Физические законы для вселенной, наполненной материей

Настройки:

У меня есть идея для Вселенной, которая, в отличие от нашей, заполнена по большей части материей в твердой, жидкой, газообразной или плазменной форме, в то время как вакуум и вырожденная материя присутствуют, но относительно редко, поскольку материя кажется в наша собственная вселенная.

Эта вселенная будет содержать множество пузырьков и туннелей вакуума, которые будут проникать сквозь материю, причем менее плотные элементы будут ближе к вакууму, чем более плотные. Накопление материи по большей части не привело бы к вырожденным состояниям, но вырожденная материя может существовать. Большая часть присутствующей материи будет аналогами наших элементов, хотя могут существовать и варианты.

Материя может быть неподвижной или движущейся относительно другой материи, а материя, центр масс которой не движется, может иметь или не иметь вращение.

Эта вселенная имеет четыре больших пространственных измерения и два временных измерения, хотя для большинства целей временные измерения ведут себя как одно.

В соответствии с сильным антропным принципом эта вселенная должна быть обитаема для вида, являющегося четырехмерным аналогом человека.

РЕДАКТИРОВАТЬ:

Я вижу эту вселенную довольно клаустрофобной, поскольку большая ее часть заполнена твердым и жидким веществом, с извилистыми туннелями и пузырями, содержащими газ, плазму и/или вакуум, проникающими в объем, подобно тому, как звезды перемежаются в вакууме нашей вселенной . Эти пузыри и туннели не оставались бы статичными с течением времени, а перемещались бы очень медленно в человеческом временном масштабе.

Редактировать 2:

Очень важно, чтобы эта вселенная была заполнена материей не менее чем на 95%, из которых не менее 75% были бы твердыми, а остальные находились бы в других состояниях. Также важно, чтобы пузыри появлялись как минимум с той же приблизительной частотой, что и звезды в нашей Вселенной, или со стократно большей частотой, и чтобы пузыри были соединены более тонкими туннелями, которые по большей части не должны быть прямыми. Большинство пузырей и многие туннели должны быть снабжены каким-либо источником света/тепла. Желательно также циклическое изменение освещенности, хотя оно не обязательно должно быть постоянным.

Вопрос:

Какой набор физических законов может создать эту вселенную? Этих законов должно быть достаточно, чтобы смоделировать хотя бы часть грубой структуры и основных принципов этой вселенной в программе клеточного автомата, хотя они могут быть упрощенной версией — я не прошу код или точные константы, просто основные описание того, как они могут работать.

Кроме того, чтобы выполнить требования сильного антропного принципа (это не должно быть симулируемым), откуда берутся свет и тепло? Как будут происходить циклы день/ночь или свет/темнота? Как могут возникать, синтезироваться и/или разрушаться различные элементы? Как могли происходить «землетрясения»?

Два измерения времени? Есть некоторые проблемы с этим. Я полагаю, что это возможно (см., например, здесь — некоторые модели это позволяют).
Два временных измерения аналогичны двухвременным измерениям Ицхака Барса и присутствуют, чтобы позволить путешествовать во времени, для целей вселенной это будет действовать так, как если бы у него было одно временное измерение.
Вселенная расширяется, сжимается или статична?
@ HDE226868, это не имеет значения. Вероятно, это статика.
Я изменю свой ответ. Наконец-то я знаю, что делать.
Я думаю, что у 4D-пространства есть свои проблемы и интересные особенности. Четное число будет иметь излучение, которое не остается в виде чистых импульсов, без орбит и т. д.
@ JDługosz, не могли бы вы уточнить? Мне было бы очень интересно.
@MontyWild страница Википедии носит технический характер. Однако Google также показывает распространение волны: лучше нечетное, но лучше три . Посмотрите, что происходит (2D-случай), когда вы бросаете камень в пруд: пульсация — это не отдельные гребни и долины, а область между исходной волной и источником продолжает пульсировать.
@MontyWild идея мета-времени, в котором можно редактировать временную шкалу, - это не два равных измерения времени; ему нужно хорошее имя, если у него его нет.

Ответы (5)

Давайте построим вселенную.

Чтобы описать эту вселенную, нам нужна метрика . Я не буду вдаваться в подробности точного определения — подробнее см. Википедию, а также Физику и математику . В этом случае нам нужна метрика размерности (4 + 2) (т.е. четыре измерения пространства и два измерения времени). Это будет представлено в матрице 6 на 6:

грамм знак равно [ грамм т 1 т 1 0 0 0 0 0 0 грамм т 2 т 2 0 0 0 0 0 0 грамм р р 0 0 0 0 0 0 грамм θ θ 0 0 0 0 0 0 грамм ф ф 0 0 0 0 0 0 грамм ф ф ]
Это соответствует линейному элементу 1 из
д с 2 знак равно д т 1 2 д т 2 2 + д р 2 + р 2 ( д θ 2 + грех 2 θ ( д ф 2 + грех 2 ф д ф 2 ) )
используя n-сферические координаты и метрическую подпись (-,-,+,+,+,+), что является моим личным предпочтением. Вы можете использовать (+,+,-,-,-,-), если хотите.

Это описывает пустое четырехмерное риманово многообразие в четырехмерных n-сферических координатах. Это твоя вселенная. Проблема в том, что в нем ничего нет. Для этого обратимся к метрике Фридмана–Лемэтра–Робертсона–Уокера (FLRW) .

