Является ли диаметр наблюдаемой Вселенной относительной величиной?

Если наблюдатель всегда двигался с высокой скоростью, то да, он/она будет измерять другое значение, чем вы. Но если бы он сейчас разогнался до высокой скорости, вы бы получили тот же результат.

Причина в том, что радиус наблюдаемой Вселенной определяется как расстояние, которое свет успел пройти с момента Большого взрыва, и это не зависит от вашей мгновенной скорости.

Однако если бы наблюдатель начал двигаться со скоростью, скажем, в 0,866 раз превышающей скорость света, когда родилась Вселенная, то в системе отсчета этого наблюдателя Вселенная была бы только$\sqrt{1 - 0.866^2} =$1/2 измеренного вами возраста, т.е. 6,9 млрд. лет. В этом возрасте радиус наблюдаемой Вселенной составлял всего ~39 Гли, т. е. ~0,8 раза больше современного значения.

Обратите внимание, что для того, чтобы этот результат был точным, наблюдатель должен медленно ускоряться. Причина в том, что в расширяющейся Вселенной заданная "своеобразная" скорость относительно. окружающее вещество будет медленно уменьшаться, потому что сопутствующая система координат расширяется вместе со Вселенной. Например, наблюдатель, начавший с$v = 0.866c$в то время, когда космический микроволновый фон был выпущен через 380 000 лет после Большого взрыва, сегодня он двигался бы только со скоростью 80 км / с, если бы он / она не продолжал ускоряться.

Если бы наблюдатель был сообразителен, он бы, вероятно, понял, что живет не в асимметричной Вселенной, где вся материя, казалось бы, вращается со скоростью, близкой к скорости света, а скорее в том, что Вселенная достаточно изотропна, но он/она каким-то образом приобрел высокую скорость по отношению ко всему остальному. Тогда можно было бы вывести «истинный» возраст Вселенной.

Что увидел бы наблюдатель, если бы они двигались почти со скоростью света? Они увидят, что расстояния вдоль направления движения кажутся короче, но расстояния перпендикулярно этому направлению будут казаться нормальными (то есть такими же, как у наблюдателей в неподвижной системе отсчета). « Неподвижно », — сердито говорите вы. «Всякое движение относительно. Как может существовать неподвижная система координат?» Что ж, существует особая система отсчёта относительно среднего значения всей массы видимой Вселенной, и в этой системе отсчёта микроволновое фоновое излучение однородно по всем направлениям в небе. Это естественная неподвижная (и невращающаяся) система отсчета для космологии, называемая сопутствующей системой отсчета.

Теперь вернемся к движущейся рамке. Там можно наблюдать все близлежащие галактики в направлении движения как с синим смещением, а все близлежащие галактики сзади как с красным смещением. Следовательно, закон Хаббла был бы функцией направления и был бы довольно сложным, если бы не были сделаны все соответствующие релятивистские поправки. Если бы наблюдатели не знали теории относительности, а просто исправили Закон Хаббла в соответствии с измеренными скоростями и независимыми от скорости мерами расстояния, они пришли бы к выводу, что Вселенная имеет форму сплюснутого эллипсоида (слишком короткого в одном направлении и правильного в другом). 2 направления, с нашей точки зрения). Но на самом деле для них это и есть та самая форма, и они действительно могут перемещаться между звездами и галактиками в этом направлении быстрее, чем мы (по крайней мере, в прямом направлении). Конечно,

Они также будут наблюдать микроволновый фон, который немного теплее в одном направлении и холоднее в противоположном направлении и 2,7К в круге между ними. Если они знают теорию относительности, то поймут, почему это так, и почему плотность галактик выше в одном измерении, и почему закон Хаббла такой сложный. Но да, их вселенная в реальном смысле будет меньше (в одном измерении), чем наша.

Все галактики имеют некоторое движение в сопутствующей системе отсчета, и это называется пекулярной скоростью. Млечный Путь притягивается к галактике Андромеды со скоростью примерно 50 км/с, а вся Местная группа притягивается к скоплению Девы (центру Местного сверхскопления) со скоростью 100–200 км/с. Галактики в скоплении Девы имеют разброс скоростей 700 км/с, поэтому некоторые из них движутся примерно в два раза быстрее. А большая область вокруг движется со скоростью ~ 500 км/с за счет сверхскоплений на больших расстояниях. Но, поскольку эти необычные скорости, как правило, составляют менее 2000 км/с, ни одна инопланетная раса не сможет достичь релятивистских скоростей, если только они не находятся на космическом корабле собственной разработки.

Еще одна проблема. На шкале времени в миллиард или несколько лет эта движущаяся система отсчета переместится в место в пространстве, которое движется с аналогичной скоростью, и поэтому они сольются с неподвижной (но расширяющейся) системой отсчета. Итак, их сжатая вселенная постепенно превращается в сферическую, если только у них нет средств для постоянного ускорения.