Üzgünüm, bu soru muhtemelen ben değilim profesyonel gökbilimciler için aptalca.
Bu soru hiçbir şekilde aptalca değil. Sorunuz kozmoloji hakkında yaygın bir sorudur (evrenin nereden geldiğini, nasıl geliştiğini ve kaderinin ne olacağını). Medya genellikle bu kavramları korkunç bir şekilde kastediyor, bu da çok fazla karışıklığa neden oluyor (tüm bilimsel bilgilerden, kozmolojiyi doğru bir şekilde bildirmek için en zor zamanlara sahip gibi görünüyorlar). Sorunuz kesinlikle iyi bir şey.
Gökbilimciler erken evrenin küçük olduğunu söylediklerinde, basitçe "evrenin gözlenebilir evrene karşılık gelen kısmı küçük" mü demek istiyorlar?
Genelde tüm Evrene atıfta bulunuyorlar. Son paragrafımda bunun gözlemlenebilir evren için ne anlama geldiğini açıklıyorum.
Sonsuzsa, bebeklik döneminde de sonsuz olması gerektiği görülüyordu, sadece çok yoğun. Aslında, "sınırda" gibi görünüyor, Big Bang'de bile sonsuz olmalıydı.
Sen gerçeğe daha yakınsın. Evrenin genişlemesi hakkında konuştuğumuzda, gerçekten tüm maddeler arasında boşluk yaratıldığını söylüyoruz.
Bahsettiğiniz gibi, Evren sonsuz olabilir. Bir top gibi değil, düz bir ızgara gibi ve onun "genişlemesi" sadece ızgaradaki nesneler arasındaki mesafelerin arttığı anlamına gelir. Özünde nesneler arasında daha fazla alan yaratılıyor. Genişleme ile kastettiğimiz budur - nesneler birbirlerinden uzaklaşıyor, çünkü aralarında daha fazla alan yaratılıyor. Aşağıda bunu göstermek için yaptığım bir gif var:
Bunu tarif etmenin daha yararlı bir yolu, ızgaranın genişlediğini - bir koordinat sistemi olarak uzayın kendisinin büyüdüğünü söylemektir. Bir benzetme olarak, köpeğinizi yürüdüğünüzü hayal edin. Aniden, zemin aranızda genişlemeye başlar. Siz ve köpeğiniz birbirinden ayrılacak ve uzaklaşmaya devam edeceksiniz.
Aynı şey evrenimizde de oluyor. Izgara aslında büyüyor ve nesneler onunla süpürülüyor.
Tamam, şimdi temel kavramları indirdiğimize göre, bir parça terminoloji daha tanıtacağım. "Evrenin ölçek faktörü" evrenin bugüne göre ne kadar genişlediğini ifade eder. Örneğin, bir milyar yıl içinde ölçek faktörü 3 ise, bu, Evrendeki her nesnenin şimdiye kıyasla birbirinden 3 kat daha uzak olduğu anlamına gelir. 700 milyon yıl önceki ölçek faktörü 0,8 ise, o zaman her şey 0,8 faktörle daha yakındı. Tanım olarak, ölçek faktörü şu anda 1'dir.
Yani, eğer Evren şimdi genişliyorsa, zamanda geriye baktığımızda daha küçük olmasını beklerdik - yani ölçek faktörü daha az olurdu. Genel görelilik ölçek faktörünün 13.8 milyar yıl önce sıfır olacağını öngörmektedir. Bu, her nesnenin bizden mevcut mesafesinin sıfır katı olacağı anlamına gelir - başka bir deyişle, boşluk olmazdı.
Alanı olmayan bir Evren'in imkansız olduğunu düşünüyorsanız, haklısınız. Görünüşe göre bir çelişki var. GR'de sıfır alana sahip bir uzay zamanınız olamaz.
Modern fiziksel teorilerimiz, çelişki anından sonra saniyenin birkaç kısmını oluşturuyor ve gözlemlerimiz son derece yoğun bir erken evren fikrine katılıyor. Ancak, Evreni daha önce ve daha erken zamanlarda, artık kesin olarak kanıtlanana kadar modellemeye çalışırken, en ilginç anı açıklamamızı engellediğimiz için teorilerimiz bozulur.
Bu yüzden Büyük Patlama anı kozmolojideki en büyük gizemlerden biridir. Kuantum yerçekimi gibi teoriler, Büyük Patlama yakınındaki koşulları açıklamaya çalışmak için ortaya çıktı, ancak şu anda hiçbiri yeterli değil.
Derslerde sık sık Big Bang'den hemen sonra, evrenin, örneğin greyfurt büyüklüğünün veya bunun gibi bir şeyin küçük olduğunu duyuyorum.
Gerçekten de, sorun “evren” derken belirsizlikten kaynaklanmaktadır. Bu durumda, aslında küresel olan gözlemlenebilir evrene atıfta bulunuyorlar. Gözlemlenebilir evren, Büyük Patlama zamanında, şimdi yarıçapına kıyasla çok daha küçüktü.
Çünkü yarıçapı aslında Evrenimizin ölçek faktörüne * bağlıdır, yani GR şu anda ölçek faktörünü sıfır olarak tahmin eder, aynı zamanda gözlemlenebilir evrenin boyutunu sıfır olarak tahmin eder.
Açıkçası durum böyle olamaz, çünkü yukarıda açıkladığımız gibi ölçek faktörünün sıfır olması mümkün olmamalıdır. Ancak, biz olabilir değil daha küçük (her ne kadar "greyfurt" karşılaştırma için keyfi bir seçim gibi görünüyor eğer gözlemlenebilir evren, bir noktada muhtemelen portakal büyüklüğünde olduğunu makul güvenle söyleyebiliriz. Aslında kağıdı bulamıyorum ilk kullandığı bu benzerlik, yani aslında ne anlama geldiğini biraz belirsiz).
* Kozmolojide mesafeleri ölçmek biraz zor; bazı durumlarda, Evrenin genişlemesini ihmal ederken nesnelerin mesafeleri veya hareketleri hakkında konuşmak istiyoruz. Sizi çok fazla terminoloji öğrenme ihtiyacından kurtarmak için, şu anda gözlemlenebilir evrenin büyüklüğü hakkında konuşurken Evrenin genişlemesini dikkate alıyorum. Gözlemlenebilir evren ayrıca Evrenin genişlemesinin yanı sıra bize ulaşan diğer galaksilerden gelen ışık nedeniyle de büyür.