На что была бы похожа физика в замкнутой Вселенной?

У этого вопроса есть несколько близких голосов, но он был отредактирован / уточнен и привлек больше комментариев и обсуждений возможных ответов, а геометрия затмила фактически поднятый вопрос. Есть предпосылки!

Были и другие вопросы для проработки деталей и проверки реальности различных геометрий вселенной, а также конкретных вещей, таких как, как сохранить грязь и воздух там, где они должны быть, учитывая другие исходные данные. Я не имею в виду придираться к этому конкретному Вопросу, поскольку до этого были другие, которым нужно было кропотливо описать рассматриваемую геометрию, прежде чем перейти к реальной точке, а затем есть Комментарии для уточнения вариантов, а затем есть ответы, которые необходимо охватить. основы и не (технически) добраться до его реального вопроса!

Это скорее мета-вопрос, касающийся вселенных с оберткой в ​​целом. Не беспокойтесь о том, куда поместить воздух, как движется солнце и т. д.: такого рода вопросы используют это как отправную точку. Учитывая саму геометрию , каковы будут разветвления Вселенной с одним, двумя или всеми тремя «компактными» пространственными измерениями?

Это предназначено, чтобы оставаться в качестве ссылки, чтобы быть полезным для всех таких сценариев. Более конкретные вопросы могут относиться к общей информации здесь, а затем к идеям, номенклатуре и иллюстрациям при объяснении того, как держать воздух с одной стороны или что-то еще.

Рассмотрим двухмерный мир классической аркадной игры, в котором идентифицированы противоположные грани (это означает, что каждая пара ребер на самом деле одна и та же).введите описание изображения здесь

Если вы летите справа, вы появляетесь слева. Так же вверх и вниз. На самом деле в этом положении края нет ничего особенного, и вы могли бы прокручивать весь вид (удерживать корабль в центре и вместо этого перемещать экран, если бы в игре был такой режим), не меняя способ соединения точек и геометрию этого пространство.

Игра Asteroids (и большинство подобных экранных игр) топологически представляет собой тор, но в отличие от поверхности тора в обычном трехмерном пространстве пространство не имеет внутренней кривизны! Есть различие, и вы можете делать что-то в любом случае.

Вы заметите, что путь корабля не повторяется, если вы летите под углом, который не является ни горизонтальным, ни вертикальным, как и опасности: они пересекают экран по одному пути, затем каждый раз по другому пути. Это потому, что в торе есть две предпочтительные оси.

Альтернативой является сфера, как поверхность земли. Опять же, никакой внутренней кривизны! Но вы проходите какое-то расстояние в любом направлении и обнаруживаете, что вернулись к тому, с чего начали. Но на этот раз все направления одинаковы, и исходная точка находится на одинаковом расстоянии во всех направлениях.

Возможны более сложные формы. Он может быть необычной формы и комковатым; он может иметь некоторую внутреннюю кривизну или быть искривленным в одном направлении, но не в другом, и возможны многие другие варианты.

Теперь рассмотрим другую морщинку. Что, если бы противоположные ребра были идентифицированы, но перевернуты вверх дном ? Что, если бы склеивание краев было лентой Мёбиуса, как в этом восхитительном видео ?

Ответы на этот вопрос должны прояснить разветвления такого типа вселенной . Таким образом, вы можете рассмотреть формальный вопрос для ответа: «Что такое интересная функция?» Помогите людям понять, какие странные вещи произойдут, что умопомрачительно, как для умственной подготовки других строителей мира, так и для передачи их собственных описаний своим читателям / игрокам. Иллюстрации приветствуются.

Вы можете показать что-то, что отличается от наших глубинных инстинктов и может не осознаваться с нашим опытом в этой вселенной, или углубиться в вопросы сохранения углового момента и квантовой механики, объяснить, как все будет выглядеть изнутри и т. д. Это должно быть ссылка на все, что происходит вокруг, и несколько ответов от одного и того же человека в порядке, чтобы разделить разные темы, если хотите.

В следующий раз, когда кто-то задаст вопрос, заданный в такой вселенной, он должен быть в состоянии (ссылаясь сюда) знать, как назвать конкретное разнообразие, и ему не нужно описывать его с нуля. Итак, «какова правильная номенклатура в каталоге разных вселенных, как называются разные варианты?» также конкретные вопросы, чтобы ответить здесь. (и любой, кто использует его впоследствии, должен проголосовать за этот ответ!)

