Gözlenebilir evren neden yaşının önerdiğinden daha büyük?

22

Evrenin yaşı 13,8 milyar yıl olarak tahmin edilmektedir ve mevcut teori hiçbir şeyin ışık hızını geçemeyeceğini, bu da evrenin 13,8 milyar ışık yılından daha fazla bir yarıçapa sahip olamayacağı konusunda yanlış sonuçlara yol açabileceğini belirtmektedir.

Vikipedi bu yanlış anlama ile ilgili olarak şöyle:

Bu akıl yürütme yalnızca özel görelilik altındaki düz, statik Minkowski uzay-zaman anlayışı doğru olsaydı mantıklı olurdu . Gerçek evrende, uzay-zaman Hubble yasası ile kanıtlandığı gibi mekanın genişlemesine karşılık gelecek şekilde kavislidir . Kozmolojik bir zaman aralığı ile çarpılan ışığın hızı olarak elde edilen mesafelerin doğrudan fiziksel bir önemi yoktur. → Ned Wright, "Basın Yolculuklarında Neden Hafif Seyahat Süresi?

Bu benim için meseleyi netleştirmiyor ve lisenin ötesinde fen bilgisi ya da matematiği olmayan, Hubble yasasını daha fazla okumak da pek yardımcı olmuyor.

Gördüğüm bir meselenin açıklaması, Evrenin kendisinin içinde olduğu şeylerle aynı yasalara bağlı olmadığına dair bir açıklama sunar . Bu, mümkün olduğu kadar anlamlı olacaktır - ancak yukarıdaki alıntı ( "Kozmolojik bir zaman aralığı ile çarpılan ışığın hızı olarak elde edilen mesafelerin doğrudan fiziksel bir önemi yoktur" ), bundan daha genel görünüyor.

Kimse iyi bir meslekten olmayan kişinin açıklamalarını önerebilir (veya beni yönlendirir)?

— GDAV
kaynak

Bu sorudaki yorumlara bakmak isteyebilir misin? astronomy.stackexchange.com/q/2150/1227

— chris

Bu sorunun bir kopyası: Evren ışık hızından daha hızlı nasıl genişleyebilir?

— Farhan,

19

Bir kişinin görebildiği maksimum mesafenin neden en kolay açıklaması, sadece evrenin yaşıyla birlikte ışık hızının ürünü değil, evrenin statik olmamasıdır.

Farklı şeylerin (madde veya karanlık enerjinin) evrenin koordinatları üzerinde farklı etkileri vardır ve etkileri zamanla değişebilir.

Bunların hepsinde iyi bir başlangıç noktası, bize, Hubble sabitini geçmişte veya gelecekte herhangi bir noktada bize veren, evrenin şu anda ne yaptığını ölçebildiğimizi ölçmek için bize verilen Hubble parametresini analiz etmektir :

indisler,,veüzerindebu sadece devreye giriyor (maddenin yoğunluğu parametreleri (karanlık ve baryonik), radyasyon (fotonlar ve diğer relativistik parçacıkların), eğrilik bakın eğer evren küresel olarak mekansal olarak düz olmaktan sapıyorsa, kanıtlar düz olmanın tutarlı olduğunu gösterir) ve son olarak karanlık enerji (farkedeceğiniz üzere evrenin dinamikleri nasılbir performanssergilediğinebakılmaksızınsabitkalır). Ayrıca,abone notasyonununbugünölçüldüğü gibiolduğunu da belirtmeliyim.

H (a) = H_{0} \sqrt{\frac{Ω_{m, 0}}{a^{3}} + \frac{Ω_{γ, 0}}{a^{4}} + \frac{Ω_{k, 0}}{a^{2}} + Ω_{Λ, 0}}

$H(a) = H_{0} \sqrt{\frac{\Omega_{m,0}}{a^{3}} + \frac{\Omega_{\gamma,0}}{a^{4}} + \frac{\Omega_{k,0}}{a^{2}} + \Omega_{\Lambda,0}}$

m

$m$

γ

$\gamma$

k

$k$

Λ

$\Lambda$

Ω

$\Omega$

0

$0$

Hubble yukarıda parametresinde evrenin başında 1 bugün ve sıfıra eşit olan ölçek faktörü, olarak adlandırılır. Çeşitli bileşenler neden ile farklı ölçeklenir ? Her şey, içindeki eşyaları içeren bir kutunun boyutunu arttırdığınızda ne olduğuna bağlı. Bir tarafta 1 metre küpte bir kilogram madde varsa ve her tarafı 2 metreye çıkarırsanız, bu yeni küpün içindeki maddenin yoğunluğuna ne olur? 8 (veya ) faktörü ile azalır . Radyasyon için, benzer bir azalma elde , aynı zamanda ek bir faktör bunun içindeki taneciklerin sayısıdır yoğunluğu ve $a$ $a$ $2^{3}$ $a^{3}$ $a$ çünkü kutunun boyutu ile dalga boyu uzanan bize vermenin . Bu tür düşünce deneyinde karanlık enerjinin yoğunluğu sabit kalır. $a^{4}$

