Luonnonfilosofian seura. Mitä havainnot ja mallit viestittävät todellisuudesta?

Samankaltaiset tiedostot
Ajan filosofia aika fysiikassa

Pimeä energia. Hannu Kurki- Suonio Kosmologian kesäkoulu 2015 Solvalla

Kosmologian yleiskatsaus. Syksy Räsänen Helsingin yliopisto, fysiikan laitos ja Fysiikan tutkimuslaitos

Maailmankaikkeuden kriittinen tiheys

PIMEÄ ENERGIA mysteeri vai kangastus? Kari Enqvist Helsingin yliopisto ja Fysiikan tutkimuslaitos

S U H T E E L L I S U U S T E O R I AN P Ä Ä P I I R T E I T Ä

Pimeän energian metsästys satelliittihavainnoin

Aine ja maailmankaikkeus. Kari Enqvist Helsingin yliopisto ja Fysiikan tutkimuslaitos

Suhteellisuusteorian perusteet, harjoitus 6

Tähtitieteessä SI-yksiköissä ilmaistut luvut ovat usein hyvin isoja ja epähavainnollisia. Esimerkiksi

Mallit luonnonilmiöiden ja havaintojen kuvaajina

Kosmologia on yleisen suhteellisuusteorian sovellus suurimpaan mahdolliseen systeemiin: tutkitaan koko avaruuden aikakehitystä.

Friedmannin yhtälöt. Einsteinin yhtälöt isotrooppisessa, homogeenisessa FRW-universumissa 8 G 3. yleisin mahdollinen metriikka. Friedmannin yhtälö

Copyright 2008 Pearson Education, Inc., publishing as Pearson Addison-Wesley.

PARADIGMOJEN VERTAILUPERUSTEET. Avril Styrman Luonnonfilosofian seura

Suhteellisuusteorian perusteet 2017

Ydin- ja hiukkasfysiikka 2014: Harjoitus 5 Ratkaisut 1


Erityinen suhteellisuusteoria (Harris luku 2)

Kosmologia. Kosmologia on yleisen suhteellisuusteorian sovellus suurimpaan mahdolliseen systeemiin: tutkitaan koko avaruuden aikakehitystä.

INSINÖÖRIN NÄKÖKULMA FYSIIKAN TEHTÄVÄÄN. Heikki Sipilä LF-Seura

Kvanttifysiikan perusteet 2017

Derivoimalla kerran saadaan nopeus ja toisen kerran saadaan kiihtyvyys Ña r

Vuorovaikutuksien mittamallit

Maailmankaikkeuden syntynäkemys (nykykäsitys 2016)

Sisällysluettelo. Alkusanat 11. A lbert E insteinin kirjoituksia

Luento 10: Työ, energia ja teho. Johdanto Työ ja kineettinen energia Teho

Luento 5: Käyräviivainen liike. Käyräviivainen liike Heittoliike Ympyräliike Kulmamuuttujat θ, ω ja α Yhdistetty liike

Euclid. Hannu Kurki- Suonio Kosmologian kesäkoulu 2015 Solvalla

Kosmologia ja alkuaineiden synty. Tapio Hansson

Luento 3: Käyräviivainen liike

Kosmologia: Miten maailmankaikkeudesta tuli tällainen? Tapio Hansson

Suhteellinen nopeus. Matkustaja P kävelee nopeudella 1.0 m/s pitkin 3.0 m/s nopeudella etenevän junan B käytävää

Tarinaa tähtitieteen tiimoilta FYSIIKAN JA KEMIAN PERUSTEET JA PEDAGOGIIKKA 2014 KARI SORMUNEN

Fysiikan ja kemian perusteet ja pedagogiikka Kari Sormunen Kevät 2012

Lyhyt katsaus gravitaatioaaltoihin

Suhteellisuusteorian vajavuudesta

Luento 12: Keskeisvoimat ja gravitaatio. Gravitaatio Liike keskeisvoimakentässä Keplerin lait Laskettuja esimerkkejä

