerda floja (no puede obtener la cuerda con la rigidez necesaria para detener el movimiento de las galaxias en la Naturaleza).
Si uno considera sólo un par de galaxias sólo, el Hubble de la expansión no se distingue de los corrientes el movimiento de dos objetos de lejos el uno del otro. Que quieren mover a lo largo de la natural trayectorias - los que se observa - por lo que cualquier cuerda tratando de evitar que se lo va a ser estirada por la fuerza de la inercia de estas galaxias. Si a prevenir algunos de los objetos que se mueven en una forma natural que les gusta, siempre tendrás la experiencia de una fuerza inercial. Si se llama a esta fuerza (traduce en una tensión en la cuerda) como "inercia" o "gravitacional" en el contexto cosmológico es a su gusto: después de todo, el principio de equivalencia es lo que garantiza que los efectos de la gravedad y la aceleración son indistinguibles por lo tanto las respuestas son "equivalentes" a partir de un GR punto de vista.
Si la tensión en la cuerda (bueno, yo diría que un resorte) puede ser escrita como $k$ veces el exceso de longitud adecuada, entonces el problema de la tensión en función del tiempo es equivalente al problema de la distancia adecuada entre las dos galaxias como una función del tiempo. Esto no es más que el $a(t)$ parámetro utilizado en la cosmología. Ver algunos de los textos sobre las ecuaciones de Friedmann
http://en.wikipedia.org/wiki/Friedmann_equations
que esta $a(t)$ satisface. Como resultado, $a(t)$ fue dado por diversas leyes de energía como una función del tiempo. Como estamos entrando en la era dominada por la constante cosmológica, $a(t)$ se convierte en aumento exponencial en $t$. Así que ya hoy en día, la tensión en la cuerda es el aumento de tipo de forma exponencial.
Por supuesto, uno tiene que tener cuidado acerca de la interpretación literal de estas cosas. Las señales acerca de la tensión en cualquier real "cuerda" están propagando por la velocidad del sonido, que suele ser mucho más lento que la velocidad de la luz. Por lo que sería tener un montón de tiempo para la mayoría de la parte interna de la "cuerda" para aprender que se adjunta a las galaxias a los extremos. Lo más probable es que la cuerda se rompa en pedazos en el muy extremos muy rápidamente, mientras que la interna de la mayor parte de la cuerda permanezca en reposo. Tendría que especificar con más precisión qué tipo de cuerda que usted quiera considerar si se desea resolver la "ingeniería de la cuestión", en lugar de la pregunta conceptual sobre la modificación adecuada de las distancias en una cosmología.
icelava
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548
Una pregunta relacionada parece ser que si uno puede conseguir un trabajo útil a partir de la expansión del universo. La cuerda puede ser una larga cuerda, con inductivo de las bobinas y los imanes en una cadena. Como la cuerda se tira de los imanes ejecutar a través de los solenoides y de inducir una corriente. La correa de sujeción a continuación, podría transmitir la energía de vuelta a la "casa de la galaxia." No sería la pérdida de esta energía debido a la $z~\simeq~Hd/c$ desde el más lejano inductores a lo largo de la cuerda, pero, en principio, podría generar energía de esta manera.
Esto es, curiosamente, el sueño de la energía de ZPE chicos que piensan que se puede conectar un cable de la aspiradora y obtener "energía libre." Sin embargo, la constante cosmológica $\Lambda$ es muy pequeña para la cantidad de energía en cualquier volumen, o en este caso, la longitud, el espacio es minúscula. La inmovilización de dos galaxias juntos es un poco difícil lograr que debo pensar.
Mike Deck
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7443
Yo creo que puede ser más clara considerar en primer lugar el caso de una cuerda que NO está conectado a nada, gratis, enderezado de la cuerda en el espacio vacío. Cada punto de la cuerda se siente la misma fuerza efectiva debido a Hubble de la expansión; en cada punto de la cuerda es ligeramente repelido por cada uno de sus vecinos puntos. Suponiendo que la expansión es isotrópica en el espacio, no hay necesidad de considerar la velocidad de todas las fuerzas propaga a lo largo de la cuerda; la cuerda de las experiencias de un uniforme de la tensión que se incrementa linealmente con la cuerda de la longitud. Si la cuerda lo suficientemente larga como la tensión en la cuerda a superar su resistencia a la tensión, y que se encaje.
Bagrat
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En contra de todas las opiniones anteriores: La cuerda se reducirá
y mantener la tensión normal entre la estructura atómica
Un espacio de expansión escenario es doble (casi) a una reducción de la materia escenario. A menos que tengamos una manera de decidir qué voy a apoyar mi punto.
Ya se ha explicado aquí: Un relativista del tiempo la variación de la materia/espacio se adapta tanto a nivel local y cósmica de datos y aquí: Cosmological principle y la Relatividad - Parte I (arxiv astro-ph 0208365)
