Astronomija

Kodėl stebima Visata yra didesnė, nei rodo jos amžius?

Kodėl stebima Visata yra didesnė, nei rodo jos amžius?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Manoma, kad Visatos amžius yra 13,8 milijardo metų, o dabartinė teorija teigia, kad niekas negali viršyti šviesos greičio, o tai gali padaryti neteisingą išvadą, kad Visatos spindulys negali būti didesnis nei 13,8 milijardo šviesos metų.

Vikipedija šią klaidingą nuomonę nagrinėja taip:

Šis samprotavimas būtų prasmingas tik tuo atveju, jei plokščia, statiška Minkowskio erdvėlaikio samprata pagal specialų reliatyvumą būtų teisinga. Tikrojoje Visatoje erdvėlaikis yra išlenktas taip, kad atitiktų erdvės išsiplėtimą, ką įrodo Hablo dėsnis. Atstumai, gauti kaip šviesos greitis, padauginti iš kosmologinio laiko intervalo, neturi tiesioginės fizinės reikšmės. → Nedas Wrightas, „Kodėl nedidelis kelionės laiko atstumas neturėtų būti naudojamas pranešimuose spaudai“

Tai man neaišku, ir jei neturiu mokslų ar matematikos žinių už vidurinės mokyklos, tolesnis Hablo dėsnio skaitymas taip pat nepadeda.

Vienas pasauliečių paaiškinimas, kurį mačiau, siūlo paaiškinimą, kad pati Visata nėra saistoma tų pačių dėsnių kaip ir daiktai per tai. Tai būtų prasminga - kiek tai įmanoma - tačiau aukščiau pateikta citata ("Atstumai, gauti šviesos greičiui padauginus iš kosmologinio laiko intervalo, neturi tiesioginės fizinės reikšmės") atrodo labiau bendro pobūdžio.

Ar kas nors gali pasiūlyti (ar nukreipti mane) gerą pasauliečio paaiškinimą?


Lengviausias paaiškinimas, kodėl maksimalus matomas atstumas yra ne tik šviesos greičio ir visatos amžiaus sandauga, yra ta, kad visata yra nestatiška.

Skirtingi dalykai (t. Y. Materija ir tamsioji energija) daro skirtingą poveikį visatos koordinatėms, o jų įtaka laikui bėgant gali kisti.

Geras viso to atspirties taškas yra analizuoti Hablo parametrą, kuris mums suteikia Hablo konstantą bet kuriame praeities ar ateities taške, atsižvelgiant į tai, kad galime išmatuoti, kas yra visata. šiuo metu Padaryta iš:

$$ H (a) = H_ {0} sqrt { frac { Omega_ {m, 0}} {a ^ {3}} + frac { Omega _ { gama, 0}} {a ^ {4 }} + frac { Omega_ {k, 0}} {a ^ {2}} + Omega _ { Lambda, 0}} $$, kur prenumeratos $ m $, $ gamma $, $ k $ ir $ Lambda $ ant $ Omega $ nurodo medžiagos (tamsios ir barioninės), spinduliuotės (fotonai ir kitos reliatyvistinės dalelės), kreivumo (tai pasireiškia tik tuo atveju, jei visata visame pasaulyje nukrypsta nuo erdvinės plokščiosios vietos) tankio parametrų; įrodymai rodo, kad ji atitinka plokščią), o galiausiai tamsi energija (kuri, kaip pastebėsite, tebėra a pastovus nepriklausomai nuo to, kaip suveikia visatos dinamika). Taip pat turėčiau pabrėžti, kad $ 0 $ indekso žymėjimas reiškia išmatuotą šiandien.

$ A $ aukščiau esančiame Hablo parametre vadinamas mastelio koeficientu, kuris šiandien yra lygus 1 ir visatos pradžioje nulis. Kodėl įvairūs komponentai skiriasi naudojant $ a $? Na, viskas priklauso nuo to, kas atsitiks, kai padidinsite dėžutės, kurioje yra daiktai, dydį. Jei turite kilogramą medžiagos kubo viduje, kurio ilgis 1 metras šone, ir padidinsite kiekvieną pusę iki 2 metrų, kas nutiks medžiagos tankiui šio naujojo kubo viduje? Jis sumažėja 8 kartus (arba 2 USD ^ {3} $). Dėl radiacijos gaunamas panašus dalelių skaičiaus tankis joje $ a ^ {3} $, taip pat papildomas koeficientas $ a $, nes jos bangos ilgis ištemptas su dėžutės dydžiu, suteikiant mums $ a ^ {4} $. Tamsios energijos tankis išlieka pastovus atliekant tą patį minties eksperimentą.

Kadangi skirtingi komponentai keičiasi visatos koordinatės veikia skirtingai, visatos istorijoje yra atitinkamų epochų, kuriose kiekvienas komponentas dominuoja bendroje dinamikoje. Tai taip pat gana paprasta išsiaiškinti. Esant nedideliam mastui (labai anksti), svarbiausias komponentas buvo radiacija. Ankstyvą „Hubble“ parametrą būtų galima labai tiksliai suderinti pagal šią išraišką:

$$ H (a) = H_ {0} frac { sqrt { Omega _ { gamma, 0}}} {a ^ {2}} $$

Maždaug:

$$ frac { Omega_ {m, 0}} {a ^ {3}} = frac { Omega _ { gamma, 0}} {a ^ {4}} $$ $$ a = frac { Omega _ { gama, 0}} { Omega_ {m, 0}} $$ mes turime materijos ir radiacijos lygybę, ir nuo šio momento visatos dinamikoje vyrauja materija. Tai gali būti dar kartą padaryta tamsiosios materijos energijai, kurioje galima pastebėti, kad dabar mes gyvename tamsiosios energijos dominuojamoje visatos fazėje. Vienas prognozavimas gyventi tokioje fazėje yra pagreitis visatos koordinačių - tai patvirtinta (žr. 2011 m. Nobelio fizikos premiją).