Luento 10: Keskeisvoimat ja gravitaatio

Luento 11: Potentiaalienergia. Potentiaalienergia Konservatiiviset voimat Voima potentiaalienergiasta gradientti Esimerkkejä ja harjoituksia

VUOROVAIKUTUKSESTA VOIMAAN JA EDELLEEN LIIKKEESEEN. Fysiikan ja kemian pedagogiikan perusteet (mat/fys/kem suunt.), luento 1 Kari Sormunen

Luento 5: Voima ja Liikemäärä

Luento 9: Potentiaalienergia

ELEC C4140 Kenttäteoria (syksy 2015)

Täydellisyysaksiooman kertaus

Perusvuorovaikutukset. Tapio Hansson

Monissa fysiikan probleemissa vaikuttavien voimien yksityiskohtia ei tunneta

Nopeus, kiihtyvyys ja liikemäärä Vektorit

SUHTEELLISUUSTEORIAN TEOREETTISIA KUMMAJAISIA

TEHTÄVIEN RATKAISUT. b) 105-kiloisella puolustajalla on yhtä suuri liikemäärä, jos nopeus on kgm 712 p m 105 kg

Pimeä energia ja supernovahavainnot

Energia, energian säilyminen ja energiaperiaate

ELEC C4140 Kenttäteoria (syksy 2016)

Kosmos = maailmankaikkeus

Mat Dynaaminen optimointi, mallivastaukset, kierros Vaimennetun heilurin tilanyhtälöt on esitetty luennolla: θ = g sin θ r θ

763105P JOHDATUS SUHTEELLISUUSTEORIAAN 1 Ratkaisut 5 Kevät 2016

Luento 7: Voima ja Liikemäärä. Superpositio Newtonin lait Tasapainotehtävät Kitkatehtävät Ympyräliike Liikemäärä

Mustien aukkojen astrofysiikka

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme

MS-A0202 Differentiaali- ja integraalilaskenta 2 (SCI) Luento 10: Moninkertaisten integraalien sovelluksia

u = 2 u (9.1) x + 2 u

5 Kentät ja energia (fields and energy)

763306A JOHDATUS SUHTEELLISUUSTEORIAAN 2 Ratkaisut 3 Kevät E 1 + c 2 m 2 = E (1) p 1 = P (2) E 2 1

Luento 9: Potentiaalienergia

Leptonit. - elektroni - myoni - tauhiukkanen - kolme erilaista neutriinoa. - neutriinojen varaus on 0 ja muiden leptonien varaus on -1

MS-A0202 Differentiaali- ja integraalilaskenta 2 (SCI) Luento 10: Moninkertaisten integraalien sovelluksia

MS-A0205/MS-A0206 Differentiaali- ja integraalilaskenta 2 Luento 10: Napa-, sylinteri- ja pallokoordinaatistot. Pintaintegraali.

Epäyhtenäisyys fysiikan haasteena

Luento 11: Potentiaalienergia

perushiukkasista Perushiukkasia ovat nykykäsityksen mukaan kvarkit ja leptonit alkeishiukkasiksi

Muuttuuko ajan kulkunopeus vai kellon värähtelytaajuus? Avril Styrman Luonnonfilosofian seuran te ta Suhteellisuusteoria

Wien R-J /home/heikki/cele2008_2010/musta_kappale_approksimaatio Wed Mar 13 15:33:

1. Tarkastellaan kaksiulotteisessa Hilbert avaruudessa Hamiltonin operaattoria

H7 Malliratkaisut - Tehtävä 1

Dynaamiset regressiomallit

MS-A0204 Differentiaali- ja integraalilaskenta 2 (ELEC2) Luento 9: Muuttujanvaihto taso- ja avaruusintegraaleissa