Farklı bileşenler, evrenin koordinatları değiştikçe farklı davrandıklarından, evrenin tarihindeki her bir bileşenin genel dinamiklere egemen olduğu ilgili dönemler vardır. Bunu anlamak da oldukça basit. Küçük ölçekli faktörlerde (çok erken), en önemli bileşen radyasyondu. Hubble parametresinin başlarında, aşağıdaki ifade ile çok yakından yaklaşılabilir:

H (a) = H_{0} \frac{\sqrt{Ω_{γ, 0}}}{a^{2}}

$H(a) = H_{0} \frac{\sqrt{\Omega_{\gamma,0}}}{a^{2}}$

Etrafında:

\frac{Ω_{m, 0}}{{bir}^{3}} = \frac{Ω_{γ, 0}}{{bir}^{4}}

$\frac{\Omega_{m,0}}{a^{3}} = \frac{\Omega_{\gamma,0}}{a^{4}}$

bir = \frac{Ω_{γ, 0}}{Ω_{m, 0}}

$a = \frac{\Omega_{\gamma,0}}{\Omega_{m,0}}$

Gördüğünüz gibi, kozmolojik ufka olan mesafeyi bulmak, evrenin yaşıyla ışığın hızını çarpmaktan biraz daha karmaşık olurdu. Aslında, bu mesafeyi bulmak istiyorsanız (resmen kozmik ufka dönüş mesafesi olarak bilinir), aşağıdaki integrali gerçekleştirmeniz gerekir:

D_{h} = \frac{c}{{'H}_{0}} \int_{0}^{z_{e}} \frac{d z}{\sqrt{Ω_{m, 0} (1 + z)^{3} + Ω_{Λ}}}

$D_{h} = \frac{c}{H_{0}} \int_{0}^{z_{e}} \frac{\mathrm{d}z}{\sqrt{\Omega_{m,0}(1+z)^{3} + \Omega_{\Lambda}}}$

$z_{e}$ $\sim 1100$

— Astromax
kaynak

1

Böyle ayrıntılı ve düşünülmüş bir cevap için teşekkür ederiz. En azından, matematik üzerinde uzun bir yol gider - Sen sorununun "meslekten olmayan" unsurunu gözardı etmiş olabilir benim kafa - ama muhtemelen meslekten ne kadar bir sınır olduğunu takdir edebilirsiniz tür şeyleri anlıyoruz.

— GDav

Hmm - Özür dilerim. Bunun sindirilebilir bir kozmoloji parçası olacağını düşünmüştüm. Yapmak istediğim asıl nokta, bunun evrenin yaşı ile ışık hızı arasındaki basit bir üründen ziyade bir entegral olmasıdır. Farklı şeyler genişleme ile farklı davrandıklarından, evrenin içinden geçtiği "aşamaları" alırsınız. Genişleme oranı, hangi aşamada olduğuna bağlı olarak değişir. Soru göndermekten çekinmeyin - Ben (ve diğerleri) işleri mümkün olduğunca anlaşılır kılmaya çalışmaktan mutluluk duyarım.

— astromax

@astromax +1 olsa güzel formüller için.

— iMerchant 07.07.2018

12

Kısacası: her şey kendiliğinden ışıktan daha hızlı hareket edemez, ancak evrensel genişleme nedeniyle ışıktan daha hızlı hareket edebilir. Ne kadar uzaklarsa o kadar hızlı giderler.

— envite
kaynak

4

Sadece bunu düşünüyordum ve işte işte işte idamcımın açıklaması. Buruşuk bir kağıt parçası üzerinde iki nokta izlediğinizi hayal edin, noktalar hareket eder, ancak hareket ettikçe, kağıt da “buruşmaz” olur, noktalar arasındaki gerçek mesafe sahip oldukları mesafelerin toplamından daha fazla olacaktır. gitti.

— Hany
kaynak

2

Tamamen bilimsel olmayan bir açıklama ...

Evrenin bir balon olduğunu hayal edin. İki vücut birbirine yakın ancak zıt yüzeylerde başlar. Balonun genişlemesi, birbirlerinden eşit hızda uzaklaşır ve öyle ki, bir noktadan gelen ışığın, evrenin neredeyse tümünün diğerine ulaşması için neredeyse bütün tarihi alır. İki ŞİMDİ arasındaki mesafe, evrenin yaşının iki katı değil - balondan "seyahat" edemezsiniz - bunun yerine balonun yüzeyinde dolaşmanız gerekir ... 13.8 * PI milyar ışık yılı = 43 milyar ışık yılı.

Kesinlikle doğru değil, ama en azından astrofizik ve kozmoloji hakkında endişelenmekten kaçının!

— işaret
kaynak

π

$\pi$