Скорость света и текущие размеры Вселенной [дубликат]

Хорошо, давайте начнем с основ. Большой Взрыв не был похож на взрыв в космосе, из которого выбрасывалась вся материя во Вселенной. Большой взрыв был моментом времени. У нас есть такая штука, как метрика пространства-времени . Я не буду утомлять вас подробностями, но по сути это уравнение, которое мы используем для описания всей геометрии во Вселенной. Он включает в себя все измерения, а также провалы, удары и искривления, которые придает им гравитация массивных объектов. В этой метрике есть нечто, называемое коэффициентом масштабирования ,$a$, этот масштабный коэффициент описывает расширение Вселенной. Он умножается на пространственные размеры. В нашей метрике любое пространственное расстояние между двумя точками — это расстояние, которое мы измерили бы линейкой сегодня, в настоящем. С этой целью мы определяем$a=1$в настоящее время. Поскольку пространство расширяется, а расстояние между двумя точками с течением времени увеличивается, мы знаем, что расстояние, которое мы измеряем сегодня, в прошлом было бы меньше. Поэтому в прошлом$a<1$. Например, сегодня мы могли бы измерить расстояние между двумя точками равным 1 метру, но раньше, когда$a$был$0.5$, расстояние между теми же двумя точками было бы измерено как полметра. Держись за меня, я перехожу к делу. Большой взрыв определяется как момент времени, когда$a=0$. Это означает, что расстояние между двумя точками в пространстве равно нулю. Это не означает, что все было в одной и той же точке, это просто означает, что линейка измеряла бы физическое расстояние между двумя различными точками в пространстве как ноль. Итак, вы видите, что Большой взрыв был моментом времени (как и вчера), а не событием, которое где-то произошло.

Хорошо, пока все хорошо? Итак, когда возникла материя, она была более или менее равномерно распределена по всей Вселенной. Это не все началось в одной и той же точке пространства, это началось везде. Понятно, что это немного сбивает с толку, учитывая, что когда-то расстояние между любыми двумя точками было равно нулю, но здесь есть важное различие. Подумайте об этом сейчас. Материя стартовала с разных позиций. По мере расширения пространства увеличивалось расстояние между двумя соседними точками, но материя, занимающая эти точки, на самом деле никогда не удалялась от них. 1 метр стало 2 метра, 2 стало 4, 4 стало 8, и так далее. Пространство расширяется так, что каждую секунду к заданному расстоянию добавляется определенное расстояние. Например (и обратите внимание, это число не является реальным числом, оно предназначено только для учебных целей), на каждый метр расстояния между двумя точками может добавляться 2 сантиметра каждую секунду. Если подумать, это означает, что что-то на расстоянии 20 миллиардов метров от данной точки будет иметь около 400 миллионов метров расстояния, добавленного между ними за одну секунду. Технически это означает, что любой объект во второй точке будет удаляться от первой точки со скоростью, превышающей скорость света. Но это нормально! Объект в удаленной точке на самом деле не движется от этой точки, и другие объекты рядом с ним не увидят, как он движется быстрее света или что-то в этом роде. Скорость света не нарушается. это означает, что что-то на расстоянии 20 миллиардов метров от данной точки будет иметь около 400 миллионов метров расстояния, добавленного между ними за одну секунду. Технически это означает, что любой объект во второй точке будет удаляться от первой точки со скоростью, превышающей скорость света. Но это нормально! Объект в удаленной точке на самом деле не движется от этой точки, и другие объекты рядом с ним не увидят, как он движется быстрее света или что-то в этом роде. Скорость света не нарушается. это означает, что что-то на расстоянии 20 миллиардов метров от данной точки будет иметь около 400 миллионов метров расстояния, добавленного между ними за одну секунду. Технически это означает, что любой объект во второй точке будет удаляться от первой точки со скоростью, превышающей скорость света. Но это нормально! Объект в удаленной точке на самом деле не движется от этой точки, и другие объекты рядом с ним не увидят, как он движется быстрее света или что-то в этом роде. Скорость света не нарушается. Я не вижу, чтобы он двигался быстрее света или что-то в этом роде. Скорость света не нарушается. Я не вижу, чтобы он двигался быстрее света или что-то в этом роде. Скорость света не нарушается.

Теперь давайте поговорим о том, как смотреть на Вселенную, глядя в прошлое, и о том, что Вселенная имеет диаметр 90 миллиардов световых лет, а ей всего 13,8 миллиарда лет. Помните, я говорил вам, что все началось не с одного места, верно? Хорошо представьте себе, что около 13,7 миллиардов лет назад что-то далеко от того места, где мы сейчас излучаем луч света в нашу сторону. Когда я говорю далеко, я имею в виду, что это было, вероятно, в паре миллионов световых лет от нас (ранняя Вселенная быстро расширялась). Вы можете подумать, что свету потребуется всего пара миллионов лет, чтобы достичь нашего положения, но нет! Когда свет путешествовал, пространство под ним расширялось. Каждую секунду этот маленький луч света будет преодолевать 300 миллионов метров, но каждую секунду перед ним и позади него будет увеличиваться расстояние. Через миллион лет, этот световой луч был (к сожалению) лишь немного ближе к нашей позиции, скажем, 1,999 миллиона световых лет вместо 2 миллионов (прогресс!). Более того, теперь он находился более чем в миллионе световых лет от точки своего происхождения, потому что позади него расширялось пространство. В течение следующих 13,7 миллиардов лет он приближался еще ближе. С каждым годом ему удавалось сокращать расстояние все больше, потому что с каждым годом расстояние между ним и нами становилось все меньше. В итоге до нас дошло. Она началась в 2 миллионах световых лет от нас, прошла 13,7 миллиардов световых лет и, что удивительно, сейчас находится на расстоянии около 46 миллиардов световых лет от своей точки происхождения. Вот вам и космическая экспансия. Это также означает, что когда мы видим этот луч света, мы смотрим на что-то таким, каким оно было 13,7 миллиардов лет назад; что-то, что сейчас находится на расстоянии около 46 миллиардов световых лет.

Двигаемся ли мы быстрее света? Нет. Должны ли были те другие галактики двигаться быстрее света, чтобы удалиться на 45 миллиардов световых лет за 13,5 миллиардов лет? Нет, они просто сидели в пространстве и расстояние увеличивалось само по себе. Надеюсь, это ответит на все ваши вопросы. Космология — интересная тема, и часто она более дикая, чем вам могут представить в популярных научных СМИ.