Расположение точного центра наблюдаемой Вселенной

В то время, когда я писал этот ответ, в других ответах указывалось, что у Вселенной нет уникального центра, но я полагаю, что вы это знаете и спрашиваете о чем-то другом. Я думаю, вы спрашиваете о том, как наблюдаемая Вселенная соотносится со всем космосом (который мы не можем наблюдать полностью) и зависит ли это от вашего состояния движения.

«Наблюдаемая вселенная» обычно определяется как те физические объекты (такие как галактики), чьи мировые линии пересекают световой конус прошлого того наблюдателя, о котором идет речь. По этому определению каждый наблюдатель находится в центре того, чем для него является «наблюдаемая вселенная». Наблюдатели, расположенные достаточно далеко друг от друга, будут иметь разные световые конусы прошлого, и поэтому они найдут разные части всего космоса наблюдаемыми. (Это утверждение предполагает, что весь космос больше той его части, которую кто-либо может наблюдать; это не обязательно так, но это разумная отправная точка для размышлений о космологии, и оно кажется правильным.)

Вы находитесь в центре наблюдаемой вами вселенной, а я — в центре своей.

Вопрос заключается в следующем: если бы у вас было другое движение, наблюдаемая Вселенная (для вас) была бы другой частью всего космоса. Ответ — нет, потому что световой конус вашего прошлого не зависит от вашего состояния движения. Однако, двигаясь быстро, вы можете начать исследовать разные части космоса, и по мере того, как вы двигаетесь, движется ваш прошлый конус. Таким образом, после быстрого движения в течение некоторого времени ваша наблюдаемая вселенная станет частью космоса, отличной от того, чем является ваша наблюдаемая вселенная сегодня.

Да, по определению вы находитесь точно в центре наблюдаемой вами вселенной с нулевой ошибкой. Обратите внимание, однако, что этот центр на несколько миль отличается от центра моей наблюдаемой Вселенной.

На самом деле, мы проводим измерения, которые вы предлагаете, по крайней мере, вроде. Измеряя Космический Микроволновый Фон, мы действительно наблюдаем свет со всех направлений, который излучается одновременно.

(Это само по себе не означает, строго говоря, что он прошел одно и то же расстояние, но в нашей стандартной космологической модели эти два понятия совпадают; в любом случае я полагаю, что дух вопроса не заботится об этой тонкости.)

Мы обнаруживаем, что реликтовое излучение не одинаково во всех направлениях, но присутствует сильный диполь. То есть после того, как вы вычтете среднюю температуру CMB и сделаете карту всего неба остатка, вот как это выглядит (в галактических координатах, снимок со спутника COBE):

Стандартное объяснение состоит в том, что этот диполь возникает из-за того факта, что с нашей Землей у нас действительно есть значительное собственное движение во Вселенной, которое вызывает этот наблюдаемый доплеровский сдвиг.

Теперь ваш вопрос можно перефразировать: если вы каким-то другим способом измерите собственное движение Земли через усредненную по фону Вселенную, то вы сможете рассчитать ожидаемый диполь на реликтовом излучении по соответствующему доплеровскому смещению. Я утверждаю, что вычисленный диполь — это именно то, что мы наблюдаем, или, другими словами, что собственное движение в вашем мысленном эксперименте действительно существует, но не влияет на (выводимую) изотропию наблюдаемой Вселенной. Таким образом, «да» — это ответ на ваш первый вопрос, «нет» — на второй.

Любопытно и интересно, но мы на самом деле еще не знаем этого факта! Подробнее см. в этой статье вместе с предсказанием того, что предстоящие наблюдения с SKA смогут подтвердить это предсказание, а вместе с ним и нашу стандартную космологическую модель. Я возьму свое пиво за этот ответ, как только СКА опубликует этот результат;)

Возьмите идеальный воздушный шар, прежде чем надувать его, его центр находится в точке (0,0,0) и вся его масса до надувания находится там (мысленный эксперимент). Раздуйте его в точке (0,0,0) до сферической поверхности, идеальной сферы радиусом r. Все точки на поверхности находились в точке (0,0,0) в момент времени 0 до надувания воздушного шара. На поверхности шара нет центра, все точки равнозначны.

Это двумерный аналог модели Большого взрыва , современной модели космологии, которая имеет три пространственных измерения и одно временное измерение, выраженное в четырех векторах. . Гипотеза о том, что Вселенная начала расширяться 13,8 миллиарда лет назад из сингулярности, достаточно хорошо согласуется со всеми наблюдениями в настоящее время, и поэтому все нынешние точки Вселенной находились в этой исходной точке расширения и могут считаться центром наблюдаемой Вселенной.

Изменить после комментария:

Если бы я одновременно во всех направлениях точно измерил расстояние до края наблюдаемой вселенной (не физической вселенной)

Поскольку в аналогии с воздушным шаром нет единого края, каждый двумерный наблюдатель будет измерять одинаковое расстояние на поверхности наблюдаемой им вселенной (какими бы ни были инструменты наблюдателя). Аналогичным образом, поскольку все наши нынешние точки находились в точке Большого взрыва (при условии, что модель надежна), не было бы никакого края, который можно было бы найти за пределами того, что позволяла бы чувствительность наших инструментов. точек нашей наблюдаемой Вселенной.

Будет ли иметь значение, если я ускорюсь относительно какой-то точки Вселенной почти до скорости света?

Пока обнаружено, что преобразование Лоренца строго выполняется в нашей наблюдаемой Вселенной, нет.

Анна В. совершенно права. Вот еще один способ подумать об этом, который может оказаться полезным.

Если Большой Взрыв был правдой (на это указывает множество свидетельств), но у Вселенной действительно был центр, то эта точка представляла собой точку происхождения Большого взрыва. Это означает, что вместо того, чтобы возникать за пределами самых дальних галактик, которые мы можем обнаружить во всех направлениях, космический микроволновый фон, по-видимому, исходит из этой одной точки (или из области в космосе, такой же большой, как Вселенная, когда произошла рекомбинация).

Это означает, что, глядя в этом особом направлении, мы смотрим в свое прошлое, а если смотреть в другом направлении, мы не видим микроволнового фона, потому что это не то место, откуда исходят микроволны.

Как же мы можем доказать, что у Вселенной есть центр, а затем определить его местонахождение в пространстве? Один из способов, который вы предлагаете, - измерить расстояние до «края» (каким бы он ни был) во всех направлениях, а затем использовать геометрию, чтобы определить, где был фактический центр.

Но другим способом сделать это было бы иметь волшебную палочку, которая говорила бы нам, как быстро мы движемся относительно центра, а затем указывала бы во всех направлениях. Тогда все эти разные направления указывали бы на истинный центр Вселенной, который, кстати, совпадал бы с микроволновым источником, описанным выше.

Но, увы, специальная теория относительности исключает существование любого такого устройства, которое позволило бы нам определить, стоим ли мы на месте относительно какого-либо движущегося объекта, или же он стоит на месте, а движемся относительно него мы.

Если Вселенная бесконечна по своим размерам, то не может быть ни центра наблюдаемой с Земли области, ни центра всей Вселенной.

Если Вселенная конечна, сферична и расширяется одинаково во всех направлениях, то теоретически может быть центр всей Вселенной, но не центр наблюдаемой с Земли области.