PS Я помогу с рисунками в Illustrator, если какая-то базовая информация нуждается в некоторой доработке в этой области. У меня есть немного времени для этого (и больше после выходных).
Я думаю, что очень важно исследовать гравитацию. Будет ли гравитация по-прежнему иметь смысл? (А именно, будет ли она сходиться или нет (учитывая, что гравитация закручивается (если бы гравитация не закручивалась, вам понадобилась бы предпочтительная система отсчета, что нехорошо)).)
Гравитация: вклад последовательных копий гравитирующего объекта на постоянно увеличивающихся расстояниях должен стремиться к конечному значению. Копии в разные стороны вызовут интересные эффекты! Представьте себе одну звезду. На расстоянии r гравитация нейтрализуется с противоположных направлений. См. этот дополнительный вопрос .
Ом 0 знак равно Ом Б + Ом Д + Ом Λ Я не знаю, что означает это уравнение, но полагаю, что стабильность любой вселенной зависит от критической плотности!
Я думаю, что плоская сфера невозможна.
@celtschk, продолжай…
Если бы у вас была плоская сфера, из точки вы возвращались бы в одну и ту же точку на фиксированном расстоянии во всех направлениях. То есть точка «окружила бы» себя окружностью (так же, как это происходит с реальными сферами). Но поскольку мы предполагаем плоскую геометрию, две достаточно близкие точки на этой окружности должны иметь ненулевое евклидово расстояние, в отличие от того, что все они являются одной и той же точкой.

Ответы (4)

В другом месте на Physics Stack Exchange мы обсуждали физику гравитационного притяжения в мире астероидов. По большей части это не проблема.

Чтобы предсказать гравитацию от объекта (например, планеты), вы просто суммируете поле от бесконечной решетки таких объектов, повторяющихся бесконечно. Легко видеть, что с помощью простых ньютоновских приближений поля влево/вправо и вверх/вниз не расходятся до бесконечности. Поле математически определено, и действительно, вы можете рассчитать его самостоятельно. Но в то время как поле хорошо себя ведет, гравитационный потенциал не для бесконечно повторяющегося пространства. Нет никаких причин, по которым вы не можете по-прежнему расширять пространство в таком мире. Другое решение может заключаться в том, что гравитация не полностью следует схеме 1/r^2 и падает значительно ниже ее на дальних расстояниях. Но расходящееся значение абсолютного гравитационного потенциала — это не то, о чем вам обязательно нужно беспокоиться, потому что оно не будет

Одна из самых удивительных вещей в таком мире заключается в том, что он не обязательно должен радикально отличаться от нашего собственного. У нас есть космологический горизонт, который заканчивается задолго до всеобщего заворота, поэтому мы не испытываем последствий заворота (если он вообще существует). Но вы можете нарисовать картину мира с полностью наблюдаемой оболочкой, которую люди даже не замечают, пока у них не появится усовершенствованная конструкция телескопа. Это может иметь последствия для космического общества, но не до того, как они покинут свою планету.

Глядя в прошлое

В зависимости от геометрии обертки, с достаточно мощным телескопом вы сможете увидеть себя в прошлом. Возможно, даже несколько раз и в разных местах во времени.

Если Вселенная имеет сферическую оболочку радиусом 1 световой час, вы сможете посмотреть вверх и увидеть себя 1 час назад. Если вы затем немного переместитесь, вы сможете увидеть всю линию со снимками каждый час. Это как стоять в зеркальном зале, но зеркала не отражают сразу.

Честно говоря, этот вопрос слишком широк, но я не собираюсь быть придурком и закрывать то, что старше двух лет. Вместо этого я попытаюсь ответить на одну часть этого вопроса, а именно на то, каким будет эффект гравитации в бесконечно обернутой Вселенной.

2d сфера-поверхность вселенная

Давайте начнем с двумерной вселенной, которая обертывается; как на поверхности сферы. Радиус сферы равен r, что означает, что если вы 2 π р в любом направлении вы окажетесь там, где вы начали.

Так как длина окружности равна 2 π р , расстояние в обратном направлении будет 2 π р − д . Объект будет ( 2 π р ) * н + д расстояние в основном направлении, для н е { 0 , 1 , 2... } , а также ( 2 π р ) * н + д расстояние в противоположном направлении для н е { 1 , 2 , 3... } .

Пусть M — масса объекта во вселенной с поверхностью сферы, а G — постоянная всемирного тяготения. Сила притяжения ( Ф ) на объекте будет

Ф знак равно ∑ н е 0 , 1... грамм М ( 2 н π р + д ) 2 − ∑ н е 1 , 2... грамм М ( 2 н π р − д ) 2 знак равно грамм М д 2 − ∑ н е 1 , 2... 8 грамм М π н р д ( ( 2 π н р ) 2 − д 2 )

Это несколько интересно в космических масштабах. Уменьшение гравитации пропорционально соотношению между d (расстояние от объекта) и r (радиус Вселенной). Я не мог решить это уравнение, но я численно решил это соотношение:

Ф а с т ты а л знак равно Ф е Икс п е с т е д − Ф е Икс п е с т е д ( а π 3 ( д р ) 3 ) .