763105P JOHDATUS SUHTEELLISUUSTEORIAAN 1 Ratkaisut 4 Kevät 2012

Fysiikan olympiavalmennus, perussarja Palautus mennessä

MS-A0305 Differentiaali- ja integraalilaskenta 3 Luento 10: Stokesin lause

1. Yksiulotteisen harmonisen oskillaattorin energiatilat saadaan lausekkeesta

5.9 Voiman momentti (moment of force, torque)

763105P JOHDATUS SUHTEELLISUUSTEORIAAN 1 Ratkaisut 4 Kevät 2016

VUOROVAIKUTUKSESTA VOIMAAN JA EDELLEEN LIIKKEESEEN. Fysiikan ja kemian perusteet ja pedagogiikka, luento Kari Sormunen

Mekaniikan jatkokurssi Fys102

Luento 13: Periodinen liike. Johdanto Harmoninen värähtely Esimerkkejä F t F r

Teoreetikon kuva. maailmankaikkeudesta

Pakotettu vaimennettu harmoninen värähtelijä Resonanssi

10. Toisen kertaluvun lineaariset differentiaaliyhtälöt

Luento 15: Ääniaallot, osa 2

Muunnokset ja mittayksiköt

Fysiikkaa runoilijoille Osa 6: kosmologia

Fysiikan valintakoe , vastaukset tehtäviin 1-2

Liikemäärän säilyminen Vuorovesivoimat Jousivoima

YLEINEN SUHTEELLISUUSTEORIA

Elektrodynamiikka, kevät 2008

Etäisyyden yksiköt tähtitieteessä:

Tfy Fysiikka IIB Mallivastaukset

763306A JOHDATUS SUHTEELLISUUSTEORIAAN 2 Ratkaisut 2 Kevät 2017

SMG-5250 Sähkömagneettinen yhteensopivuus (EMC) Jari Kangas Tampereen teknillinen yliopisto Elektroniikan laitos

Differentiaali- ja integraalilaskenta 3 Mallit 2 (alkuviikko) / Syksy 2016

Transkriptio:

Mitä havainnot ja mallit viestittävät todellisuudesta? Ari Lehto, Heikki Sipilä ja Tuomo Suntola 1

PhysicsWeb Summaries 20.7.2007: Pimeän energian tutkimusryhmät voittivat kosmologiapalkinnon (July 17, 2007) Kaksi toisistaan riippumatonta tutkimusryhmää, jotka havaitsivat, että avaruuden laajeneminen on kiihtymässä, on palkittu tämän vuoden Gruber Cosmology Prize palkinnolla. Palkinto, jonka arvo on $500,000, on annettu Saul Perlmutter in ja Brian Schmidt in johtamille ryhmille, jotka raportoivat havainnoistaan vuonna 1998. Heidän työnsä tuotti ensimmäisen vakuuttavan todisteen pimeän energian olemassaolosta. Pimeä energia on salaperäinen ja toistaiseksi näkymättömän energiamuodon, jonka fyysikot uskovat toimivan gravitaatiota vastaan saaden avaruuden laajenemisen kiihtymään. http://physicsweb.org/article/news/11/7/15 2

PhysicsWeb Summaries 20.7.2007: Pimeän energian tutkimusryhmät voittivat kosmologiapalkinnon (July 17, 2007) vaihtoehtoinen tapa uutisointiin olisi ollut: Kaksi toisistaan riippumatonta tutkimusryhmää, jotka havaitsivat, että kaukaisten supernovaräjähdysten kirkkauden suhde saapuvan säteilyn punasiirtymään ei seuraa kosmologian standardimallin ennustetta... on palkittu 3

PhysicsWeb Summaries 20.7.2007: Pimeän energian tutkimusryhmät voittivat kosmologiapalkinnon (July 17, 2007) vaihtoehtoinen tapa uutisointiin olisi ollut: Kaksi toisistaan riippumatonta tutkimusryhmää, jotka havaitsivat, että kaukaisten supernovaräjähdysten kirkkauden suhde saapuvan säteilyn punasiirtymään ei seuraa kosmologian standardimallin ennustetta... on palkittu... ongelman ratkaisemiseksi on ehdotettu pimeää energiaa, joka toimisi gravitaatiota vastaan galaksien välisessä avaruudessa. 4

