Aufgrund unseres Wissens und des kosmologischen Standardmodells schätzen wir das Alter des Universums auf etwa 13,7 Milliarden Jahre.
Wie viel Sinn macht es, über das Alter des Universums als Ganzes zu sprechen?
Wir können die Zeitdilatation beobachten, damit wir wissen, dass die Zeit für Beobachter, die sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegen (spezielle relativistische Zeitdilatation) oder sich in unterschiedlichen Abständen von Zentren starker Gravitationsfelder befinden (wie durch die allgemeine Relativitätstheorie erklärt), unterschiedlich vergeht. Ist das geschätzte Alter des Universums eine Eigenschaft des Universums oder von uns als seinen Beobachtern?
Würde ein anderer Beobachter das Alter des Universums anders wahrnehmen? Haben verschiedene Teile des Universums ein unterschiedliches Alter? Gelten die Prinzipien der speziellen Relativitätstheorie überhaupt, wenn man in einem universellen Maßstab denkt?
Die Antwort lautet: Ja, die Zeitdilatation beeinflusst, wie viel Zeit ein Beobachter seit dem Urknall bis zur gegenwärtigen (kosmologischen) Zeit erlebt.
Es gibt jedoch eine bestimmte Gruppe von speziellen Beobachtern, die sich mitbewegende Beobachter genannt werden, das sind die Beobachter, für die das Universum isotrop erscheint. Zum Beispiel können wir feststellen, dass sich die Erde mit etwa 350 km/s relativ zu einem nahegelegenen, mitbewegten Beobachter bewegt, indem wir die Anistropie im kosmischen Mikrowellenhintergrund messen (tatsächlich verursacht dies eine relativ große Anistropie, die Bilder des CMB, die Sie von WMAP sehen, usw. sind mit dieser Anistropie herausgerechnet).
Eine besondere Eigenschaft eines mitbewegten Beobachters im Universum ist, dass er das Alter des Universums maximiert, d. h. kein anderer Beobachter kann mehr Zeit seit dem Urknall erleben als ein mitbewegter Beobachter (falls Sie fragen, es gibt keinen Beobachter, der die Zeit seit dem Urknall minimiert). der Urknall). Wenn wir über das Alter des Universums sprechen, sprechen wir über das Alter des Universums aus der Sicht eines mitbewegten Beobachters.
Im Standardmodell sieht das Universum für alle Orte gleich aus, die sich im lokalen Ruhesystem bewegen. Dazu gehört auch sein scheinbares Alter. Sie können erkennen, ob Sie sich im lokalen Ruhesystem befinden, wenn die Ausdehnung der Galaxien um Sie herum in alle Richtungen symmetrisch ist und der Mikrowellenhintergrund auch in alle Richtungen gleich ist. Einfach ausgedrückt, jede Zivilisation in jeder Galaxie im sichtbaren Universum würde das gleiche Alter des Universums messen wie wir.
Wenn es jedoch einem Objekt gelingen würde, sich relativ zu seinem lokalen Ruhesystem, das sich für einen erheblichen Bruchteil des Zeitalters des Universums kontinuierlich geändert hätte, nahezu mit Lichtgeschwindigkeit zu bewegen, gäbe es eine relativistische Zeitdilatation, und dieses Objekt würde es tun nicht so stark gealtert wie der Rest des Universums. Das heißt, wenn es eine Uhr an Bord gäbe, würde sie weniger verstrichene Zeit aufzeichnen. Da dies jedoch kontinuierliche Beschleunigungen und enorme Energie erfordert, konnte kein uns bekanntes Naturphänomen dies erlebt haben.
Wenn ein Objekt auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigt und dann seine Motoren abschaltet, wird es aufgrund der Hubble-Expansion an Orte reisen, an denen es sich relativ zu den neuen lokalen Galaxien nicht mehr der Lichtgeschwindigkeit und damit der Zeitdilatation annähert von lokalen Beobachtern gesehen abfällt. Kosmologen verwenden normalerweise expandierende Koordinaten, die sich zeitlich mit der globalen Skala ausdehnen, um Berechnungen durchzuführen. Bei expandierenden Koordinaten erscheint dieser Effekt als fiktive Kraft (entstanden aus der Transformation des Koordinatensystems), die geschwindigkeitsdämpfend wirkt.
Mitch Goshorn
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