Taigi, matote, būtų kiek sudėtingiau rasti atstumą iki kosmologinio horizonto, o ne tik padauginti šviesos greitį iš visatos amžiaus. Tiesą sakant, jei norite rasti šį atstumą (oficialiai vadinamą artėjančiu atstumu iki kosminio horizonto), turėtumėte atlikti šį integralą:

$$ D_ {h} = frac {c} {H_ {0}} int_ {0} ^ {z_ {e}} frac { mathrm {d} z} { sqrt { Omega_ {m, 0 } (1 + z) ^ {3} + Omega _ { Lambda}}} $ $

kur emisijos raudonas poslinkis $ z_ {e} $ paprastai laikomas $ sim 1100 $, paskutinio sklaidos paviršiumi. Pasirodo, tai yra tikrasis horizontas, kurį turime stebėtojai. Kreivumas paprastai nustatomas į nulį, nes mūsų sėkmingiausias modelis rodo plokščią (arba labai beveik plokščią) visatą, o spinduliuotė čia nėra svarbi, nes ji dominuoja esant didesniam raudonam poslinkiui. Taip pat norėčiau atkreipti dėmesį į tai, kad šis ryšys yra kilęs iš Friedmanno-Lemaître'o-Robertsono-Walkerio metrikos, kuri apima kreivumą ir išsiplėtimą. To trūksta Minkowski metrikai.


Trumpai tariant: daiktai patys negali judėti greičiau, tačiau dėl visuotinio išsiplėtimo jie gali judėti greičiau nei šviesa. Kuo toliau, tuo greičiau jie praeina.


Aš tiesiog galvojau apie tai ir čia yra mano pasauliečio paaiškinimas. Įsivaizduokite, kad ant suglamžyto popieriaus lapo atsekate du taškus, taškai juda, bet jiems judant, popieriui „neglamžant“, tikrasis atstumas tarp taškų bus didesnis nei jų atstumų suma keliavo.


Visiškai nemokslinis paaiškinimas ...

Įsivaizduokite, kad visata yra balionas. Du kūnai prasideda arti vienas kito, bet ant priešingų paviršių. Išsiplėtęs balionas juos atitraukia vienas nuo kito vienodu greičiu ir tokiu greičiu, kad šviesa iš vieno jos pradiniame taške užtrunka beveik visą visatos istoriją, kad pasiektų kitą. Atstumas tarp dviejų DABAR nėra dvigubai didesnis už Visatos amžių - nes jūs negalite keliauti „per“ balioną, bet turite apeiti baliono paviršių ... 13,8 * PI milijardų šviesmečių = 43 milijardai šviesmečių.

Griežtai neteisinga, bet bent jau vengia per daug nerimauti dėl astrofizikos ir kosmologijos!


Man patinka Nedo Wrighto kosmologijos pamoka ir labai rekomenduoju, tačiau šis jo teiginys yra bent jau labai klaidinantis. Superlumininės recesijos greičio akivaizdžiai negalima susieti su erdvėlaikio kreivumu, nes jie neišnyksta nulinio kreivumo riboje (nulis energijos tankis arba nulis $ G $).

Tikroji priežastis, dėl kurios atstumai gali būti didesni nei $ c $ kartų dabartinis kosmologinis laikas yra tas, kad laikrodžiai, kuriuos naudojame kosmologiniam laikui matuoti, nėra santykinio poilsio, kaip laikrodžiai inercinėse koordinačių sistemose, bet radialiai tolsta vienas nuo kito, todėl kosmologinės koordinatės labiau panašios į polines koordinates. Jei turime vienodai paskirstytų laikrodžių šeimą, ir mes apibrėžiame $ t $ būti rodomu artimiausiu laikrodžiu ir $ x $ būti (laikrodžių skaičius tarp to paties ir pradžios) × (gretimų laikrodžių skirtumas, kai jie abu skaito tuo pačiu metu), tada $ Δx / Δt le c $ yra teisingas teiginys, jei tie laikrodžiai yra ramybės būsenoje, bet ne, jei jie juda į išorę iš bendro pradinio taško. Pastaruoju atveju paaiškėja, kad nėra viršutinės ribos $ Δx / Δt $, net ypatingame reliatyvume.

Specialiu reliatyvistiniu atveju galite galvoti apie tai dėl laiko išsiplėtimo. Jei žiūrėtumėte į du laikrodžius inercinių greičio centro koordinačių atžvilgiu, jie tam tikru greičiu juda priešingomis kryptimis $ v $. Po inercijos koordinačių laiko $ t $, jie yra inercinis koordinačių atstumas $ 2vt $ išskyrus jų užfiksuotą laiką yra mažesnis nei $ t $ koeficientu $ γ = 1 / sqrt {1-v ^ 2 / c ^ 2} $. Nuo $ γ { to} infty $ kaip $ v { to} c $, koordinačių atstumo ir laikrodžių laiko santykis taip pat eina į begalybę kaip $ v { to} c $.

Ypatingoje reliatyvumo srityje yra tendencija inercinius koordinačių laikus laikyti „tikraisiais“ laikais ir laikrodžių rodmenimis, kuriuos kažkaip iškreipia laiko išsiplėtimas, tačiau tai iš tikrųjų tik žmogaus išankstinis nusistatymas. Visata nesirūpina koordinačių sistemomis ir jai „rūpi“ atskaitos rėmai tik tuo atveju, jei juos iš tikrųjų sužadina fiziniai objektai. Realiame pasaulyje nėra natūraliai atsirandančių inercinių atskaitos rėmelių dideliais masteliais, tačiau yra natūraliai atsirandantis radialinis atskaitos rėmas, kurį suteikia vidutinis medžiagos judėjimas didelėse skalėse arba bangų frontų susikirtimo vietos iš kosminio mikrobangų fono. Natūraliausia visatos koordinačių sistema, kurią faktiškai naudoja kosmologai, remiasi tuo natūraliai atsirandančiu rėmu ir, kaip sakė Nedas Wrightas, kai tokiu būdu apibrėžiate atstumus ir laiką, atstumo ir laiko santykis $ c $ neturi ypatingos reikšmės.