Magnitudi / punasiirtymä (z): Supernovahavainnot 50 μ + SN Ia observations 45 40 35 Data: A. G. Riess, et al., Astrophys. J., 607, 665 (2004) 30 0,001 0,01 0,1 1 z 10 5

50 μ Magnitudi / punasiirtymä (z): Supernovahavainnot + SN Ia observations Standard model with Ω m = 1, Ω Λ = 0 45 40 35 RH μ = 5log 10 pc Data: A. G. Riess, et al., Astrophys. J., 607, 665 (2004) z 1 + 5log ( 1+ z) dz 0 ( 1 z) 2 ( 1 m z) z( 2 z + +Ω + ) Ωλ 30 0,001 0,01 0,1 1 z 10 6

50 μ Magnitudi / punasiirtymä (z): Supernovahavainnot + SN Ia observations Standard model with Ω m = 1, Ω Λ = 0 Standard model with Ω m = 0.3, Ω Λ = 0.7 45 40 35 RH μ = 5log 10 pc z 1 + 5log ( 1+ z) dz 0 ( 1 z) 2 ( 1 m z) z( 2 z + +Ω + ) Ωλ 30 0,001 0,01 0,1 1 z 10 Data: A. G. Riess, et al., Astrophys. J., 607, 665 (2004) Suggested correction: Ω m = 0.3 Ω Λ = 0.7 (dark energy) 7

Galaksien ja kvasaarien kulmakoko log (LAS) (a) 0.001 0.01 0.1 1 10 z Suurin kulmakoko (LAS), Avoimet ympyrät: galaksit Täytetyt ympyrät: kvasaarit Data: K. Nilsson et al., Astrophys. J., 413, 453 (1993) 8

Galaksien ja kvasaarien kulmakoko Euclidean log (LAS) (a) (b) Suurin kulmakoko (LAS), Avoimet ympyrät: galaksit Täytetyt ympyrät: kvasaarit 0.001 0.01 0.1 1 10 z 0.001 0.01 0.1 1 10 z Data: K. Nilsson et al., Astrophys. J., 413, 453 (1993) 9

Galaksien ja kvasaarien kulmakoko Euclidean log (LAS) (a) (b) Suurin kulmakoko (LAS), Avoimet ympyrät: galaksit Täytetyt ympyrät: kvasaarit log (LAS) Standard model Ω m = 1 Data: K. Nilsson et al., Astrophys. J., 413, 453 (1993) (c) 0.001 0.01 0.1 1 10 z 10

Galaksien ja kvasaarien kulmakoko Euclidean log (LAS) (a) (b) Suurin kulmakoko (LAS), Avoimet ympyrät: galaksit Täytetyt ympyrät: kvasaarit log (LAS) Standard model Ω m = 1 Standard model + dark energy Ω m = 0.3 Ω Λ = 0.7 Data: K. Nilsson et al., Astrophys. J., 413, 453 (1993) (c) (d) 0.001 0.01 0.1 1 10 z 0.001 0.01 0.1 1 10 z 11

Galaksien ja kvasaarien kulmakoko Euclidean log (LAS) (a) (b) Suurin kulmakoko (LAS), Avoimet ympyrät: galaksit Täytetyt ympyrät: kvasaarit log (LAS) (c) Standard model Ω m = 1 Ω m = 0.3 Ω Λ = 0.7 0.001 0.01 0.1 1 10 z 0.001 0.01 0.1 1 10 z (d) Standard model + dark energy Data: K. Nilsson et al., Astrophys. J., 413, 453 (1993) Ehdotettu selitys: suuren punasiirtymän galaksit ovat nuoria; koko on vasta kehittymässä (spektrihavainnot eivät tue tätä!) 12

ratkaiseeko pimeä energia todella ongelman vai viestittäisivätkö havainnot perustavampaa laatua olevasta ongelmasta kosmologian standardimallissa tai sen perustana olevassa yleisessä suhteellisuusteoriassa? 13