Одна из прекрасных особенностей метрики FLRW заключается в том, что это точное, однородное, изотропное решение уравнений поля Эйнштейна для идеальной жидкости, которое можно использовать для моделирования вселенных. Еще одна прекрасная вещь заключается в том, что это так просто по сравнению с некоторыми другими дурацкими вещами, которые вы можете получить из EFE. Третья прекрасная вещь заключается в том, что метрика FLRW дает уравнения Фридмана . Но я вернусь к этому чуть позже.

Большое спасибо за то, что вы сказали, что два временных измерения могут действовать как одно. Это значительно упрощает вещи, потому что это означает, что они ведут себя одинаково. Другими словами, грамм т 1 т 1 такой же как грамм т 2 т 2 . Это великолепно.

Теперь метрика FLRW включает коэффициент масштабирования, а ( т ) , которая является функцией времени и описывает расширение или сжатие Вселенной (или ни то, ни другое, если а ( т ) знак равно 1 ). Причина, по которой хорошо, что два временных измерения совпадают, заключается в том, что если бы это было не так, мне пришлось бы записывать масштабный коэффициент как а ( т 1 , т 2 ) . Это не очень хорошо, потому что уравнения Фридмана включают производные а ( т ) . Частные производные усложнили бы ситуацию. Так или иначе, к уравнениям Фридмана.

Их всего два:

а ˙ 2 + к с 2 а 2 знак равно 8 π грамм р + Λ с 2 3
а также
а ¨ а знак равно 4 π грамм 3 ( р + 3 п с 2 ) + Λ с 2 3
Значения переменных хорошо описаны в Википедии.

Эти два уравнения описывают, как Вселенная расширяется или сжимается. Они могут многое рассказать нам о его поведении. Если вы хотите сделать вселенную интересной, попробуйте. Но если вы хотите статичную вселенную, то а знак равно 1 , а все производные 0 .

Метрика FLRW — идеальное решение для жидкости , которое здесь очень удобно. Википедия снова дает интересное соотношение. Возьмите жидкость под давлением п и плотность р . Уравнение состояния

п знак равно ж р с 2
Затем мы можем написать а ( т ) как (через нерелевантное происхождение)
а ( т ) знак равно а 0 т 2 3 ( ж + 1 )
Так что решите для ж выше, и вы можете найти свой коэффициент масштабирования. На самом деле это означает, что ваша вселенная может расширяться или сжиматься. Отсюда мы можем вычислить всевозможные классные вещи.

С масштабным коэффициентом а 1 , метрика FLRW равна

д с 2 знак равно д т 1 2 д т 2 2 + а ( т ) ( д р 2 + р 2 ( д θ 2 + ( грех 2 θ д ф 2 + грех 2 ф д ф 2 ) ) )
и, подставив вместо а ( т ) ,
д с 2 знак равно д т 1 2 д т 2 2 + а 0 т 2 3 ( ж + 1 ) ( д р 2 + р 2 ( д θ 2 + ( грех 2 θ д ф 2 + грех 2 ф д ф 2 ) ) )
Это ваша вселенная.


Мы должны придумать правдоподобный способ образования пузырей и туннелей. В нашей Вселенной газовые облака образуются из-за гравитации. Затем образуются звезды. Однако здесь гравитация будет пытаться сжать материю вокруг пустых пространств.

Вы можете выбрать что-то вроде «Гармоники» Дэна или рассматривать «вакуум» как еще одну жидкость. На самом деле, вы тоже , потому что вам нужно объяснить, почему жидкость вокруг этих карманов не разрушается. Вот пример.

Возьмите газовое облако. Это облако имеет несколько величин: температура ( Т ), давление ( п ) и плотность ( р ), а также, возможно, несколько других не жизненно важных характеристик. 2 Изменения в одном повлияют на изменения в двух других. Однако начнем с того, что эти свойства постоянны.

Теперь у облака есть давление. Это означает, что каждая его частица давит на соседние области пространства. Это, наряду с другими частями, означает, что если гравитация не будет достаточно сильной, чтобы удерживать облако в гидростатическом равновесии — или, фактически, чтобы заставить его подвергнуться гравитационному коллапсу, — облако может расшириться наружу.

В этом случае ситуация аналогична полости внутри газового облака. Нет ничего, что могло бы остановить движение газа, в то время как газ в облаке находится под давлением. Эти дыры будут очень быстро забиты. Таким образом, вам нужно, чтобы эти пузыри были больше похожи на жидкость, чем на ее отсутствие.

Еще нужно добавить, что жидкость в этой вселенной должна быть более или менее однородной. Например, в нашей Вселенной любой кусочек вакуума в целом ничем не отличается от любого другого кусочка вакуума. Почему в этой вселенной должно быть иначе? Что делает какую-либо часть этой жидкости особенной по сравнению с любой другой частью? Вам нужно, чтобы происходили какие-то процессы, разрушающие локальную однородность и изотропность жидкости. Однако в больших масштабах эти свойства не могут нарушаться, иначе условия для метрики FLRW не выполняются.


Я хотел бы продолжить обсуждение отрывка из Википедии :

В 1920 году Пауль Эренфест показал, что если существует только одно временное измерение и более трех пространственных измерений, орбита планеты вокруг Солнца не может оставаться стабильной. То же самое верно и для орбиты звезды вокруг центра ее галактики. Эренфест также показал, что если существует четное число пространственных измерений, то разные части волнового импульса будут двигаться с разными скоростями. Если пространственных измерений 5 + 2k, где k — целое число, то волновые импульсы искажаются. В 1922 году Герман Вейль показал, что теория электромагнетизма Максвелла работает только с тремя измерениями пространства и одним измерением времени. Наконец, Тангерлини показал в 1963 г., что при наличии более трех пространственных измерений электронные орбитали вокруг ядер не могут быть стабильными; электроны либо попадут в ядро, либо разлетятся.