(Tiesą sakant, visi trys Nedo Wrighto sakiniai yra teisingi. Bėda ta, kad, paėmus juos kartu, atrodo, kad jie reiškia, jog viršvalandinis išsiplėtimas yra susijęs su erdvėlaikio kreivumu, ir tai nėra teisinga.)


Amžius ir visatos dydis

Vienintelis „dydis“, kurį galime pastebėti, vadinamas dalelių horizontu, iš esmės kiek šviesa galėjo judėti visatos amžiuje. Taigi abu yra susiję, bet ne trivialiai. Jie priklauso nuo pastebėtų parametrų ir visatos plėtimosi dinamikos.

Parametrai nėra visiškai atskiri. Pirma, yra keli visatos amžiaus ir dydžio pažinčių būdai. Iš wiki:

Kadangi visata turi būti bent tokia sena, kaip seniausias dalykas joje, yra keletas stebėjimų, kurie nustato apatinę visatos amžiaus ribą. Tai apima šalčiausių baltųjų nykštukų temperatūrą, kuri senstant palaipsniui vėsta, ir mažiausias pagrindinės sekos žvaigždžių išjungimo taškas grupėse (mažesnės masės žvaigždės praleidžia daugiau laiko pagrindinei sekai, todėl mažiausios masės žvaigždės, išsivysčiusios nuo pagrindinės sekos, nustato minimalų amžių).

Be to, galite pridėti keletą kosmologinių parametrų į lygtį, kad gautumėte visatos amžių. Tai daro prielaidą, kad mūsų žinios apie kiekvieną parametrą yra teisingos, o tai gali būti netiesa. Tačiau dabartiniai šių parametrų matavimai duoda amžių, kuris gerai atitinka kitus metodus, pavyzdžiui, pirmiau nurodytą.

Visatos dydį galima įvertinti naudojant kosminio atstumo kopėčias: http://en.wikipedia.org/wiki/Cosmic_distance_ladder
Tai susideda iš įvairių objektų, esančių skirtingais atstumais, matavimų.

Išskyrus kelias išimtis, tiesioginiais matavimais paremti atstumai galimi tik iki maždaug tūkstančio parsekų, o tai yra kukli mūsų pačių „Galaxy“ dalis. Jei atstumas viršija tai, matai priklauso nuo fizinių prielaidų, tai yra teiginio, kad žmogus atpažįsta aptariamą objektą, o objektų klasė yra pakankamai vienalytė, kad jos narius būtų galima naudoti prasmingam atstumo įvertinimui.

Svarbu suprasti, kad mūsų visatos amžiaus ir dydžio įvertinimai priklauso nuo mūsų fizikos žinių tikslumo. Kadangi visatos dydis ir amžius priklauso nuo pagrindinės fizikos, aš to nematau kaip atvejo, kai „gyvatė įkando savo uodegą“, net jei fizika, pagrįsta visatos amžiumi ir dydžiu, nėra visiškai atskira. Pagrindinės taisyklės lemia jas abi.


Naujame dokumente teigiama, kad gyvenimas gali būti bendras visatoje, tik ne šalia mūsų

Gyvenimo pagrindai gali ir spontaniškai susirenka tinkamomis sąlygomis. Tai vadinama spontaniška karta arba abiogeneze. Žinoma, daugelis detalių mums lieka paslėpta, ir mes tiesiog nežinome, kaip tiksliai viskas įvyko.

Arba kaip dažnai tai gali atsitikti.

Pasaulio religijos, be abejo, turi skirtingas idėjas, kaip atsirado gyvenimas, ir tam, kad visa tai paaiškintų, jos pasitelkia stebuklingas įvairių antgamtinių dievybių rankas. Tačiau šie paaiškinimai, nors ir spalvingos pasakos, daugelį iš mūsų palieka nepatenkinti.

„Kaip atsirado gyvenimas“ yra vienas įtikinamiausių gyvenimo klausimų, su kuriuo mokslas nuolat kovoja.

Tomonori Totani yra vienas mokslininkas, kuriam šis klausimas atrodo patrauklus. Totani yra Tokijo universiteto astronomijos profesorius. Jis parašė naują darbą pavadinimu Gyvenimo atsiradimas infliacinėje visatoje. Jis paskelbtas Gamtos mokslinės ataskaitos.

Totani darbas labai priklauso nuo poros sampratų. Pirmasis yra didžiulis Visatos amžius ir dydis, tai, kaip ji laikui bėgant išpučiama, ir kaip tikėtina, kad įvykiai atsiras. Antrasis yra būtent RNR, kiek laiko turi būti nukleotidų grandinė, kad būtų galima „tikėtis savaime replikuojančio aktyvumo“, kaip sakoma straipsnyje.

Totani, kaip ir beveik visi abiogenezės darbai, nagrinėja pagrindinius gyvenimo Žemėje komponentus: RNR arba ribonukleino rūgštį. DNR nustato taisykles, kaip formuojasi individualios gyvybės formos, tačiau DNR yra daug sudėtingesnė nei RNR.

RNR vis dar yra sudėtingesnė pagal dydį, nei žaliavos ir molekulės, randamos kosmose, planetos ar mėnulio paviršiuje. Tačiau dėl paprastumo, palyginti su DNR, ji labiau tikėtina, kad atsiras per abiogenezę.

Taip pat yra viena evoliucijos teorija, sakanti, kad nors DNR pateikia instrukcijas organizmo sukūrimui, būtent RNR reguliuoja DNR sekų transkripciją. Tai vadinama RNR pagrįsta evoliucija, ir ji sako, kad RNR yra veikiama Darvino gamtos atrankos ir yra paveldima. Tai yra keletas RNR ir DNR analizės pagrindų.