Mikä universumissa on äärellistä? Newtonin fysiikka on luonteeltaan paikallinen. Fysiikan suureille ei ole asetettu rajoja. Avaruus on Euklidinen äärettömyyteen asti ja nopeudet Newtonin fysiikassa kasvavat tasaisesti kohti ääretöntä kun kappaleeseen vaikuttaa vakiovoima. 14

Mikä universumissa on äärellistä? Newtonin fysiikka on luonteeltaan paikallinen. Fysiikan suureille ei ole asetettu rajoja. Avaruus on Euklidinen äärettömyyteen asti ja nopeudet Newtonin fysiikassa kasvavat tasaisesti kohti ääretöntä kun kappaleeseen vaikuttaa vakiovoima. 1800-luvun lopulla valon nopeuden havaittiin ilmenevän vakiona havaitsijalle hänen liiketilastaan riippumatta sekä myöhemmin myös rajanopeudeksi kappaleita kiihdytettäessä. Suhteellisuusteoria luotiin kuvaamaan havaintoja määrittelemällä valon nopeus vakioksi ja muokkaamalla ajan ja etäisyyden käsitteet sellaisiksi, että valon nopeus välittyy kaikissa olosuhteissa vakiona valon etenemiselle ja maksiminopeutena kiihdytettäville kappaleille. 15

Mikä universumissa on äärellistä? Newtonin fysiikka on luonteeltaan paikallinen. Fysiikan suureille ei ole asetettu rajoja. Avaruus on Euklidinen äärettömyyteen asti ja nopeudet Newtonin fysiikassa kasvavat tasaisesti kohti ääretöntä kun kappaleeseen vaikuttaa vakiovoima. 1800-luvun lopulla valon nopeuden havaittiin ilmenevän vakiona havaitsijalle hänen liiketilastaan riippumatta sekä myöhemmin myös rajanopeudeksi kappaleita kiihdytettäessä. Suhteellisuusteoria luotiin kuvaamaan havaintoja määrittelemällä valon nopeus vakioksi ja muokkaamalla ajan ja etäisyyden käsitteet sellaisiksi, että valon nopeus välittyy kaikissa olosuhteissa vakiona valon etenemiselle ja maksiminopeutena kiihdytettäville kappaleille. Äärellisyys Dynaamisessa Universumissa määräytyy kokonaisenergian äärellisyydestä avaruudessa. Nopeuden äärellisyys on seurausta kokonaisenergian äärellisyydestä ja avaruuden nollaenergiatasapainosta, joka ei salli avaruuden neljännessä ulottuvuudessa tapahtuvaa laajenemista suurempia nopeuksia. Suhteellisuus Dynaamisessa Universumissa kuvaa paikallisesti käytettävissä olevaa osaa kokonaisenergiasta, suhteellisuudessa välittyy paikallisen suhde kokonaisuuteen. 16

Luennoissaan gravitaatiosta 1960-luvun alkupuolella Richard Feynman totesi: Kun vertaamme koko avaruuden gravitaatioenergiaa (GM 2 /R H ) avaruuden kaiken massan lepoenergiaan, Mc 2, havaitsemme yllättäen, että GM 2 /R H = Mc 2, mikä merkitsee, että avaruuden kokonaisenergia on nolla.... Tämä on yksi suurista salaisuuksista ja siksi yksi fysiikan suurista kysymyksistä. Siispä, mikä hyötyä olisi tutkia fysiikkaa, elleivät salaisuudet olisi kaikkein tärkeimpiä tutkimuksen kohteita. 17