Макс Тегмарк расширяет предыдущий аргумент в следующей антропной манере. Если T отличается от 1, поведение физических систем невозможно надежно предсказать, зная соответствующие уравнения в частных производных. В такой вселенной не могла возникнуть разумная жизнь, способная манипулировать технологиями. Более того, если T > 1, Тегмарк утверждает, что протоны и электроны были бы нестабильны и могли бы распадаться на частицы с большей массой, чем они сами (это не проблема, если частицы имеют достаточно низкую температуру).

Перевод:

У работы Эренфеста есть одно важное следствие: орбитальная механика не доставляет удовольствия. Стабильные орбиты не за горами. Это означает отсутствие каких бы то ни было планетных систем, а с учетом небулярной гипотезы это означает, что планетам будет сложно даже сформироваться! Так что царапайте и живите, как мы ее знаем, хотя я так понимаю, вы уже этого ожидали. Ваше описание совершенно не похоже на нашу вселенную — крайне хаотично. Я думаю, вы ожидали этого.

Работа Вейла (доступна здесь , если вы готовы пройтись по ней, чего я в настоящее время не делаю) выбрасывает электромагнетизм в том виде, в каком мы его знаем, в окно. Мне еще предстоит найти соответствующий раздел, поэтому неясно, не может ли электромагнетизм существовать в какой-либо форме или формулировка Максвелла просто неадекватна. Давайте просто не будем ожидать ничего особенного.

Работа Тегмарка может быть наиболее актуальной (хотя я скептически отношусь к некоторым другим его работам — я не возьму это против него). Если он прав, то ваши два временных измерения должны вести себя точно так же, как одно. Или вы можете изменить свои элементарные частицы. В противном случае нет стабильных атомов. Это отвечает на вопрос «Как различные элементы могут возникать, синтезироваться и / или разрушаться?» кусочек. Они не будут. Добавьте к этому немного о Тангерлини, с чьими работами я не знаком, и вы можете попрощаться с элементами.


О том, какой на самом деле будет ваша вселенная.

Я начну с наименьшего масштаба: элементарных частиц.

Если Тегмарк прав, электроны и протоны (а значит, скорее всего, и кварки) должны вылететь в окно. То же самое относится и к более тяжелым двоюродным братьям электрона, мюону и тау. Кварки забирают все барионы (составные частицы, состоящие из кварков), оставляя нам нейтрино. Не знаю, может и их тоже не существует. Если так, то их взаимодействие было бы очень скучным! Нейтрино редко взаимодействуют с чем-либо.

Мы могли бы придумать совершенно новый набор элементарных частиц или использовать маленькую лазейку. См., согласно уравнениям Фрейдмана (и их вариантам), если а ( т ) т 2 / 3 , то во Вселенной преобладает материя. Если а ( т ) т 1 / 2 , то во Вселенной преобладает излучение.

Прислушайтесь к работе вокруг п знак равно ж р с 2 , и более поздний вывод. При этом масштабный коэффициент

а ( т ) знак равно а 0 т 2 3 ( ж + 1 ) знак равно а 0 т 2 3 ж + 3
Чтобы во Вселенной доминировала радиация, то, что т повышается до должно быть пропорционально 1 / 2 . Простой способ сделать это - установить ж к 1 / 3 . Затем мы находим, что т на самом деле возведен в степень 1 / 2 , и поэтому в нашей Вселенной преобладает излучение. 3

Обратите внимание, что наша Вселенная вступила в подобную стадию очень рано в своей истории. Его основные составляющие? Фотоны и нейтрино. Немного похоже на наш. Крутая вещь? Когда нашей Вселенной было около 378 000 лет, она подверглась рекомбинации . До этого момента он был заполнен непрозрачной (для света) плазмой. Именно тогда был сформирован CMB .

На данный момент она очень похожа на нашу Вселенную в ее самые ранние дни.

На некоторые из ваших конкретных моментов.

Какой набор физических законов может создать эту вселенную?

Вы можете установить практически любые законы, какие захотите. Например, использованное выше уравнение состояния не обязательно должно быть точным. Может быть, туда засунута еще одна константа. Может быть, общая теория относительности не работает, и поэтому метрика FLRW не точно описывает вселенную. Выбирайте. Вы можете создать новые константы для этой вселенной и тем самым создать новые законы и взаимодействия. Количество измерений не имеет значения.

Вы действительно должны быть осторожны, чтобы убедиться, что законы ведут к желаемому сценарию. Например, если бы вы представили силу, отталкивающую материю — что-то вроде антигравитации — тогда ваш сценарий не имел бы смысла. Все пытается уйти от всего остального. Внезапно давление взлетает до небес, и все начинает становиться странным. Страннее, чем вы предполагали, то есть.

Если вы в конечном итоге придумаете какие-то основные законы, тогда я смогу ответить вам, что еще произойдет.

Кроме того, чтобы выполнить требования сильного антропного принципа (это не должно быть симулируемым), откуда берутся свет и тепло?

