Насколько я понимаю, темная энергия, скорее всего, вызывает расширение Вселенной, и она ускоряется. Для этого мысленного эксперимента предположим, что скорость расширения Вселенной равна точно c .
Два фотона движутся навстречу друг другу в точке с , однако само пространство также оттягивает их друг от друга в точке с , поэтому их суммарная скорость всегда должна быть равна нулю.
Поскольку у Вселенной точно нет центра, она таким образом притягивает все частицы, что делает взаимодействие невозможным.
Итак, мой вопрос в этой вселенной, где любое взаимодействие невозможно, что произойдет с виртуальными частицами, поскольку они не могут уничтожить друг друга, разве вселенная не создаст бесконечное количество энергии? Даже если общая сумма энергий равна нулю и виртуальные частицы уничтожат друг друга, это уже невозможно. Нарушает ли это закон сохранения энергии?
Для этого мысленного эксперимента предположим, что скорость расширения Вселенной точно равна .
Расширение работает не так. Скорость расширения описывается параметром Хаббла, , а параметр Хаббла сообщает нам (среднюю) скорость удаления на расстоянии . Уравнение простое:
Параметр Хаббла обычно дается в единицах (км/сек)/МПс, где единицей МПс является мегапарсек. Таким образом, объекты на расстоянии 1 МПк имеют среднюю скорость удаления км/сек. Объекты на расстоянии 10 Мпк имеют среднюю скорость удаления км/сек и так далее. Текущее значение вокруг (км/сек)/Мпк, хотя существует довольно большая неопределенность в значении, и оно может находиться где угодно в диапазоне к (км/сек)/Мпк.
Во Вселенной без темной энергии значение падает со временем, так как взаимное гравитационное притяжение вещества замедляет расширение. Во Вселенной с темной энергией значение стремится к постоянному значению, а в патологических расширениях типа Большого разрыва значение увеличивается со временем. Подробнее об этом см. Как параметр Хаббла меняется с возрастом Вселенной?
Для любого значения есть расстояние, на котором скорость удаления равна скорости света. Из уравнения (1) это расстояние равно:
И, как вы предполагаете в своем вопросе, свет, излучаемый на таком расстоянии, не может достичь нас. Это расстояние называется горизонтом частиц .
Если темная энергия ведет себя как космологическая постоянная, то в нашей Вселенной параметр Хаббла будет стремиться к постоянному значению около % меньше, чем его текущее значение, что определяет горизонт частиц примерно в 16 миллиардов световых лет.
Таким образом, в далеком будущем все наблюдатели во Вселенной будут иметь космологический горизонт событий примерно в 16 миллиардов световых лет, и они никогда не смогут заглянуть дальше во Вселенную. Однако на этом расстоянии все ведет себя нормально.
Существует (дико спекулятивная) идея, что плотность темной энергии может увеличиваться со временем, в конечном итоге приводя параметр Хаббла к бесконечности. Это называется Большой разрыв . По сути, это разорвет все на части и уничтожит все, однако в настоящее время нет никаких доказательств того, что это произойдет.
Пара заключительных моментов. Во-первых, энергия не сохраняется при расширении Вселенной. Это так, независимо от того, насколько расширяется Вселенная, и ей не требуется темная энергия, чтобы делать что-то странное, например, Большой разрыв. См., например:
Во-вторых, вакуум не заполнен виртуальными частицами . Идея о том, что виртуальные частицы разрываются на части, — всего лишь игрушечная модель, изначально представленная для того, чтобы дать приблизительное представление об излучении Хокинга. Виртуальные частицы — это математическое устройство, и на самом деле их не существует.
Каждый тип материи оказывает давление, пропорциональное ее плотности, т.е. . Для обычного вещества, ; для радиации, ; для темной энергии, , хотя точное значение неизвестно. Описанный вами сценарий «Большого разрыва» происходит, если . Это не помешало бы виртуальным частицам аннигилировать, потому что они не подчиняются тому же случайному соотношению энергия-импульс, что и реальные частицы.
Анна В
СРС