Schließt CMB aus, dass das Universum unendlich ist?

Wie bereits diskutiert wurde, ist der Begriff Unendlichkeit mehrdeutig und bedarf der Klärung, um eine angemessene Antwort zu geben.

Nein, das CMB schließt eine Unendlichkeit der räumlichen Natur des Universums nicht aus. Der Raum kann unendlich sein, ›obwohl‹ wir den CMB in allen Richtungen in gleicher Stärke und mit insgesamt gleichen Eigenschaften sehen. Der Raum selbst ist nicht an der Erschaffung des CMB beteiligt, der CMB wurde durch die Materie in diesem Raum erschaffen.

Nein, das CMB schließt auch nicht die Unendlichkeit von Materie und Energie im Universum aus, noch beweist es, dass das Universum irgendwann begrenzt ist und mit Reflexionen arbeitet, die den Ursprung des CMB ausreichend zerstreuen würden, um es von allen scheinen zu lassen Richtungen ebenso.

Das CMB kommt aus allen Richtungen, weil wir uns innerhalb des Materieklumpens befanden, der das CMB erschaffen hat. Dieser Materieklumpen erzeugte Photonen in alle Richtungen, nicht nur nach außen gerichtet. Stattdessen erzeugten all die Hitze und Ereignisse, die zu dieser Zeit passierten, eine Flüssigkeit von Photonen von allen Punkten in dieser Wolke in alle Richtungen (statistisch gesehen), also auch in ihr eigenes Inneres . Die meisten Photonen werden natürlich nie dort ankommen, wo wir jetzt sind, weil sie woanders hin gelenkt werden. Aber einige wurden bereits genau auf den Punkt im Weltraum gerichtet, an dem wir uns heute befinden (das ist ein Punkt, der sich zum Zeitpunkt der Emission des CMB innerhalb des Bereichs befand, in dem der CMB stattfand; ob dieser Punkt heute noch innerhalb des besagten Bereichs liegt ist eher eine Frage der Referenz).

Einige dieser Photonen waren uns zu Beginn ihrer Reise sehr nahe, vielleicht nur einige Lichtjahre entfernt, also sollten sie erst einige Jahre später dort angekommen sein, wo wir jetzt sind, also sollten wir sie heute nicht sehen können. Aber der Weltraum hat sie mitgenommen, als er sich ausdehnte (das ist die Idee der Weltraumausdehnung: Er nimmt alles mit, auch Photonen). Diese Expansion reduzierte auch die Energie und Frequenz der Photonen, indem auch ihre Wellenlängen erweitert wurden. Aus diesem Grund sehen wir heute die ursprünglich hochenergetischen Gammastrahlen-Photonen als bloße Infrarot-Photonen, die extrem schwer zu erkennen sind.

Mit der Emission dieser Photonen wurde ein Wettlauf zwischen den sich mit Lichtgeschwindigkeit auf uns zubewegenden Photonen und der Ausdehnung des Weltraums selbst begonnen. Wären sie etwas weiter weg gewesen, hätte die Expansion gewonnen und diese Photonen würden uns nie erreichen. Was wir heute sehen, sind genau die Photonen, die in der Sphäre um uns herum gestartet wurden, die genau den richtigen Abstand zu uns hatten, damit diese Photonen heute dieses Rennen gewinnen. Morgen werden wir die Photonen sehen, die in der etwas größeren und damit weiter entfernten Sphäre um uns herum emittiert wurden.

Das beigefügte Diagramm zeigt diese Erweiterung. Wir befinden uns im schwarzen Fleck, der grüne Ring ist die Kugel, die die Photonen emittiert hat, die wir heute sehen, die Dreiecke sind die Photonen, die direkt auf uns zufliegen. Sie ändern ihre Farbe im Laufe der Zeit, um ihre Wellenlängenänderung anzuzeigen. Wenn sie am schwarzen Fleck ankommen, sind sie dunkelrot, um Infrarot anzuzeigen.

Also nein, es ist kein Springen notwendig, um unsere Beobachtungen zu erklären. Die Photonen sind seit etwa 13,8 Milliarden Jahren unterwegs, aber der grüne Ring, der sie emittiert hat, ist jetzt viel weiter entfernt als nur 13,8 Lichtjahre, und sie waren viel näher als die 13,8 Lichtjahre, als sie emittiert wurden.

Der Materieklumpen, der das CMB erzeugt hat, kann unendlich sein oder nicht, wir würden es nicht wissen, zumindest nicht, wenn wir uns das CMB ansehen. Die Diagramme zeigen es als Kreis endlicher Größe und wir befinden uns nicht zu nah an der Grenze (andernfalls würden wir einen Unterschied im CMB in verschiedenen Richtungen sehen). Aber der Kreis könnte ein unendliches Feld solcher Materie sein, das durch das sich ausdehnende Universum ausgedehnt wird. Wir würden genau das gleiche CMB sehen.

Das alles bedeutet nicht, dass das Universum tatsächlich unendlich ist. Es heißt nur, dass dies nicht anhand des CMB festgestellt werden kann.