Не знаю, как вы, а я бы не хотел здесь жить. Жизнь, какой мы ее знаем, не могла здесь выжить. Фотоны и нейтрино (ну, их эквиваленты в этой вселенной) не лучшая пища.

К счастью, вы не спросили о жизни; Вы спрашивали о свете и тепле. Эти проще. Вселенная наполнена излучением, хотя, если она не подверглась рекомбинации, она может быть непрозрачна для фотонов. Но вполне возможно, что в некоторых местах фотоны могут свободно течь, распространяя с собой тепло. Направьте свет на что-нибудь, и оно нагреется, и наоборот .

Не очень гостеприимное место, соглашусь.

Как будут происходить циклы день/ночь или свет/темнота?

Вам нужно выяснить, как, черт возьми, у вас есть форма планетарной системы. Ранее я обсуждал, что это невозможно. Возможно, мог сформироваться изолированный каменный шар. Но это было бы трудно. Зато было бы красивое небо. Возможно, это напоминает путешествие Дэйва Боумена в фильме « Космическая одиссея 2001 года» .

То же самое касается

Как могли происходить «землетрясения»?

Землетрясений не бывает без Земли.

Как могут возникать, синтезироваться и/или разрушаться различные элементы?

Я закончу на положительной ноте, потому что, как обычно, кажется, я непреднамеренно написал пессимистичный ответ. Проклятие. Я добавлю к этому, напомнив работу Тангерлини, в которой говорится, что элементы не будут образовываться. Стрелять.

Но вот положительный момент: вы можете создавать элементарные частицы, которые (каким-то образом) обходят это. Наука иногда может быть настоящей головной болью, но вы должны помнить, что вы всегда контролируете ситуацию. В таком мире вы можете создавать все, что захотите . Помните метрику? Это дает одно описание вселенной. Один. И посмотрите на все переменные, которые могут измениться. Я почти не использовал реальные цифры в этом ответе. Они там для вас, чтобы заполнить.

Создавайте свои собственные законы. Ваши собственные частицы. Ваша собственная вселенная . И у вас есть вселенная, в которой я был бы счастлив жить, потому что она возникла из безграничного воображения. Это довольно круто.


1 Дополнительную информацию об этом конкретном линейном элементе см. в Wolfram Math World .
2 Мы можем, кстати, связать эти свойства через закон идеального газа , п В знак равно н р Т . Вам просто нужно вывести плотность из закона.
3 И так п знак равно 1 3 р с 2 .


Вторая попытка

Я прошу прощения за потенциально запутанный второй ответ, но на данный момент мой первоначальный ответ довольно многословен, и я хотел бы пойти от него в совершенно новом направлении. Чтобы не было путаницы, начну заново. Если люди хотят, я могу удалить это и объединить его 1 с другим ответом, но для простоты и удобочитаемости я хотел бы выделить ему отдельный раздел.

Поправьте меня, если я ошибаюсь, но, похоже, вам нужен набор правил, которые, если бы они были заданы в самом начале, могли бы предсказать, как будет развиваться ваша Вселенная как в больших, так и в малых масштабах (хотя, возможно, больше в малых масштабах). Другими словами, детерминированная вселенная, которую можно было бы смоделировать на компьютере (я не предлагаю отношения ни к одному из вопросов ).

Характеристики

Материя должна обладать некоторыми свойствами, определяющими, как она взаимодействует с другими частицами материи. Не на все частицы материи влияют одни и те же факторы: например, в нашей Вселенной одни частицы имеют электрический заряд, а другие — нет. Тем не менее, мы все еще можем описать их с точки зрения электрического заряда: д знак равно 0 . Итак, я скажу, что эти свойства, представленные как переменные, хотя некоторые из них являются переменными, а некоторые константами для данной частицы, могут применяться повсеместно.

  • Гравитационная масса, м : Это вселенная, в которой активная и пассивная гравитационная масса одинакова, хотя инертная масса может и не совпадать.
  • Инерционная масса, м я : Я хотел бы сохранить этот эквивалент гравитационной массы, но это может быть не так. Выбор за вами.
  • Позиция, система координат по вашему выбору: я бы использовал сферические (в данном случае гиперсферические) координаты глобально, как я обсуждал в своем первоначальном ответе, но вы можете использовать Икс , у , г -координаты в любом раскладе, если хотите. Это просто для обсуждения двумерных взаимодействий.
  • Скорость/скорость, в : Частицы могут двигаться; следовательно, они имеют скорость. Отсюда и по массе можно сказать, что они имеют импульс ( п ) и кинетической энергии ( К Е ). Также существуют более высокие производные по времени (два измерения времени ведут себя как одно), поэтому частицы также имеют ускорение ( в ˙ знак равно а ), придурок ( а ˙ знак равно Дж ), так далее.
  • Температура, Т : Частицы могут вибрировать; следовательно, у них есть температура.

Свойства не в нашей вселенной 2 :

  • Икимгир заряд, я : Свойство, описывающее, насколько вероятно, что частица будет взаимодействовать с другими частицами через силу ikimgiir, как описано ниже. Стоимость Ikimgiir варьируется от 0 к 1 .
  • Каазиикхааку, к : свойство, описывающее, как частица может присоединяться к другой частице того же типа и образовывать составную частицу, как описано ниже.

Существуют и другие свойства (давление, плотность и т. д.), которые можно получить в больших масштабах. На самом деле скорость и высокие производные положения по времени также являются производными величинами.