Luennoissaan gravitaatiosta 1960-luvun alkupuolella Richard Feynman totesi: Kun vertaamme koko avaruuden gravitaatioenergiaa (GM 2 /R H ) avaruuden kaiken massan lepoenergiaan, Mc 2, havaitsemme yllättäen, että GM 2 /R H = Mc 2, mikä merkitsee, että avaruuden kokonaisenergia on nolla.... Tämä on yksi suurista salaisuuksista ja siksi yksi fysiikan suurista kysymyksistä. Siispä, mikä hyötyä olisi tutkia fysiikkaa, elleivät salaisuudet olisi kaikkein tärkeimpiä tutkimuksen kohteita. ja edelleen... Olisi kiehtovaa ajatella, että universumi on rakenteeltaan pallopinta. Kulkiessamme mihin tahansa suuntaan sellaisella pinnalla, emme koskaan kohtaa reunaa tai päätepistettä vaikka pinta on äärellinen. Voi olla, että kolmiulotteinen avaruutemme on tuollainen pallopintana sulkeutuva tila, neliulotteisen pallon 3-ulotteinen pinta. Havaitsemamme galaksien sijainti ja jakautuma vastaisi tällöin pyöreän pallon pintaan piirrettyjen pisteiden jakautumaa. 18

Dynaaminen Universumi nollaenergia-avaruus 3-ulotteinen avaruus kuvataan 4-ulotteisen pallon pintana, jossa liikkeen energian ja gravitaation energian summa on nolla Tasapaino toteutuu heiluriliikkeenä: gravitaatio vie kohti singulariteettia, liike palauttaa tilavuuden laajenemisvaiheessa E g E m supistuminen laajeneminen 19

Dynaaminen Universumi nollaenergia-avaruus E g E m supistuminen laajeneminen liike-energia Em = mc 2 0 aika GM " Eg = m R 0 gravitaatioenergia 20

Sisäkkäisten energiakehysten järjestelmä suhteellisuus dynaamisessa universumissa merkitsee paikallisen suhdetta kokonaisuuteen... paikalliset gravitaatiojärjestelmät laajenevat suhteessa koko avaruuden laajenemiseen...... nopeudet dynaamisessa universumissa suhteutuvat avaruuden nopeuteen neljännessä ulottuvuudessa... time 21

Liikkeen ja gravitaation tasapaino Im 0 E rest ( 0) Re 0 E = c p = c mc m 0 0 0 m c 0 m E global ( 0) E g GmM " = R" M = 0.776 M Σ 22

Liikkeen ja gravitaation tasapaino Im 0 E rest ( 0) Re 0 E = c p = c mc m 0 0 0 m c 0 m E global ( 0) E g GmM " = R" Im δ Im δ M = 0.776 M Σ Re δ Erest( φ ) Re δ Re0 δ global( ) E φ m m M 23

Liikkeen ja gravitaation tasapaino homogeninen avaruus M 2 paikallinen näennäinen homogeninen avaruus M 1 24

Sisäkkäisten energiakehysten järjestelmä Kuvitteellinen homogeeninen avaruus nollaenergia-avaruus on kuvattavissa sisäkkäisten energiakehysten järjestelmästä missä pätee absoluuttinen aika ja etäisyys ja missä suhteellisuus viestittää paikallisesti käytettävissä olevaa osaa kokonaisenergiasta, n 2 ( ) 2 rest = 0 0 1 i 1 i i= 1 E m c δ β 25

Sisäkkäisten energiakehysten järjestelmä Dynaaminen Universumi: f n = f 1 1 δ, β δ β i= 1 2 ( DU ) 0,0 ( i) i Standardimalli (Schwarzschildin avaruus): f 2 = f, 0,0 1 2δ β δ β ( GR) 26