Dviguba RNR. („Supyyyy“ / „Wikimedia“ / CC iki 4.0)

RNR yra cheminių medžiagų grandinė, žinoma kaip nukleotidai. Kai kurie tyrimai rodo, kad nukleotidų grandinė turi būti mažiausiai nuo 40 iki 100 nukleotidų, kol gali egzistuoti savaime replikuojantis elgesys, vadinamas gyvybe.

Laikui bėgant, pakankamas nukleotidų kiekis gali sudaryti grandinę, kad atitiktų šį ilgio poreikį. Tačiau kyla klausimas, ar Visatos gyvenime buvo pakankamai laiko? Na, mes čia, todėl reikia atsakyti taip, ar ne?

Bet palauk. Pasak pranešimo spaudai, kuriame paskelbtas šis naujas dokumentas, "... dabartiniai skaičiavimai rodo, kad stebuklinga visata, mūsų manymu, stebimas kosmoso tūris neturėjo būti įmanomas nuo 40 iki 100 nukleotidų.

Čia svarbiausia yra sąvoka „stebima visata“.

„Tačiau visatoje yra daugiau nei pastebima“, - sakė Totani. "Šiuolaikinėje kosmologijoje sutariama, kad visata išgyveno greitos infliacijos laikotarpį, sukeldama didžiulį išsiplėtimo regioną už horizonto, kurį galime tiesiogiai stebėti. Šios didesnės apimties įtraukimas į abiogenezės modelius labai padidina gyvenimo tikimybę."

Mūsų Visata atsirado Didžiojo sprogimo, vieno infliacijos įvykio, metu. Remiantis Totani straipsniu, mūsų Visatoje „greičiausiai yra daugiau kaip 10 ^ 100 į Saulę panašių žvaigždžių“, tuo tarpu stebimoje Visatoje yra tik apie 10 sekstilijono (10 ^ 22) žvaigždžių.

Mes žinome, kad gyvenimas įvyko bent kartą, todėl nėra abejonės, kad abiogenezė įvyko dar bent vieną kartą, net jei tikimybė yra be galo maža.

Remiantis statistika, medžiagos kiekis stebimoje Visatoje turėtų sugebėti sukurti tik RNR, kurios ilgis yra 20 nukleotidų, gerokai mažesnis nei 40–100. Tačiau dėl greitos infliacijos didžioji Visatos dalis yra nepastebima. Tai tiesiog per toli, kad nuo Didžiojo sprogimo skleidžiama šviesa mus pasiektų.

Kai kosmologai susumuoja stebimos Visatos žvaigždžių skaičių su stebimų Visatos žvaigždžių skaičiumi, gautas skaičius yra 10 ^ 100 į Saulę panašių žvaigždžių. Tai reiškia, kad žaidžiama daug daugiau materijos, o abiogeniškas pakankamai ilgų RNR grandinių sukūrimas yra ne tik galimas, bet ir tikėtinas ar net neišvengiamas.

Savo darbe profesorius Totani nurodo pagrindinius tiriamus santykius. "Čia nustatomas kiekybinis ryšys tarp mažiausio RNR ilgio / min., Reikalingo pirmajam biologiniam polimerui, ir visatos dydžio, reikalingo tikėtis tokios ilgos ir aktyvios RNR susidarymo atsitiktinai pridedant monomerų."

Ar darosi painu? Čia, tikiuosi, lengviau valdoma santrauka.

Visata yra didesnė už stebimą jos dalį ir joje greičiausiai yra 10 ^ 100 į Saulę panašių žvaigždžių. Kad abiotinės RNR sukūrimo į Žemę panašioje planetoje tikimybė būtų lygi 1 arba vienybei, minimalus nukleotidų ilgis turi būti mažesnis nei maždaug 20 nukleotidų, o tai yra daug mažiau nei iš pradžių nurodytas mažiausiai 40 nukleotidų.

Tačiau mokslininkai nemano, kad tik 20 nukleotidų ilgio RNR gali savaime daugintis, bent jau ne iš mūsų, kaip antžeminio gyvenimo stebėtojų, perspektyvos. Kaip Totani sako savo darbe: "Todėl jei ateityje bus atrasti nežemiški organizmai, kilę kitokios kilmės nei Žemėje esantys organizmai, tai reikštų nežinomą veikimo mechanizmą nukleotidų polimerizacijai daug greičiau nei atsitiktiniai statistiniai procesai".

Koks būtų tas procesas?

Kas žino, bet tai greičiausiai yra lūžio taškas, kai tikintys žmonės gali skambėti ir sakyti: „Kodėl, žinoma, Dievas“.

Totani darbas jokiu būdu nepateikė atsakymo. Tačiau, kaip ir daugybė mokslinių darbų, jis padeda išsiaiškinti klausimą ir kviečia kitus jį studijuoti.

„Kaip ir daugelį šios tyrimų srities, mane veda smalsumas ir dideli klausimai“, - sakė Totani.

"Sujungęs savo neseniai atliktą RNR chemijos tyrimą su ilga kosmologijos istorija, suprantu, kad yra tikėtinas būdas, kaip Visata turi pereiti iš abiotinės (negyvos) būsenos į biotinę. Tai jaudinanti mintis, ir aš tikiuosi, kad tyrimai gali padėti apie tai atskleisti gyvenimo ištakas “.

Šį straipsnį iš pradžių paskelbė „Universe Today“. Perskaitykite originalų straipsnį.


Visatos amžius: stebima ar visa visata?

Amžius paprastai apibrėžiamas paėmus klasikinį Didžiojo sprogimo modelį ir ekstrapoliuojant laiką atgal. Pakankamai toli praeityje, o modelis sako, kad yra vienaskaita. Amžius apibrėžiamas nuo to momento.