Силы:

  • Гравитация. Гравитация работает здесь так же, как и в нашей Вселенной, и может быть описана общей теорией относительности (хотя и с помощью метрики 4 + 2). Однако проще использовать классическое приближение в меньших масштабах. Итак, наш закон здесь
    Ф знак равно грамм М 1 м 2 р 3
    с грамм любое значение, которое вы выберете. Он падает с р 2 и не р 2 из-за обобщения закона обратных квадратов на более высокие измерения.
  • Икимгир: Икимгир описывает процесс образования тех полостей, о которых вы упомянули. Я сказал, что заряд варьируется от 0 к 1 . Это потому, что это похоже на вероятностную меру. Заряд измеряется по всем частицам как нормальное распределение : меньше частиц с низким зарядом ikimgiir и меньше частиц с более высоким зарядом ikimggir. Это распределение, однако, может варьироваться в зависимости от типа частиц. Например, частицы типа A могут иметь другое распределение, чем частицы типа B. Таким образом, в действительности распределение не колеблется от 0 к 1 , а с какого-то числа к к к , куда к < 0 . Площадь под кривой равна 1 .

    Обобщенное распределение

    ф ( Икс , мю , о ) знак равно 1 о 2 π е ( Икс мю ) 2 2 о 2
    о а также мю могут варьироваться в зависимости от типа частиц, хотя между ними нет непрерывной функции. Они существуют в дискретных типах по вашему выбору.

    Сила от икимгира также является вероятностной 3 и зависит от переменной, называемой г . Видите ли, каждая частица имеет разные г что вся его продолжительность существования не зависит от ф . Последнее представляет собой вероятностное распределение силы взаимодействия всякий раз, когда оно происходит; первое представляет собой вероятностное распределение того, когда это произойдет.

    Мы описываем г используя кумулятивную функцию распределения , где Икс т и график обновляется всякий раз, когда на частицу действует икимгирская сила. Эта функция описывает вероятность того, что такое событие произошло с тех пор, как частица в последний раз приложила такую ​​силу (или с момента ее создания), начиная с т знак равно 0 . Следовательно, вероятность при т знак равно 0 составляет для данной частицы 50%.

    Таким образом, икимгирская сила может быть описана в терминах я , ф а также г Но нам еще нужно описать его влияние на другие частицы. Когда на частицу действует икимгирская сила, она создает сферическую полость. Размер этой полости регулируется числом, а , а также ф . а является универсальной константой и представляет собой максимальный размер полости (в случае ф знак равно 1 ). Радиус полости ф а . Конечный объем полости равен объему 4-мерного шара 4 .

    Сила икимгира действует на частицы только при расширении полости и только на частицы на краю полости. Для частиц, находящихся на мгновенном расстоянии от центра полости, р я н с т , сила

    Ф я знак равно я р я н с т 3
    куда я - заряд частицы, вызывающей кавитацию. Это закон обратного куба. Частицы, не находящиеся на краю полости, не ощущают этой силы, но отталкиваются частицами, касающимися полости.

Каазиикхааку

Это не сила, а свойство. Он описывает, насколько вероятно, что частица может соединиться с другой частицей (того же времени) и сформировать составную частицу. к одинакова для всех частиц данного типа и представляет собой просто вероятность (например, 50%, 78% и т. д.). Kaaziikkhaaku применяется только тогда, когда две частицы находятся на определенном расстоянии друг от друга.


1 . . . что я только что сделал.
2 Имена взяты из генератора случайных слогов здесь .
3 Итак, мы немного пожертвовали детерминизмом.
4 Я говорю «шар», а не «сфера», потому что в математике «сфера» на самом деле относится к размеру внешней границы того, что мы обычно называем сферой. Например, граница бейсбольного мяча — это 2-сфера.