Kulmakoon havaitseminen 100 θ rr 4 10 FLRW avaruus: Ω m = 1 Ω Λ =0 Ω m = 0.3 Ω Λ = 0.7 rs rs 1+ z θ = = D R z 1 H dz 0 ( 1+ z) 2 ( 1+Ω z) z( 2+ z) Ωλ m 1 DU avaruus (vakiosauva): rs rs 1+ z θ = = D R z 4 0,1 0,01 0,01 0,1 1 10 z 100 27

Vakiosauvan, sekä galaksien ja kvasaarien kulmakoko 100 θ rr 4 10 FLRW avaruus: Ω m = 1 Ω Λ =0 Ω m = 0.3 Ω Λ = 0.7 rs rs 1+ z θ = = D R z 1 H dz 0 ( 1+ z) 2 ( 1+Ω z) z( 2+ z) Ωλ m 1 DU avaruus (vakiosauva): rs rs 1+ z θ = = D R z 4 0,1 Dynaaminen Universumi, laajenevat kohteet (esim. galaksit ja kvasaarit): 0,01 0,01 0,1 1 10 z 100 ( ) ( ) r z r0 1+ z 1+ z r0 1 θ = = = D R z R z 4 4 = Euklidinen 28

Laajenevan kohteen havaitseminen Location and size of object A when signal is received at t (0) Observed size and location of object A at t (1) Location and size of object A when signal was left at t (0) A Light path c 4 c 0 D R 4, t(1) R 4,t(0) = D Observer 29

Galaksien ja kvasaarien kulmakoko Avoimet ympyrät: galaksit, täytetyt ympyrät: kvasaarit Data: K. Nilsson et al., Astrophys. J., 413, 453 (1993) Ω m = 0.3 Ω Λ = 0.7 (b) (d) 0.001 0.01 0.1 1 10 z 0.001 0.01 0.1 1 10 z Dynaaminen Universumi: Euklidinen Standardimalli + pimeä energia 30

50 Magnitudi / punasiirtymä (z): Supernovahavainnot μ 45 40 Standardimalli Ω m = 0.3, Ω Λ =0.7 RH μ = 5log 10 pc 35 + 5log 1+ ( z) z 1 dz + z +Ωm z z + z Ω λ ( 1 ) ( 1 ) ( 2 ) 0 2 30 0,001 0,01 0,1 1 z 10 Data: A. G. Riess, et al., Astrophys. J., 607, 665 (2004) 31

50 μ 45 Magnitudi / punasiirtymä: Supernovahavainnot Dynaaminen Universumi μ = R 4 5log 10 pc ( z) + 5log z + 2.5log 1+ 40 35 30 0,001 0,01 0,1 1 10 Data: A. G. Riess, et al., Astrophys. J., 607, 665 (2004) 32

50 μ 45 Magnitudi / punasiirtymä: Supernovahavainnot Dynaaminen Universumi μ = R 4 5log 10 pc ( z) + 5log z + 2.5log 1+ 40 Standardimalli Ω m = 0.3, Ω Λ =0.7 RH μ = 5log 10 pc 35 + 5log 1+ ( z) z 1 dz + z +Ωm z z + z Ω λ ( 1 ) ( 1 ) ( 2 ) 0 2 30 0,001 0,01 0,1 1 10 33

Liikkeen ja gravitaation tasapaino Im Im p 0Im ( ) p 0Im ( ) Re Re 34

Liikkeen ja gravitaation tasapaino Im Im p( Re ) Ekin = c Δp 0 p 0Im ( ) p φ ( Im) φ Re Re tot 0 0 ( ) 2 2 E = c p = c mc + p 35

Liikkeen ja gravitaation tasapaino Im p( Re ) Ekin = c Δp 0 Im p 0Im ( ) p( Re ) p φ ( Im) φ Re Re tot 0 0 ( ) 2 2 E = c p = c mc + p 36

