В чем смысл «расширения пространства»?

Когда мы говорим, что «пространство между галактиками расширяется», что мы на самом деле имеем в виду? Например, если я думаю о пространстве как о декартовой сетке, то, когда пространство расширяется, должен ли я думать об этом как о добавлении большего количества узлов сетки или об увеличении расстояния между узлами сетки? Или это ошибочная картина пространства-времени, даже если она далека от значительных массовых плотностей?

Мне кажется, что это должно быть так, что мы «добавляем больше точек сетки», потому что в противном случае мы не наблюдали бы расширения, поскольку все, что занимает эту часть сетки (например, свет, моя рука и т. д.), также будет расширяться. на соответствующую величину (иначе, после достаточного расширения, мы могли бы наблюдать процессы субатомного масштаба как макроскопические по масштабу). Но если дело в том, что мы добавляем больше точек сетки, то «расширение» пространства кажется неправильным: не следует ли его называть «созданием» пространства?

При этом любой случай (добавление узлов сетки или растяжение расстояний) может быть одним и тем же процессом в зависимости от природы пространства-времени (т. е. если бы оно было дискретным, но плотным, как рациональные числа, а не строго дискретным (целые числа)). или строго непрерывным (действительным)... Надеюсь, что аналогия имеет смысл).

Так что же на самом деле происходит в межгалактическом пространстве? В чем смысл его расширения? Соответствует ли это созданию большего пространства, расширению пространства, которое уже есть, или чему-то более тонкому?

Хотя это не точная копия, мой ответ на вопрос Расширяется ли время вместе с пространством? включает описание того, что мы подразумеваем под расширением пространства.
Это звучит так: смысл расширения пространства заключается в том, что наши измерительные стержни обнаруживают большие расстояния между точками в пространстве в более поздние времена (что, конечно, является просто способом количественной оценки утверждения «пространство расширяется»). Это довольно неудовлетворительный ответ. Но действительно ли это лучшее объяснение теории: пространство расширяется, значит, расстояние между двумя точками увеличивается со временем? Несомненно, есть более глубокое понимание того, что теория должна сказать о том, как меняется само пространство, когда дело обстоит так, что наши измерительные стержни обнаруживают большие расстояния за большее время.
Я вижу (что я думаю) вашу точку зрения. Проблема в том, что более глубокое озарение, к которому вы стремитесь, очень глубоко. Поведение пространства-времени связано с фундаментальной симметрией, называемой общей ковариантностью . Пространство-время расширяется, потому что должно соблюдать эту симметрию.

Ответы (1)

Я мог бы начать этот ответ с того, что расширяется не пространство; что это масштабный коэффициент метрики, которая становится больше. Но я не буду, потому что это просто слишком сложный способ сказать, что пространство расширяется. Но чтобы ответить на ваш вопрос, самый правильный способ думать об этом будет заключаться в том, что точки сетки удаляются друг от друга. Дело не в том, что мы добавляем больше точек сетки.

Вы правы в том, что «растягивание» пространства применимо ко всем вещам. Например, мы знаем, что по мере того, как свет проходит через пространство, расширение вызывает соответствующее увеличение его длины волны. Причина, по которой мы не расширяемся вместе с ним, заключается в том, что у нас есть силы, удерживающие нас вместе. Пространство между нашими атомами не расширяется, потому что электромагнитная сила сильнее и удерживает наши атомы относительно в одном и том же месте. Точно так же гравитация Солнца удерживает Землю на ее орбите, несмотря на расширение. На самом деле, для всех объектов в нашем локальном скоплении гравитация достаточно сильна, чтобы противодействовать эффекту разделения узлов сетки.

TLDR: расширение пространства больше похоже на «растягивание», чем на добавление нового пространства.

Если сила удерживает два объекта вместе, несмотря на то, что пространство под ними расширяется, это будет означать, что объекты находятся на своего рода беговой дорожке. То есть объекты движутся навстречу друг другу, хотя кажутся находящимися на одном и том же расстоянии, так как само пространство между ними расширяется. Если это так, то работа совершается силой, и объекты должны терять потенциальную энергию, не так ли?
@SujoyGupta Вы можете принять эту точку зрения, но помните, что если работа выполняется удерживающей их силой, то работа также выполняется расширением, чтобы по существу удерживать их в одном и том же месте. Чистый эффект уравновешивается, и мы остаемся с фактом, что, поскольку объекты не сближаются и не расходятся, нет чистого изменения потенциальной энергии.
Так вот в чем загвоздка: если это так, то не должно ли расширение пространства по прошествии очень долгого времени означать, что вакуумные процессы, которые раньше происходили на очень малых масштабах, теперь стали бы макроскопически наблюдаемыми? Поскольку флуктуации вакуума контролируются полями, которые являются функциями пространства, то что удерживает расстояния, на которых могут существовать частицы, рожденные парами (например), от расширения (другими словами, повышение значения ℏ )? Только ли экспансионистские теории терпят крах в этом пределе, или я упускаю какую-то тонкость?
Если пространство растягивается, то и наши мерки растягиваются вместе с пространством. Не означает ли это, что и законы физики «растягиваются», и поэтому мы фактически не заметим никакой разницы? Я думаю, правильнее сказать, что добавляется пространство, то есть, говоря словами ОП, добавляются точки сетки.
В чем смысл «расширения пространства»?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v