^ Что он сказал.
Кстати, браво тому, кто со всем этим борется. @SerbanTanasa - Спасибо.
Да, я подумывал заняться этим, взглянул на то, что будет представлять собой уравнения множественных измерений времени, немного умер внутри и решил оставить это более смелым душам!
@SerbanTanasa Это очень легко, если вы просто относитесь к ним как к одному. Я не думаю, что уравнения Фридмана были бы справедливы для нескольких временных измерений, как я уже сказал; гораздо проще относиться к ним как к одному.
Ух ты! Это отличное начало! Я с нетерпением жду заключения. Я видел, что эта вселенная была в значительной степени заполнена твердой материей к тому времени, когда появились мои разумные существа, а остальная ее часть заполнена жидкостью, газом и небольшим количеством плазмы, выродившейся материи и вакуума. Поскольку он такой твердый, кого волнуют орбиты? Однако среди всей другой материи может быть вращающаяся материя. Кроме того, у меня было смутное представление о том, что гравитация — это не положительная сила, связанная с материей, а отрицательная сила, связанная с вакуумом.
@SerbanTanasa, несколько измерений времени должны были позволить путешествовать во времени, где у нас был бы трехмерный световой конус, а не двухмерный световой конус, поэтому путешествие во времени вызвало бы разветвленную временную шкалу, а не парадокс.
@MontyWild О, я написал немного об орбитах - на самом деле весь этот раздел под цитатой из Википедии - вчера и только сегодня вшил его в основной бит. Возможно, я изменю это. О, мне, вероятно, следует вернуться к путешествию во времени в какой-то момент времени (каламбур). Есть несколько крутых метрик, которые позволяют это сделать. Я мог бы сшить что-то связанное вместе.
Да, я был прав. Я определенно не готов проектировать вселенную с нуля. +1
@DanSmolinske Спасибо. Ваш ответ восполняет мою искреннюю нехватку творчества! Я бы лучше взял за основу вашу историю, чем свою.
@MontyWild Вывод определенно был интересным. Возможно, я мог бы добавить что-то еще, но я думаю, что это может быть ответом само по себе. Мне никогда не нравилось писать ответ так, как мне нравилось писать этот.
@ HDE226868 HDE226868, это отличный ответ, но на более низком уровне, чем я искал. Я предполагаю, что материя существует , и ищу набор правил, которые организовали бы эту материю так, как я описал. Я также рассматривал возможность использования положительных собственных значений для времени, как в ортогональной вселенной Грега Игана gregegan.customer.netspace.net.au/ORTHOGONAL/ORTHOGONAL.html .
@MontyWild А, собственные значения интересны. Ладно, завтра перепишу правила (уже поздно там, где я живу).
@ HDE226868 HDE226868, положительные собственные значения - это только вариант, который я рассматриваю. Меня больше всего интересуют правила организации всего этого.
@ HDE226868, я ждал, затаив дыхание. Пожалуйста, завершите свой ответ и дайте мне вздохнуть...
@ HDE226868, спасибо, что закончили. Однако если мы начнем с пустой или расширяющейся Вселенной, откуда берется материя? Это также привело бы к тому, что Вселенная была бы набором пузырей, и не учитывала бы туннели, которые должны соединять пузыри вместе.
Вас может заинтересовать researchgate.net/profile/Alan_Clark4/publication/… , в котором утверждается, что наша Вселенная имеет 4+1 измерения.
Не уверен, тролль ли, сумасшедший или гений.
@Atsby Могу заверить вас, что я не тролль и не сумасшедший. Сомнительно, что я тоже гений.
Где я могу узнать больше о вашем первом ответе? Думаю, действительно, где я могу узнать больше об общей теории относительности и о том, как выбрать метрику? Мне очень нравится это построение вселенной из пространства-времени. Я понимаю математику, у меня есть некоторый опыт работы с теориями поля с помощью E&M и вообще с тем, как вы решаете проблемы с ними, но я действительно ничего не знаю об теории относительности, кроме специальных.
@Zeeman Я бы посоветовал для начала покопаться в Physics.SE. Есть еще лучшие направления исследований, которые вы можете найти, начав с них.

Ok. Так что я собираюсь использовать ярлык здесь и использовать большую часть нашей физики, внеся лишь незначительные изменения, которые, как я думаю, могут привести к тому, что вы хотите. Я также собираюсь проигнорировать большую часть необходимых различий 4D с силой handwavium, так как я не думаю, что смогу спроектировать вселенную с нуля.

Таким образом, помимо новых измерений, эта вселенная имеет только три основных отличия от нашей с точки зрения физики:

  1. Гравитация не существует как функция материи — она не искажает пространство-время.
  2. Вселенная имеет статический размер и не расширяется. Он не имеет границ и вместо этого является замкнутым (пройдите достаточно далеко в одном направлении, и вы окажетесь там, где начали).
  3. Новая сила, Гармоники , существует.

Гармоники — это сила, похожая на гравитацию, но не материя, а фундаментальный аспект пространства-времени. Думайте об этом как о гармонических волнах искажения пространства-времени по всей Вселенной. Каждое пространственное измерение имеет разную гармоническую частоту, но они взаимосвязаны (например, отношение 1:2:3:4). Эти волны создают паттерны усиления и интерференции, поэтому некоторые области оказываются сильными, а некоторые нейтрализуются и не имеют никакой реальной «гравитации». Кроме того, гармоника также работает в обоих временных измерениях, но с гораздо меньшими значениями. Это дает вам что-то похожее на «орбиты» и не позволяет, например, вашим планетам находиться на постоянном расстоянии от своих солнц.

Это дает вам звезды (большое искажение), вакуум (области, окруженные сильными искажениями), и более мелкие объекты (некоторое искажение), и очень редко черные дыры/нейтронные звезды (крайнее искажение). Области с правильным сочетанием в каждом направлении в конечном итоге притягиваются/толкаются, так что ничего не собирается в конечном итоге, так что вы получаете свои гигантские газовые облака по всей вселенной. Пригодные для жизни планеты — это те, которые собираются в пригодных для жизни частотах своей родительской звезды, но они не вращаются вокруг звезды — вместо этого они будут «перетасовывать» туда и обратно на месте (как и звезда) в соответствии с гармониками измерения времени.

Вначале эта вселенная будет чрезвычайно шаблонной и последовательной. Однако скопления звезд будут немного меньше или больше, и как только они пройдут достаточное слияние и вы начнете видеть сверхновые, их воздействие будет мешать другим звездам и начнет все портить. К тому времени, когда ваши формы жизни будут существовать, она будет в беспорядке, но все же гораздо более последовательной, чем наша вселенная.

Я имел в виду нечто гораздо более клаустрофобное. Посмотрите на мой отредактированный вопрос.
Ах. Да, я пошел по этому пути, потому что он дает свет, тепло и элементы (через звездный синтез), но позволяет больше смешивать вещи, потому что гравитация более постоянна. Проблема в том, что звезды довольно фундаментальны для нашей вселенной, мне придется подумать о способах получить настоящую инверсию.

Я добавляю это как отдельный ответ, потому что он использует совершенно новый подход.