Tačiau nereikėtų suprasti, kad vienaskaita yra tikras dalykas. Tai taškas, kai įvyksta kažkas, ko mes ne visai suprantame. Vienas populiarus pasiūlymas, kaip spręsti singuliarumą, yra kosminė infliacija. Kosminė infliacija mažąja sekundės dalimi nustumia Visatos laiko skalę prieš Didžiojo sprogimo singuliarumą. Tačiau jo pobūdis yra toks, kad slepia viską, kas nutiko anksčiau.

Geriausias būdas man tai suprasti yra tai, kad maždaug prieš 14 milijardų metų įvyko įvykis, kuris slepia visko, kas įvyko iki to momento, pobūdį. Kitaip tariant, viskas, kas galėjo nutikti ar neįvykti prieš maždaug 14 milijardų metų, yra už mūsų stebimos visatos ribų. Gali būti, kad prieš infliaciją įvyko keletas labai įdomių dalykų, arba kad infliacija buvo tikroji mūsų visatos pradžia. Mes tiesiog nežinome.

Amžius paprastai apibrėžiamas paėmus klasikinį Didžiojo sprogimo modelį ir ekstrapoliuojant laiką atgal. Pakankamai toli praeityje, o modelis sako, kad yra vienaskaita. Amžius apibrėžiamas nuo to momento.

Tačiau nereikėtų suprasti, kad vienaskaita yra tikras dalykas. Tai taškas, kai įvyksta kažkas, ko mes ne visai suprantame. Vienas populiarus pasiūlymas, kaip spręsti singuliarumą, yra kosminė infliacija. Kosminė infliacija mažąja sekundės dalimi nustumia Visatos laiko skalę prieš Didžiojo sprogimo singuliarumą. Tačiau jo pobūdis yra toks, kad slepia viską, kas nutiko anksčiau.

Geriausias būdas man tai suprasti yra tai, kad maždaug prieš 14 milijardų metų įvyko įvykis, kuris slepia visko, kas įvyko iki to momento, pobūdį. Kitaip tariant, viskas, kas galėjo nutikti ar neįvykti prieš maždaug 14 milijardų metų, yra už mūsų stebimos visatos ribų. Gali būti, kad prieš infliaciją įvyko keletas labai įdomių dalykų, arba kad infliacija buvo tikroji mūsų visatos pradžia. Mes tiesiog nežinome.

Didžiojo sprogimo išskirtinumas kyla iš modelio be infliacijos. Infliacija keičia ankstyvąjį modelį, pašalindama tą savitumą. Galima įrodyti, kad infliacija turėjo prasidėti tam tikru momentu (ji negali būti amžina praeityje), tačiau tikslus to įvykio laikas yra paslėptas.

Infliacijos modelis vienareikšmiškai numato praeities savitumą (tai skiriasi nuo Didžiojo sprogimo, bet susijęs).

Vienas iš būdų suprasti šį praeities savitumą yra tas, kad progresuojant infliacijai, Visata tampa eksponentiškai praskiestesnė. Štai kodėl infliacija paaiškina horizonto problemą: ji savo pobūdžiu daro regioną daug didesnį už stebimą visatą beveik visiškai vienodą. Jei verčiau laiką bėgate kitu keliu ir klausiate, kaip atrodo infliacija į praeitį, atsakymą gausite, jei yra bet koks turinį visatoje iš viso infliacijos metu net vienas fotonas sukels praeities savitumą. Netgi dėl nedidelio netolygumo pačiame inflatono lauke tai sukels. Taigi jus apninka dvi galimybės:
1. Infliacija yra visiškai tiksliai sureguliuota, visiškai vienoda ir neturi jokių kitų medžiagų (įskaitant fotonus) visatoje.
2. Modelyje yra praeities singuliarumas (nežinomu laiku).

Paprastai pirmoji galimybė laikoma pakankamai absurdiška, kad būtų galima visiškai diskontuoti, paliekant praeities savitumą. Tas praeities singuliarumas turi tą pačią bendrą galimybių klasę, kaip ir Didžiojo sprogimo singuliarumas. Viena iš galimybių yra ta, kad yra nežinoma fizika, kuri išsprendžia singuliarumą. Kitas dalykas yra tai, kad įvykis įvykis nebuvo užfiksuotas paprasčiausiai ekstrapoliuojant infliaciją laiku atgal.

Dėl šios priežasties kai kurie fizikai teigia, kad infliacija neturi išspręsti tam tikras problemas, kurias ji teigia išsprendusi. Žmonių, pasisakančių už infliacijos modelius, viltis yra ta, kad netikrumą dėl to, kaip prasidėjo infliacija, yra kažkaip lengviau paaiškinti nei Didžiojo sprogimo singuliarumą. Tai nėra įrodyta, tačiau iš esmės yra pagrįsta: įvykis, kuris pradėjo infliaciją, turėjo įvykti daug mažesniame erdvės regione, tikėdamasis, kad lengviau sugalvoti fizinį procesą, kuris tai padarys. Vis dėlto šiuo metu būtent spekuliacija paaiškintų Inflation praeities išskirtinumą.

Infliacijos modelis vienareikšmiškai numato praeities savitumą (tai skiriasi nuo Didžiojo sprogimo, bet susijęs).

Vienas iš būdų suprasti šį praeities savitumą yra tas, kad progresuojant infliacijai, Visata tampa eksponentiškai praskiestesnė. Štai kodėl infliacija paaiškina horizonto problemą: ji savo pobūdžiu daro regioną daug didesnį už stebimą visatą beveik visiškai vienodą. Jei verčiau laiką bėgate kitu keliu ir klausiate, kaip atrodo infliacija į praeitį, atsakymą gausite, jei yra bet koks turinį visatoje iš viso infliacijos metu net vienas fotonas sukels praeities savitumą. Netgi dėl nedidelio netolygumo pačiame inflatono lauke tai sukels. Taigi jus apninka dvi galimybės:
1. Infliacija yra visiškai tiksliai sureguliuota, visiškai vienoda ir neturi jokių kitų medžiagų (įskaitant fotonus) visatoje.
2. Modelyje yra praeities singuliarumas (nežinomu laiku).

