Решён
Существует ли предел плотности во вселенной?

Дмитрий Астроном • Астрономия •
3.5k
5

Интересует вопрос с точки зрения космологии и физики.

Если сжимать материю все сильнее, есть ли какой то теоретический предел плотности? Или можно сжать бесконечно?

В черных дырах вроде как плотность стремится к бесконечности в сингулярности, но это реально возможно или там работают какие то другие законы?

Существует ли предел плотности во вселенной на фундаментальном уровне?

КосмологияПлотностьСингулярностьФизикаЧерные дыры

5 ответов

Лучшие Новые Старые
Решение
79
Эксперт • 1 ответ

Да, теоретический предел существует - планковская плотность, примерно 5.1 × 10^96 кг/м³.

Эта величина вытекает из фундаментальных констант (скорость света, постоянная Планка, гравитационная постоянная). При достижении планковской плотности квантовые эффекты гравитации становятся определяющими и классическая ОТО перестает работать.

Что происходит при плотностях выше планковской - неизвестно, так как у нас нет теории квантовой гравитации. Возможно пространство-время на этих масштабах становится дискретным (петлевая квантовая гравитация) или возникают дополнительные измерения (теория струн).

В классической ОТО да, в центре черной дыры плотность бесконечна. Но физики считают что это указывает на неполноту теории, а не на реальную бесконечность. Квантовые эффекты должны предотвращать сингулярность на планковских масштабах.

Так что практический ответ - планковская плотность это предел применимости известной физики.

33
Эксперт • 2 ответа

Интересно что в ранней вселенной (первые 10^-43 секунды после Большого взрыва) плотность была как раз порядка планковской. То есть вся вселенная была в этом экстремальном состоянии.

Некоторые космологические модели предполагают что сингулярность Большого взрыва тоже не была настоящей бесконечностью, а просто состоянием планковской плотности где уже не работает ОТО и нужна квантовая гравитация для описания.

8
Участник • 2 ответа

а нейтронные звезды какая плотность?
они же тоже супер плотные но не черные дыры

Аватар Батя
Батя

Нейтронные звезды имеют плотность порядка 10^17 кг/м³ в ядре. Это огромная величина (чайная ложка весит миллиард тонн), но все равно в 10^79 раз меньше планковской плотности.

19
Участник • 5 ответов

Вопрос в том а может ли вообще материя достичь планковской плотности в реальности или это только математический предел?

Может существуют какие то физические механизмы которые не дают плотности вырасти до таких значений. Например давление вырожденного вещества останавливает коллапс в нейтронных звездах. Может на еще более высоких плотностях появляются другие формы отталкивания?

26
Эксперт • 1 ответ

Планковская плотность это типа когда гравитационный радиус частицы становится равен ее комптоновской длине волны. В этот момент одновременно важны и квантовые и гравитационные эффекты.

Дальше сжимать просто не имеет физического смысла потому что понятия пространства и времени разваливаются. Может быть там уже не существует классической геометрии вообще.

Написать ответ

Визуальный редактор (WYSIWYG)
Премодерация гостей

Вы отвечаете как гость. Ваш ответ будет скрыт до проверки модератором. Чтобы ответ появился сразу и вы получали репутацию — войдите в аккаунт.

Или войдите в систему
Будьте вежливы и соблюдайте правила платформы.