Я подумал о двух новых возможностях, которые могли бы предложить что-то более близкое к текущему направлению вопроса. Я не уверен, насколько это правдоподобно, если вы углубитесь в мельчайшие детали, но я думаю, что они будут работать для ваших целей.

Звезда Вселенной

Представьте себе вселенную, почти такую ​​же, как наша, но с двумя явными отличиями:

  1. Гравитационная постоянная либо слабее, либо падает с более высоким коэффициентом (так что r ^ 3, r ^ 4 и т. Д. ... вместо r ^ 2). Я не уверен, что будет работать лучше, но я склоняюсь к более высокому коэффициенту как к побочному эффекту наличия дополнительных пространственных и временных измерений.
  2. Большой взрыв почти не имел кинетической составляющей.

Тогда есть просто гигантский шар водорода. Вместо того, чтобы расширяться, он скажет в одном месте и начнет сливаться. В конце концов, вся Вселенная станет единой, ошеломляющей огромной звездой.

Через миллиарды лет эта звезда пройдет нормальные фазы, которые мы наблюдаем в нашей Вселенной, и начнет сплавлять элементы. Однако, благодаря удаче, гравитация достаточно низка, чтобы он никогда не взорвался и не стал новой. Вместо этого тяжелые элементы начнут формироваться ближе к центру и будут продолжать сращиваться. В конце концов, у нашей звезды будет гигантское каменное ядро ​​— скажем, размером примерно с нашу галактику, — почти полностью состоящее из различных высших элементов.

Из-за вариаций, тепла, химических и ядерных реакций эта порода не будет однородной. Карманы элементов будут образовываться и перемещаться, и из-за тепла вы также получите вариации газов и жидкостей. Так как сила тяжести ниже, скала является самонесущей и способна выдержать собственный вес (это возможно и в нашей Вселенной, но требует чрезвычайно легких и прочных материалов). Тепло будет излучаться внутрь от внешнего края, где все еще происходит синтез, и от массивных ядерных и химических реакций.

Для света вашим разумным существам, скорее всего, придется использовать в основном инфракрасное излучение, а не видимый свет. В качестве альтернативы они, вероятно, могли бы использовать другие частоты излучения — радар или микроволновую печь — или работать полностью вне акустики.

Большой поп

При этом используются те же ограничения, что и для Звезды Вселенной (более низкая гравитация и отсутствие кинетического компонента Большого взрыва), но добавляется одно дополнительное изменение: вместо того, чтобы формироваться в виде элементарного водорода, вся Вселенная «встает» на место как единая гигантская скала, состоящая из различные высшие элементы.

Поскольку многие из этих элементов нестабильны, они будут распадаться, реагировать друг с другом и создавать тепло и излучение. Это приведет в действие другие элементы, вызывая ядерные реакции по всей вселенной.

В течение миллиардов лет эти реакции и распады будут продолжаться. Это заставит его немного расшириться, что позволит ему в конечном итоге остыть до точки, при которой возможна жизнь.

В этот момент у вас будет камень размером порядка галактики, состоящий из различных элементов. Большинство из них будут выше, но вы получите карманы с газами и жидкостями нижних элементов. В них будет формироваться жизнь, живущая за счет химических реакций и оставшегося ядерного тепла и радиации.

Туннели и карманы

Это относится к обоим приведенным выше ответам. Будут большие (размером с Солнечную систему) области относительно стабильной породы. Эти камни будут граничить с другими камнями и будут двигаться полуавтономно. Вспомните тектонику плит, но с галактиками. Граница между ними будет в основном сжата вместе, но движение и измельчение создадут пробелы, которыми смогут воспользоваться ваши разумные существа. Эти пробелы будут заполняться полезными элементами, газами, жидкостями и жизнью.

@ HDE226868: Я подозреваю, что с r ^ 3 вам может понадобиться более низкая гравитационная постоянная, хотя на самом деле я не уверен, насколько разумно любое из них, так что в любом случае это может быть handwavium. Я подозреваю, что между «пригодным для жизни» и «взорвется» есть либо очень тонкая, либо несуществующая грань...

Моя собственная точка зрения на это заключается в том, что Вселенная изначально пуста. Затем применяем следующие правила:

  1. Вакуум случайным образом и спонтанно генерирует элементарные частицы, которые могут объединяться в атомы, хотя присутствие материи подавляет это.

  2. Вакуум отталкивает материю. Материя не притягивает другую материю, вместо этого подавляя вакуумное отталкивание (хотя и не полностью), если материи достаточно.

Когда Вселенная наполнится материей, а материя попытается удалиться из вакуума, материя будет слипаться в комки. По мере накопления вещества вакуум будет образовывать пузыри с более легкими элементами по периметру и более тяжелыми элементами.

  1. Материя, сталкивающаяся с другой материей с достаточной скоростью, может вызвать ядерный синтез.

Материя, спонтанно возникшая в вакууме, будет ускоряться по направлению к ближайшему сгустку материи. Вовлеченные скорости могут привести к атомному синтезу и синтезу более тяжелых элементов.

На данный момент у нас есть вселенная, которая просто заполнится материей, которая постепенно превратится в более тяжелые элементы, с несколькими пустотами, похожими на пузыри.

  1. Нованоид (выглядящий как правильный пентахорон с отрицательной массой) может спонтанно образоваться в любом объеме, независимо от наличия материи, которая находится достаточно далеко от любого другого нованоида, и есть небольшая вероятность, возрастающая по мере приближения нованоида к другому нованоиду, что нованоиды будут уничтожены.

