Big Bang: Was genau expandiert?

Betrachten Sie ein Diagramm wie das, das ich unten zeige

Dies sind vier Galaxien, die an einem imaginären Drahtgitter befestigt sind, der Einfachheit halber ist dieses Gitter quadratisch, und die Größe jeder Zelle ist es auch$a$. Die Aussage von @Kyle ist zwar kurz, aber absolut richtig: Was sich ausdehnt, ist der Raum in dem Sinne, dass das Raster in der Größe skaliert. Im obigen Beispiel wird die Länge jeder Zelle um den Faktor erhöht$2$, Natürlich$a$ändert sich im Allgemeinen glatt als Funktion der Zeit

Ihre Beobachtung ist auch etwas richtig, wenn Sie auf Galaxie sitzen$A$und beobachten Sie, wie sich das Universum ausdehnt, Sie werden sehen, dass die Geometrie des Dreiecks aus Galaxien besteht$B$Und$C$ändert sich nicht. Aber es gibt ein paar Dinge, die Ihnen helfen werden, eine Expansion zu erkennen

1. Ich habe absichtlich ein Objekt gezeichnet$D$Stellen Sie sich als eine Menge von Punkten vor, dass diese Objekte in der Abbildung links gravitativ gebunden sind. Wenn das der Fall ist, bleibt dieses Objekt auch nach der Expansion des Universums gebunden, sodass sich der Abstand zwischen seinen Teilen nicht ändert. Das sagen wir in solchen Fällen$D$ist von der Expansion entkoppelt , und das ist eigentlich der Grund, warum Galaxien überhaupt existieren, und warum so etwas wie das CMB ein so mächtiges Werkzeug ist, um die Geschichte des Universums zu verstehen. Da es Größen von Objekten enthält, zu denen wir die Entfernung kennen, können wir uns durch Messen von Winkeln ein ziemlich solides Bild von den Prozessen machen, die zur Bildung solcher Objekte führen.

2. Licht! Auch in diesem Bild habe ich ein Photon gezeichnet, das von emittiert wurde$D$, natürlich dauert es einige Zeit, bis Sie es sehen können (denken Sie daran, dass Sie bei sind$A$), aber das Universum dehnt sich in der Zwischenzeit aus, wenn Sie es schließlich erhalten, wurde seine "Länge" durch die Ausdehnung beeinflusst. Technisch gesehen wird seine Wellenlänge in unserem Beispiel auch um einen Faktor von zunehmen$2$. Es wird also röter, wenn Sie erkennen können, welches Objekt Farbe hat$D$sein Licht abgestrahlt hat (was wir wissen) und messen, in welcher Farbe es Ihnen erscheint, können Sie auch ableiten, wie stark die Expansion des Universums dieses Photon beeinflusst hat.

In diesem Fall wird die Regel erweitert, aber wir verstehen, wie, und wir können ihre Änderung zu Ihrem Vorteil nutzen.

Meiner Meinung nach, und das ist sehr unüblich, und es sollte und ich bin sicher, dass es andere Antworten geben wird, die eine konventionellere Sichtweise vermitteln, aber Sie haben den ganzen Nagel auf den Kopf getroffen, was ein gewisses Maß an Absurdität angeht die Vorstellung vom Urknall und dem Beginn der Zeit.

Was viele nicht erkennen, ist, dass sowohl Zeit als auch Größe selbst relativ sind und daher die Vorstellung, dass das Universum die Größe einer Erbse hat, absurd ist in einer Zeit, in der weder eine Erbse noch etwas, das ihr auch nur entfernt ähnelt, existiert, und wenn doch, wäre sowieso nicht sinnvoll "erbsengroß".

Wobei man sich selten darum kümmert, genaue Aussagen darüber zu treffen, dass es für das Universum bedeutet, winzig zu sein.

Was ich diese Aussagen so interpretiere, ist, dass die Verteilung der Räume innerhalb des Universums insofern anders war, als der Raum innerhalb der Teilchen im Vergleich zum Raum zwischen den Teilchen im Verhältnis zum Gesamtraum viel größer war als jetzt .

Aber die Vorstellung, dass das Meter damals viel mit dem Meter von heute zu tun hatte, ist absurd.

Was wir tun können , ist, eine aussagekräftige Vorstellung davon zu bekommen, was wir mit Expansion meinen, indem wir eine Aussage der folgenden Form verwenden: „Die Verteilung des Raums in der Materie verschiebt sich so, dass der Anteil des Raums, der in Partikeln enthalten ist, im Laufe der Zeit relativ zu dem Anteil von abnimmt Gesamtraum, der sich zwischen Teilchen befindet."

Darüber hinaus sollte man auch auf die andere Dimension der Trennung achten – die Zeit, die stärker dazu geeignet ist, die Vorstellung vom Urknall ad absurdum zu führen.

Gemäß einigen unserer Grundmodelle (wenn ich später die Referenz finde, die von John Baez stammt, werde ich sie hinzufügen - im Moment kann ich diese Diskussion eines Buches von Roger Penrose finden, das über die Zeit vor dem Urknall spekuliert), wenn Wir betrachten die Bewegung, während wir uns dem Urknall nähern, rückwärts gehend, wird jede Bewegung schneller und schneller und wird am Anfang der Zeit zu einer Singularität. Baez sprach davon, dass dies eine Singularität sei, und wenn ich mich recht erinnere, möglicherweise ein Mangel unserer Modelle. Aber was er in dem von ihm geschriebenen Blog nicht verstanden hat (und ich habe auch keinen prominenten Physiker gesehen), ist, dass dies, wenn es stimmt, bedeutet, dass der Urknall nicht unbedingt der Beginn des Universums ist.

Wenn sich die Bewegung einer unendlichen Geschwindigkeit nähert, können Dinge unendlich schnell passieren - unendlich viele Dinge können in kürzester Zeit passieren. Mit diesem Wissen sagt die Theorie des Urknalls wahrheitsgemäß nur, dass unser Zeitbegriff vor rund 13 Milliarden Jahren zusammenbricht, aber man kann jeden Moment seiner Wahl beliebig nah an den Urknall nehmen und trotzdem immer mehr Zeug finden in dem, was wir die "Momente" davor nennen, stattfand, als in den gesamten 13 Milliarden Jahren seitdem.

Es scheint daher, dass wir die Zeit nicht als linear, sondern als kreisförmig betrachten sollten. Lokal korreliert Veränderung ziemlich eindeutig mit Distanz oder Trennung, aber je weiter wir zurückblicken, desto mehr nähern wir uns einem "Ereignishorizont" analog dem Horizont eines Schwarzen Lochs, in dem es für uns schwierig wird, Ereignisse voneinander zu trennen linear ähneln sie der Zeit, wie wir sie lokal erfahren.

Wenn ich mich recht erinnere, gibt es vorläufige, aber seriöse Theorien von prominenten Physikern, die den Urknall mit unserem Auftauchen aus einem Schwarzen Loch vergleichen, und meine persönliche Meinung wäre, dass dies wahrscheinlich eine gute Analogie, wenn nicht sogar eine Beschreibung ist. Meine persönliche Meinung ist, dass der Urknall der Moment ist, in dem wir (das gesamte Universum, wie wir es kennen) als eine Ansammlung von Licht emittiert wurden, und dass wir und alles um uns herum mit Lichtgeschwindigkeit relativ zum Urknall zurückweichen. Dann ist das CMB der schwächste entfernte Überrest dieses Ereignisses, den wir sehen können.