Здесь Ф е Икс п е с т е д это гравитация, которую мы ожидаем от нормальной гравитации, где Ф а с т ты а л это то, что на самом деле ощущается в этой вселенной. В таком случае а оказалось трудным для расчета; это некоторая функция, которая зависит от д / р . Он асимптотически равен 0,600644, так как д / р → ∞ . Моя ближайшая догадка до сих пор

а знак равно 1 − 0,39936 ⋅ е − д 2 р .

Впрочем, детали не так важны. Важно то, что сила гравитации между двумя объектами равна 1 вселенскому радиану (т. е. расстояние р ) врозь составляет около 98% ожидаемого; на максимально возможное расстояние π вселенских радианах, то есть на противоположных сторонах вселенной-сферы, гравитация падает до нуля.

Давайте представим на минуту, что мы говорим о трехмерной вселенной, вписанной в поверхность четырехмерной сферы. Всю материю во вселенной можно разделить на две разные вселенные с двумя непересекающимися горизонтами событий; по одному в каждом полушарии 4-й сферы. Сгруппировавшись там, радиус Шварцшильда каждой вселенной исключит другую. Однако эффекты гравитации одной вселенной будут ощущаться и в другой. В моем ограниченном сознании это могло бы быть разумным объяснением темной энергии . Неизвестная сила, движущая галактическое расширение, на самом деле является силой гравитации зеркальной вселенной, разрывающей вселенную на части. Конечно, не получится, так как у каждой вселенной есть свой радиус Шварцшильда, исключающий другую.

Вероятно, в этой гипотезе есть какой-то недостаток или какое-то наблюдаемое свидетельство того, что это не так, но, по крайней мере, это предположение об инопланетной геометрии.

Мне нужно идти, но я вернусь в какой-то момент, чтобы узнать больше о последствиях и заняться гравитационной математикой для другого типа бесконечной вселенной.

Вы видели этот дополнительный вопрос: сходится ли гравитация во вселенной с оберткой? ?
Я действительно, действительно пытаюсь представить себе расширяющуюся вселенную в замкнутой вселенной. «Окружность» становится все больше и больше? Потребовалось бы все больше и больше времени, чтобы обернуться назад и вернуться в то же место? Как будет выглядеть «большой взрыв»? У меня есть это видение волн, искривляющихся вокруг, сходящихся обратно к точке «позади» того места, где они начались, и снова распространяющихся из этой точки по Вселенной, чтобы снова сойтись в своей начальной точке. Это похоже на то, как волны в резервуаре с рябью отскакивают от круглого края, возвращаются к центру и повторяются.
ctd только вместо того, чтобы отскакивать от края, они разносились во всех направлениях. Теперь подумайте о свете. Свет гаснет во все стороны. Итак, с «другой стороны», будет ли свет возвращаться ОБРАТНО в точку со всех сторон? В этот момент, куда бы вы ни посмотрели, вы видели одно и то же. За исключением того, что это будет КАЖДАЯ точка ВСЕ время, непрерывно. Независимо от того, куда вы двигались или смотрели, вы всегда будете видеть тень из прошлого того места, где вы находились, с ЛЮБОГО направления. Непрерывное голографическое отображение прошлого.
ctd Мы думаем о свете, движущемся по прямой ЛИНИИ, подобно лазеру, потому что это то, что мы ВИДИМ — «линию» света от источника к нашим глазам. Но свет распространяется волнами, по концентрическим кругам.
И как бы вы назвали точку, находящуюся прямо напротив искривленной Вселенной от вас? Точка антиконвергенции? Отрицательная точка сходимости? И окружность равноудалена во все стороны от того места, где вы находитесь. прежде чем вы начнете возвращаться к этой точке схождения на другой стороне?

Наша вселенная такая (вероятно)! Вселенная, которую вы описываете, компактна и не имеет границ, что означает, что она имеет конечный объем, но не имеет края. Принятая в настоящее время модель вселенной называется стандартной космологической моделью, которая описывает вселенную, обладающую этими свойствами, поэтому ваша вселенная будет похожа на нашу вселенную.

Он может быть намного меньше нашего. В этом случае большая часть того, что вы увидите в небе, будет светом от объектов, которые прошли долгий путь вокруг Вселенной (возможно, несколько раз).
Конечный возраст и конечная скорость причинности означают, что мы ощущаем только (плоский) участок вселенной до самого горизонта. Мы смотрим и видим реликтовое излучение, а не повторяющуюся решетку, даже если повторяющаяся решетка верна.
На что была бы похожа физика в замкнутой Вселенной?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v