  2. Материя отталкивается от нованоида с большей силой, чем материя отталкивается от вакуума, и отталкивание вакуума и нованоидов суммируется.

  3. Нованоиды генерируют заряды Кизерайн, Эскаксис, Киамет, Сурогу и Некмит (сокращенно K, E, Q, S и N соответственно), каждый с отдельной скоростью, уникальной для нованоида.

  4. Когда на нованоиде накопится достаточный заряд K, E, Q, S или N, он будет разряжаться по пути наименьшего сопротивления к соответствующей вершине пентахорона на том же или другом нованоиде, учитывая, что заряд имеет значительный импульс и регулярно выбрасывается в вершина пентахорона. Соответствия: K -> E -> Q -> S -> N -> K. Разряд не мгновенный, и для накопления этого заряда требуется от 1/3 до 2/3 времени зарядки, хотя скорость разряда также постоянна. к нованоиду. Ориентация излучающих заряд вершин нованоида случайна при его генерации и в остальном инвариантна.

  5. Заряды K, Q и N излучают излучение черного тела при температуре, обратно пропорциональной расстоянию, которое они должны пройти до точек разряда (температурнее, когда расстояния короче), а заряды E и S излучают излучение черного тела при температуре, пропорциональной к расстоянию, которое они должны пройти к своим точкам разгрузки (тем жарче, чем больше расстояния). Это колеблется от 0K в 0/бесконечном диапазоне до примерно 25000K. Поскольку это 4D-пространство, интенсивность света падает по закону обратного куба.

  6. K и Q -заряд полностью ионизируют и отталкивают любую материю, контактирующую с ним. Заряды E и S будут притягивать и сплавлять материю, через которую они проходят, создавая более тяжелые элементы. N-заряд охлаждает вещество, вещество имеет отрицательную температуру по отношению к N-заряду, и N-заряд будет проходить через вещество, оставляя его нетронутым, за исключением охлаждения.

  7. Свет-заряд проходит через дополнительное малое измерение и, следовательно, может проходить сквозь материю, хотя отраженный свет проходит через обычное пространство.

  8. Заряды K и E движутся по спирали (левой и правой соответственно) по пути наименьшего сопротивления, ширина спирали обратно пропорциональна расстоянию между источником и стоком. Остальные заряды движутся прямо по пути наименьшего сопротивления.

Нованоиды и излучаемый ими заряд увеличат некоторые вакуумные пузыри и создадут спиральные или прямые туннели, а также создадут более тяжелые элементы. Поскольку нованоиды не совсем статичны, их пузыри и туннели будут двигаться вместе с ними. Разряды будут генерировать свет на циклической основе, формируя основу для дневных и ночных циклов. По мере появления и исчезновения нованоидов могут образовываться новые пузыри и туннели, а старые туннели и пузыри могут заполняться или разрушаться. Движение нованоидов и связанных с ними зарядовых туннелей происходит со скоростью, близкой к скорости дрейфа континентов, а продолжительность их жизни приближается к продолжительности жизни планет от геологических эпох.

  1. Вселенная медленно расширяется. По мере расширения расширение создает напряжение растяжения в матрице твердого вещества между пустотами, и через неравные промежутки времени матрица вещества разрывается, снимая напряжение, первоначально создавая заполненные вакуумом пустоты между ранее примыкающими объемами, создавая новые места для вакуума. - генезис материи. Удар отдачи от разрывов материи-матрицы будет ощущаться как землетрясение.

Итак, мы имеем вселенную, состоящую в основном из твердой материи, пронизанную множеством извилистых туннелей и периодически освещаемую огромными зарядовыми дугами, которые медленно меняют форму туннелей. Я предполагаю, что диаметры пузырей будут порядка диаметров звезд, а диаметры туннелей будут порядка диаметров планет.

Некоторые участки матрицы материи могут вращаться из-за влияния вакуума и нованоидного отталкивания, а также влияния зарядов, заставляя движущиеся частицы сталкиваться с объемом материи и передавать свой импульс асимметричным образом. Это может образовывать твердые вращающиеся шары, или они могут быть пронизаны туннелями, вызванными зарядом, и/или вакуумными пузырьками.

Вы можете получить противоположный вселенский эффект, но не использовать материю химического элемента в том виде, в каком мы ее знаем. Вселенная может быть заполнена веществом , которое может варьироваться от места к месту, и имеет эффекты, которые действуют как среда для других вещей, будь то растворение других веществ, изменения свойств или энергия, которая может распространяться в виде волн. Свойства медиа рассматриваются как отличия от населяющих его вещей; возможно, разные вещи избирательно выбирают среды, через которые они могут проходить или в которые могут перемещаться, не нарушая своего состояния бытия. Но пустота была бы жесткой границей, через которую ничто не может пройти, и геометрия может быть нанесена на карту, ощупывая края.

Что было бы, если бы наша Вселенная была такой? У нас есть поля и частицы, которые заполняют вакуум, но у вакуума есть свойства . Если бы пространство было субстанцией и вы попали в область, где оно было бы другим, законы движения и химия изменились бы.

Представьте крошечные частицы, которые движутся внутри кристалла, а атомы матрицы контролируют, как они группируются и взаимодействуют друг с другом. Это легко понять, хотя я думаю, что лучше иметь энергию в форме изменения состояния и динамики, а явления могут существовать только в контексте среды, например, звуковые волны, кристаллические дислокации или полупроводниковые «дыры».