Liikkeen ja gravitaation tasapaino Im p( Re ) p φ ( Im) φ Ekin Re = c Δp 0 Im p 0Im ( ) φ p( Re ) Ekin Re = c Δp 0 ( ) 2 2 E = c p = c mc + p tot 0 0 tot 0 0 ( ) 2 2 E = c p = c mc + p 37

Liikkeen ja gravitaation tasapaino E = c Δ p = c mδ c+ cδm kin 0 0 Im p( Re ) p φ ( Im) φ Ekin Re = c Δp 0 Im p 0Im ( ) φ p( Re ) Ekin Re = c Δp 0 tot 0 0 ( ) 2 2 E = c p = c mc + p tot 0 0 ( ) 2 2 E = c p = c mc + p 38

Liikkeen ja gravitaation tasapaino E = c Δ p = c mδ c+ cδm kin 0 0 suhteellisuusteoria: Ekin = c cδm Im p( Re ) p φ ( Im) φ Ekin Re = c Δp 0 Im p 0Im ( ) φ p( Re ) Ekin Re = c Δp 0 tot 0 0 ( ) 2 2 E = c p = c mc + p tot 0 0 ( ) 2 2 E = c p = c mc + p 39

Nopeus vapaassa pudotuksessa ja ympyräradalla paikallissingulariteetin läheisyydessä Im 0δ Im δ r 0δ dϕ0δ φ Re δ Circular orbit on the flat space plane" Im 0δ r 0δ a gravitation(0δ) φ m Re δ a inertia(0δ ) r δ r ds ϕ ds r r δ r physical M r c 40

Kiertorata massakeskittymän läheisyydessä m y 0δ ϕ Im 0δ Im δ r 0δ dϕ0δ φ Re δ M x 0δ z 0δ r δ r ds ϕ ds r r (2)0δ r c orbital plane M r (1)0δ x 0δ 41

Nopeus vapaassa pudotuksessa ja ympyräradalla paikallissingulariteetin läheisyydessä 1 1 β 0δ β ff ( Newton ) β 0δ stable orbits 0.5 β ff, DU 0.5 β ff ( Newton ) β orb, DU β ff ( Schwarzschild ) 0 0 10 20 30 rr cdu ( ) 40 DU avaruus 0 β orb ( Schwarzschild ) 0 10 20 30 40 Schwarzschildin avaruus rr c ( DU ) v ( ) ff r c 0 0δ = β 1 Newton 2r r c v 2 0 ( ) ff r c = βnewton 1 r r c vorb rc rc = 1 c r r 0δ 3 vorb 1 2rc r = c rr 3 c 43

Kiertoaika ympyräradalla DU avaruudessa ja FLRW avaruudessa P DU 1 3 2 2π r rc rc = 1 c r r Orbital period ( cdu ( )) GM PFLRW = 2π r r > 6 r r 0 2 4 6 8 rr cdu ( ) 10 r ( ) 2 cdu GM = c 45

60 Minutes 50 Kiertoaika Sgr A*:n ympärillä Linnunradan keskustassa πr Pmin 29.4 28 min c c ( ) GR [ ] P DU 1 3 2 2π r rc rc = 1 c r r ( cdu ( )) GM PFLRW = 2π r r > 6 r r 40 30 20 Rotating black hole (GR) M(Sgr A*) = 3.7 10 6 x solar mass = 7.4 10 36 [kg] = 5.46 10 6 [km] r c(du) OBSERVED MINIMUM PERIOD = 17 min 10 0 πr Pmin 16 15 min c c ( ) = DU [ ] 0 2 4 6 8 rr 10 cdu ( ) 2 ( ) cdu r GM = c 47

Päätelmiä Dynaaminen Universumi viestittää fysikaalisesta todellisuudesta,... jota hallitsee nollaenergiatasapaino... jossa suhteellisuus kertoo paikallisen suhteesta kokonaisuuteen... ja joka on kuvattavissa ihmisen ymmärrykselle oleellisilla absoluuttisen ajan ja etäisyyden käsitteillä 50