Es könnte interessant sein zu erwähnen, dass unser gesamtes beobachtbares Universum, alle Photonen, die auf der Erde ankommen, innerhalb des expandierenden grünen Kreises emittiert werden . Alles, was direkt außerhalb davon emittiert wird, wird uns in Zukunft erreichen (aber wirklich nur ein bisschen mehr Schichten werden dies tun, weil sie zusammen mit dem Raum zu immensen Ausmaßen erweitert wurden), und alles, was weit genug außerhalb des grünen Rings liegt, gewinnt nicht Rennen gegen die Expansion und werden uns nie erreichen. Aus diesem Grund nennen wir die Mikrowellenphotonen, die wir sehen, einen ›Hintergrund‹ (das B in CMB).

Es gibt ein paar Dinge zu klären:

1. Das Universum ist nicht unendlich alt, der Urknall geschah vor 13,8 Milliarden Jahren

2. Das Universum mag unendlich groß sein, aber wir meinen damit, dass das Universum praktisch endlos ist

Es gibt zwei Möglichkeiten zu sagen, ob etwas (unser Universum zum Beispiel) unendlich ist:

1. unendliche räumliche Ausdehnung (oder unendliche 4D-Ausdehnung in unserem Universum), was bedeutet, dass es sich (z. B. als Kugel in 3D) unendlich ausdehnt, sodass seine Achsen unendlich lang wären, was bedeutet, dass es eine unbegrenzte räumliche Ausdehnung hat

2. unendlich bedeutet endlos, das heißt, Sie können ewig im Weltraum reisen, ohne an den Rand zu stoßen (den es in unserem Universum möglicherweise nicht gibt)

Jetzt in unserem Universum ist der Fall möglicherweise 2., unendlich, dh endlos, Sie können im Weltraum reisen, ohne für immer an den Rand zu stoßen.

Nun ist das gute Beispiel die Erdoberfläche für eine Ameise. Die Ameise kann ewig auf der Erdoberfläche reisen, ohne auf ein Ende zu stoßen, es gibt kein Ende des Straßenschilds. Bedeutet dies, dass die Erde eine unendliche räumliche Ausdehnung im Weltraum hat? Nein. Die Erde hat eine begrenzte räumliche Ausdehnung im Weltraum (man könnte die Erde zum Beispiel in einen Würfel stellen/begrenzen).

Doch die Erde ist unendlich für die Ameise (die das Gesamtbild nicht versteht), die nur in 2D auf der Oberfläche lebt.

Analog ist das Universum für uns, die wir im 3D-Raum leben, unendlich, was bedeutet, dass wir unendlich reisen können, ohne an den Rand zu stoßen.

Bedeutet dies, dass das Universum unendlich alt ist (in 4D in beide Richtungen, zeitlich zurück und vorwärts)? NEIN.

Analog ist das Universum in 4D begrenzt, so dass die Dimension der Zeit in eine Richtung begrenzt ist, zurück zum Urknall, und es macht keinen Sinn, vor dem Urknall zurückzugehen, es gibt kein vor dem Urknall Knall.

Es ist sehr wichtig zu verstehen, dass die Unendlichkeit (in diesem Fall die Unendlichkeit) des Raums keine unendliche Zeit erfordert.

Basierend auf den Kommentaren stellt sich eher die Frage, warum wir den CMB sehen, wenn das Universum unendlich groß ist und sich die gesamte Strahlung verdünnt hat.

Nun könnten einige Leute Sie verwirren, indem sie Fragen stellen wie "Warum ist der Nachthimmel dann nicht dunkel?"

Es kommt alles auf die Zeitdimension zurück. Der Grund, warum wir immer noch Licht von anderen Galaxien kommen sehen und wir das CMB sehen, ist, dass das Universum nicht unendlich alt ist. Das Universum ist nach unserer derzeit akzeptierten Theorie, dem SM, 13,8 Milliarden Jahre alt.

Um das zu haben, was Sie vorschlagen, dass die CMB-Strahlung vollständig verdünnt ist (und analog der Nachthimmel dunkel ist), müsste das Universum unendlich alt sein, was bedeutet, dass das Universum für eine unendliche Zeit existiert hätte.

Dies ist nicht der Fall, CMB, Strahlung, genau wie andere Photonen (wie sichtbare) kommen aus allen Richtungen im Universum, und die weiteste, die wir sehen, könnte vor nur 13,8 Milliarden Jahren emittiert worden sein (aber auch dies ist für das ganze Universum, nicht nur für das Beobachtbare).

Wenn wir keine CMB-Strahlung sehen würden (und auch keine sichtbaren Photonen aus Galaxien), könnte das zwei Dinge bedeuten:

1. Das Universum existiert seit unendlicher Zeit

2. die Expansionsrate hat eine bestimmte Grenze überschritten, wo jede andere Galaxie so weit entfernt ist, dass keine Photonen (nicht sichtbar, noch CMB) uns jemals erreichen werden