Paprastai pirmoji galimybė laikoma pakankamai absurdiška, kad būtų galima visiškai diskontuoti, paliekant praeities savitumą. Tas praeities singuliarumas turi tą pačią bendrą galimybių klasę, kaip ir Didžiojo sprogimo singuliarumas. Viena iš galimybių yra ta, kad yra nežinoma fizika, kuri išsprendžia singuliarumą. Kitas dalykas yra tai, kad įvykis įvykis nebuvo užfiksuotas paprasčiausiai ekstrapoliuojant infliaciją laiku atgal.

Dėl šios priežasties kai kurie fizikai teigia, kad infliacija neturi išspręsti tam tikras problemas, kurias ji teigia išsprendusi. Žmonių, pasisakančių už infliacijos modelius, viltis yra ta, kad netikrumą dėl to, kaip prasidėjo infliacija, yra kažkaip lengviau paaiškinti nei Didžiojo sprogimo singuliarumą. Tai nėra įrodyta, tačiau iš esmės yra pagrįsta: įvykis, kuris pradėjo infliaciją, turėjo įvykti daug mažesniame erdvės regione, tikėdamasis, kad lengviau sugalvoti fizinį procesą, kuris tai padarys. Vis dėlto šiuo metu būtent spekuliacija paaiškintų Inflation praeities išskirtinumą.


Kaip stebima visata gali būti didesnė už visatos amžių?

Aš skaičiau Vikipedijos straipsnį apie visatą ir jame nurodomi du dalykai, kurie man atrodo prieštaringi.

Stebimos visatos spindulys yra 47 milijardai šviesos metų.

Visatos amžius yra 13,7 milijardo metų.

Kaip mes stebime dalykus, įvykusius daugiau nei prieš 13,7 milijardo metų? Čia & # x27s puslapis:

Visata plečiasi.

Tolimiausias dalykas, kurį galime pamatyti, yra kosminis mikrobangų fonas. Jos šviesa nukeliavo 13,7 milijardo šviesmečių, kad patektų į mus. Tačiau tą šviesą skleidusi medžiaga nuo mūsų dabar yra 45 milijardai šviesmečių. Taip yra todėl, kad metrinis erdvės išsiplėtimas gali sukelti atstumą tarp dviejų objektų, didėjantį daugiau nei 299 792 458 metrais per sekundę.

Kaip sakė kiti, tai yra pats erdvės išsiplėtimas - tai sąvoka, kurią tikrai sunku suvokti, jei niekada nelaikėte bendrosios reliatyvumo klasės (aš per paskutinius 3 mokiausi klasėje, kuri mokėjo GR maždaug tiek savaičių ir aš to tikrai nesuprantu)

jis plečiasi pagreitintu greičiu. taigi tai nėra nuolatinis rodiklis

Tai būtų tiesa, net jei tai būtų pastovi norma. Reikalinga tik tai, kad objektas atitoltų nuo mūsų, o šviesai čia patekus, jis bus tolesnis už jo šviesos atstumą.

Profesoriaus Jimo Al-Khalili žodžiais tariant, & quot; Niekas juda per erdvę greičiau nei šviesa, tačiau pati erdvė gali išsitiesti bet kokiu greičiu. & Quot

Reikalas tas, kad kai objektas juda lėčiau (negalima palyginti su šviesa), mūsų klasikinis fizikos modelis veikia gana gerai. Tačiau Einšteiną išgarsino tai, kad patyrus didesnį greitį (panašų į šviesos greitį), laikas iš tikrųjų suvokiamas skirtingai. Ir ne šališku & quot; Manau, kad laikas eina greičiau & quot suvokimas, bet jis iš tikrųjų suspaudžia jus kartu su atstumais. Taigi kuo greičiau einate, tuo trumpesni atstumai, kuriuos matote, ir tuo mažiau laiko jis praeina, todėl daroma prielaida, kad jei jums pavyks pasiekti šviesos greitį (tai būtų neįmanoma su tokiu modeliu, nes mes taptume begalinės masės objektu) ) nepastebėsite, nes laikas jums nebūtų praėjęs. Štai kaip visata gali senėti lėčiau, nei yra & quot; realiai & quot; (nors ši samprata verčia abejoti tuo & quot; realiai & quot).


Kiek atomų Visatoje?

Kai pagalvoji, kad toks taškas yra šis. yra apytiksliai 125 milijonai atomų, jūs tikitės, kad bendras stebimos Visatos atomų skaičius iš tiesų bus labai didelis. Patikėkite ar ne, mokslininkai stengėsi įvertinti, kokia gali būti ši suma.

Jų sugalvotas atsakymas buvo tarp 10 78 ir 10 82. Atminkite, kad maži skaičiai rodo, kiek nulių eina po 1.

Taip, tai labai dideli skaičiai, bet ką daryti tiems, kurie žengia žingsnį toliau. Aš tau pažadėjau tokį, kuris iš tikrųjų buvo per didelis, kad tilptų į Visatą. Na, skaityk toliau.


Visata gali būti didesnė ir senesnė, nei tikėtasi

Projektas, kuriuo siekiama sukurti lengvesnį kosminių atstumų matavimo būdą, vietoj to pateikė stebėtinų įrodymų, kad mūsų didžioji ir senovės visata gali būti dar didesnė ir senesnė, nei manyta anksčiau.

Jei tai bus netikslu, išvadą būtų sunku susieti su dabartiniu mąstymu apie visatos raidą, sakė vienas mokslininkas.

Vašingtono Carnegie institute „Alceste Bonanos“ vadovaujama komanda nustatė, kad „TriangulumGalaxy“, taip pat žinomas kaip M33, yra maždaug 15 procentų toliau nuo mūsų pačių Paukščių Tako, nei buvo apskaičiuota anksčiau.

Thefinding, kuris bus išsamiai aprašytas būsimame leidinyje Astrofizikos žurnalas, rodo, kad Hablo konstanta - skaičius, kuris matuoja Visatos išsiplėtimo greitį ir amžių, iš tikrųjų yra 15 procentų mažesnis nei nustatyta kituose tyrimuose.

