Bewegt sich das Universum bei seiner Expansion durch die unendliche Raumzeit?

Ich denke, was Sie fragen, ist eine sehr grundlegende Frage, auf die es keine endgültige Antwort gibt. Ich habe Ihre Frage etwas anders interpretiert als Sir Cumference , also werde ich sie anders beantworten.

Menschen, die gerade erst etwas über die Expansion des Universums lernen, wird oft die Analogie des expandierenden Ballons beigebracht. Das Konzept hier ist, dass Sie einen entleerten Ballon haben, auf den Sie zwei Punkte zeichnen. Diese Punkte könnten zwei Galaxien im Universum darstellen, die durch die Oberfläche des Ballons definiert sind. Das wichtige Konzept dabei ist, dass die Oberfläche des Ballons in diesem Szenario das gesamte Universum darstellt. Der Ballon wird dann aufgeblasen, und Sie bemerken, dass sich die Punkte (dh Galaxien) aufgrund der "Ausdehnung" des Universums weiter voneinander entfernen. Dies ist im Diagramm unten dargestellt.

Dieses Konzept wird normalerweise verwendet, um eine wichtige Tatsache über unser Universum zu lehren, nämlich dass es kein Zentrum gibt. An keiner Stelle des Ballons können Sie sehen, dass Sie das Zentrum der Expansion sind, da die Expansion überall in gleicher Größenordnung stattfindet.

Was Sie jedoch zu tun scheinen, ist der Versuch, diese Analogie einen Schritt weiter zu führen. Obwohl das Ballonuniversum (Balloniversum?) auf der Oberfläche des Ballons definiert und somit zweidimensional ist, existiert immer noch ein dreidimensionaler Raum, in den sich das 2D-Balloniversum ausdehnt. Sie fragen also, was sagt das über unser 3D-Universum aus? Expandieren wir in einen 4D-Raum?

Das ist meiner Meinung nach eine Zusammenfassung der grundlegenden Konzepte hinter Ihrer Frage. Angenommen, ich interpretiere Ihre Frage richtig, dann müsste ich sagen, dass die Antwort lautet: Ich weiß es nicht .

Es gibt eine etwas (unbefriedigende) tautologische Antwort, dass das Universum per Definition alles ist, was existiert. Daher kann es kein 3D-Universum und auch keinen 4D-Raum geben, in den sich unser 3D-Universum hinein ausdehnt, weil dieser 4D-Raum per Definition notwendigerweise ein Teil unseres Universums wäre.

Eine vernünftigere Herangehensweise an diese Antwort besteht darin, sie aus einer mathematischen Perspektive zu betrachten. Wenn Sie anfangen, höhere Mathematik zu lernen (und mit höher meine ich Mathematik auf höherem Grund- / Hochschulniveau), werden Sie etwas über Mannigfaltigkeiten lernen. Mannigfaltigkeiten sind im Grunde mathematische Objekte, die Dinge wie die Oberfläche eines Ballons definieren können. Sie werden feststellen, dass die Definition für die Oberfläche eines Ballons unter Verwendung des Konzepts der Mannigfaltigkeiten nicht erfordert, dass die Oberfläche im 3D-Raum existiert, selbst wenn sich diese Mannigfaltigkeit ausdehnt. Es ist durchaus möglich, einen 2D-Verteiler zu definieren, der die gleiche Topologie (ausgefallenes Wort für Struktur) wie ein expandierender Ballon hat, ohne ihn in den 3D-Raum "einzubetten". Dieses Konzept macht Ihre Frage irgendwie strittig. Es ermöglicht ein expandierendes 3D-Universum, ohne dass ein 4D-Raum vorhanden sein muss, in den es expandieren kann. Letztendlich behaupte ich also, dass es möglich ist, dass ein 3D-Universum existiert, das sowohl kein Zentrum hat als auch sich ausdehnt, nur nicht in eine 4. Dimension.

Wenn wir über das Universum sprechen, sprechen wir eigentlich über eines von zwei Dingen:

• Das beobachtbare Universum, das alles ist, was wir möglicherweise sehen können.
• Das Universum, das alles ist, was jemals existiert hat, existiert derzeit und wird existieren.

Das beobachtbare Universum hat sein eigenes Zentrum, normalerweise die Erde. Es ist eine kugelförmige Region von allem, was wir sehen können, im Wesentlichen von allem, dessen Licht uns erreicht hat. Wir beziehen uns normalerweise darauf, wenn wir Dinge sagen wie „es gibt$10^{86}$Atome im Universum."

In Wirklichkeit hat jeder sein eigenes beobachtbares Universum, und es kann sich ändern, je nachdem, wo Sie sich befinden. Ein weit entfernter Exoplanet hat sein eigenes beobachtbares Universum und kann Licht von verschiedenen Orten empfangen. Im Wesentlichen sind Sie das Zentrum Ihres eigenen beobachtbaren Universums. Wenn uns mehr Licht erreicht, wird unser beobachtbares Universum wachsen (oder sich ausdehnen, wenn Sie so wollen).

Wenn Sie sich auf Letzteres beziehen, gibt es eine völlig andere Antwort, und "Erweiterung" bezieht sich auf etwas völlig anderes. Das Universum (beachten Sie das große „U“) besteht aus Raum und Zeit und ihren Inhalten. Alles, was existiert hat, existieren wird und gegenwärtig existiert, ist ein Teil davon.

Wenn wir sagen, dass sich das Universum ausdehnt, meinen wir nicht, dass es wie ein Ball ist, der ständig an Größe zunimmt. Wir meinen einfach, dass der Abstand zwischen Objekten zunimmt. Das Universum kann unendlich groß sein, aber zwischen Materie wird immer mehr Raum geschaffen.

Eine andere Art, darüber nachzudenken, ist zu sagen, dass sich der Raum ausdehnt. Stellen Sie sich vor, dass alles im Weltraum auf einem Koordinatensystem liegt. Das Koordinatensystem selbst dehnt sich tatsächlich aus, und daher driften die Objekte darauf auseinander. Hier ist ein GIF, das ich erstellt habe, um Ihnen zu helfen, es zu verstehen:

Sie können sehen, wie Objekte aufgrund der Raumausdehnung auseinanderdriften. Daher macht Ihre Frage nicht viel Sinn; Das Universum besteht nur aus Raum und seinem Inhalt, also wie könnte es sich durch mehr Raum bewegen?