Šiuo metu dauguma astronomų sutaria, kad Hablo konstantos vertė yra maždaug 71 kilometras per sekundę megaparsekui (megaparsekas yra 3,2 milijono šviesmečių). Jei ši vertė būtų mažesnė 15 procentų, visata būtų senesnė ir didesnė, taip pat ši suma.

Mokslininkai dabar mano, kad visata yra apie 13,7 milijardo metų senumo (ši figūra atrodė tvirta nuo 2003 m., Remiantis Didžiojo sprogimo likučių radiacijos matavimais) ir apie 156 mlrd.

Naujas atradimas reiškia, kad visata yra maždaug 15,8 milijardo metų senumo ir apie 180 milijardų šviesmečių pločio.

Naujas kelias matuoti atstumą

Tyrėjai padarė savo stebinančią išvadą naudodami naują metodą, kurį jie sugalvojo apskaičiuoti tarpgalaktinius atstumus, kuris, jų teigimu, yra tikslus ir reikalauja mažiau žingsnių nei standartiniai metodai.

„Norėjosi savarankiško atstumo matavimo - vieno žingsnio, kuris vieną dieną padės matuoti tamsumą ir kitus dalykus“, - sakė tyrimo grupės narys Krzysztofas ​​Stanekas iš Ohio valstybinio universiteto.

Naująjį metodą reikėjo sukurti 10 metų ir jis rėmėsi optiniais ir infraraudonųjų spindulių matavimais, surinktais iš viso pasaulio teleskopų. Tyrėjai apžvelgė abiarinę žvaigždžių sistemą M33, kur žvaigždės užtemdo viena kitą kas penkias dienas. Skirtingai nuo pavienių žvaigždžių, porų žvaigždžių masę galima tiksliai apskaičiuoti pagal jų judesius. Turėdami žinių apie žvaigždžių masę, tyrėjai galėjo apskaičiuoti jų tikrąjį šviesumą arba ryškumą, jei jie būtų šalia.

Skirtumas tarp tikrojo ir stebimo ryškumo suteikia atstumą tarp žvaigždžių ir Žemės. Komandos rezultatai parodė, kad žvaigždės buvo nutolusios maždaug 3 milijonus šviesmečių nuo Žemės - arba maždaug pusė milijono šviesmečių toliau, nei būtų galima tikėtis naudojant visuotinai priimtą Hablo konstanta.

'Nėra neįmanoma'

Astronomijos profesorius ir „CaseWestern Reserve“ fizikos katedros pirmininkas LawrenceKraussas, nedalyvavęs tyrime, teigė, kad būtų sunku pritaikyti labai sumažintos Hablo konstantos idėją.

„Šiuo metu„ Thingsfit “labai tinka mažo 70-ies metų Hablo konstantai“, - interviu telefonu sakė Kraussas. "Tai labai gerai atitinka pasaulinių klasterių amžių, nes mes juos nustatėme, ir Visatos amžių. Sunku, nors ir ne neįmanoma, pakeisti dalykus 15 procentų."

Stanekas teigė, kad jo komanda planuoja tęsti savo išvadas atlikdama atstumų matavimus kitai dvinarių žvaigždžių sistemai M33 arba ieškoti dvejetainės sistemos kitoje galaktikoje, galbūt Andromedoje.


Astronomijoje buvome tiesiog įsitraukę į naują amžių

This past fall, a paper was published by a team from the University of Nottingham that claimed our universe harbors two trillion galaxies – ten times more than the previously calculated two hundred billion. But what’s the big deal? And how did we get the number so wrong to begin with?

The findings are pretty significant, although not for the reasons that many people think…

First off, many publications misinterpreted the findings, which is pretty easy to do if you’re not well-versed in cosmology. One article from the Independent went as far as to claim the findings meant the universe was much larger than previously thought. When cosmologists and astrophysicists talk about the universe, what they really mean is the bit of the universe that we can see right now. Only so much light has been able to reach us since the big bang. We call the edge of this light the cosmic horizon. Beyond that? We don’t really know what’s beyond that, but we’re pretty sure that the universe extends toli beyond that. But the observable bit of the universe? That’s not going to get bigger anytime soon. In fact, most models predict that the observable universe is going to get smaller as time goes on, as the expansion velocity of galaxies accelerates beyond the speed of light.

And those extra galaxies that we had not counted? They aren’t what we might think of as galaxies in the more modern universe. When I think of a galaxy, I think of the whirlpools of solar systems and interstellar gas, such as our own Milky Way galaxy, or the neighboring Andromeda. But galaxies can be incredibly small. Take, for example, the small satellites to our galaxy. Some of these galaxies can have only tens of millions of stars, and look more like a clump than a spiral with arms. Near the beginning of time, many smaller galaxies existed that hadn’t yet collided to form the massive clouds of star we see today. There isn’t anymore stuff in the universe, it’s just distributed differently than we thought.

Skelbimas

Skelbimas

So why was the answer so wrong? Well, the best way that we can see galaxies at the beginning of the universe is with the Hubble telescope. Getting some of our deepest views into the universe can take exposure times of days. It’s really hard to get pictures of early galaxies. So right now, the technology just isn’t there. But in 2018, NASA plans to launch the James Webb Space telescope, a much more powerful successor to the Hubble. This telescope will allow us to probe the early universe, view some of the dimmest galaxies, and even take a peek at a few exoplanets. There’s a lot of stuff out there to study, and as telescope technology advances, we’ll get to see more and more of the universe that we live in.


Universe age = size?

The matomas universe is only 10 billion light years across. But there is no reason that there can't be space beyond the distance we can see.

#3 Larry F

#4 Mike K

Vendor - Celestial Teapot Designs

I think the currently accepted number is something like 13.7 billion years, and Jarad is correct the universe may be much larger than 13 billion light years across, but there hasn't been enough time for light from that far away to reach us yet.

It would be interesting to come back in a billion years and re-examine areas of sky where we currently see the most distant visible galaxies, looking to see if new ones have appeared that are even farther away.

And, if space is a closed shape with a finite size, one day we may be able to look out and see OURSELVES far in the past, as the light might have made it all the way around the universe and back to us.

#5 Mike Casey

#6 Mike K

Vendor - Celestial Teapot Designs

#7 HiggsBoson

400,000 years later some 13.3 Billion years ago. Theory suggest that the universe was opaque and at a temperature of 3000K. Our observations of the CMB correspond to a temperature of

3K due to cosmological red shifting as predicted by General Relativity. This suggest that the universe has expanded by a factor of 1000 since emitting the CMB.

I conclude that the universe much be much larger than 27 Billion Light-years across. The problem is not linear so it is not as simple as multipling 27 billion by 1000.

Universe Measured: We're 156 Billion Light-years Wide!
By Robert Roy Britt
Senior Science Writer
posted: 06:30 am ET
24 May 2004

Stretching reality
The universe is about 13.7 billion years old. Light reaching us from the earliest known galaxies has been travelling, therefore, for more than 13 billion years. So one might assume that the radius of the universe is 13.7 billion light-years and that the whole shebang is double that, or 27.4 billion light-years wide.

But the universe has been expanding ever since the beginning of time, when theorists believe it all sprang forth from an infinitely dense point in a Big Bang.

"All the distance covered by the light in the early universe gets increased by the expansion of the universe," explains Neil Cornish, an astrophysicist at Montana State University. "Think of it like compound interest."

Need a visual? Imagine the universe just a million years after it was born, Cornish suggests. A batch of light travels for a year, covering one light-year. "At that time, the universe was about 1,000 times smaller than it is today," he said. "Thus, that one light-year has now stretched to become 1,000 light-years."

All the pieces add up to 78 billion-light-years. The light has not traveled that far, but "the starting point of a photon reaching us today after travelling for 13.7 billion years is now 78 billion light-years away," Cornish said. That would be the radius of the universe, and twice that -- 156 billion light-years -- is the diameter. That's based on a view going 90 percent of the way back in time, so it might be slightly larger.

"It can be thought of as a spherical diameter is the usual sense," Cornish added comfortingly.

Additionally, if the universe was opaque prior to emitting the CMB, then I will not be able to see farther away than this. Ever!

It is also true that there exist a point before the CMB where visible light has been red shifted out of the visible range due to the expansion of space. This light can only be seen in the Infrared. This is the reason the James Webb Telescope is optimized for IR.

#8 matt

Uh, no Michael. That "point" is much closer to us. When you talk of redshifts above 1, which is relatively close in cosmological terms, you already have a lot of "visible" wavelengths "infra"redshifted, and most of the visible light spectra you get show lines which are normally in the ultra-violet.

And before the CMB, space was opaque to all radiation, not just light visible to out eyes.

#9 marxy

#10 Dave Mason

I was under the impression that there are already parts of the universe moving away from us at an apparent greater than light speed due to the expansion of the universe. The expansion figure I heard was 70km/s per megaparsec of space. At some certain distance away, the universe's expansion appears to be faster than light as the space between there and here expands, and therefore the light from areas beyond there will never reach us, regardless of time spent waiting. This appears to suggest to me that the things we see in the universe will eventually get less as more of it expands past the point of apparent light speed. Maybe I got it all wrong though!

#11 Qkslvr

We can see light some 13B yr's old in all directions, But in that time, space between mass has expanded iirc by a factor of about 15-20 (z, Redshift). The mass itself isn't moving all that fast, but the space between is expanding at a pretty good clip. According to the above text the visible universe is about 156B light years across.

The CMB shows by redshift to have expanded by z

1,100. So the physical Universe has to be bigger than the 156 Bly we can see. ie the farthest galaxies have a z of about 15-20, while the CMB's is

Matt, If I follow what you're saying, expansion faster than light speed if it happened, had to happen before the Universe cleared, if expansion happened faster than light speed after that time, the cmb would be beyond the edge of the visible (EM Radiation) universe, and we'd never see it.

#12 JCampbell

#13 Qkslvr

How can the universe even have a diameter? Wouldn't that imply an edge?

The visible Universe has an edge, and I think it's reasonable to say the space enclosed by the cmb has an edge, We can't see beyond the cmb, and so far don't know if it's finite or infinite beyond that point.

If you could only see a short distance into the plasma before clearing, say 100'. I think it's reasonable to say the cmb we see is the same 200' diameter sphere inflated to it's current size. If our space represents a mear 200' diameter sphere of early plasma, imagining that plasma might have been solar system or galaxtic in size the amount of Universe beyound the cmb would be very very large even if finite.

#14 llanitedave

As I understand it, space can expand at faster than light speed. However, objects moving per space must travel at less than light speed.

This implies to me, among other things, that space is actually a viscous medium, in certain respects, and can apply drag to objects that are moving fast enough.

#15 Qkslvr

As I understand it, space can expand at faster than light speed. However, objects moving per space must travel at less than light speed.

I know there are some energetic events that are ejecting jupiter sized chunks of mass at a lot of nines % speed of light (.99999. ), If we can find single jets at that speed, what if we find one that has 2 opposite jets at that speed? That'd be just under twice the speed of light between the 2 ends.

I'm not sure if there's any point of view that's allowed to exceeds C in special relativity is there?

#16 matt

Matt, If I follow what you're saying, expansion faster than light speed if it happened, had to happen before the Universe cleared, if expansion happened faster than light speed after that time, the cmb would be beyond the edge of the visible (EM Radiation) universe, and we'd never see it.

Well, in the fractions of a second after the big bang, the universe expanded faster than c. It was called inflation (I was not there, but smart people agree on that), but that has little to do with it.

The CMB was emitted everywhere at the same time it permeates the universe, it does not just lie on the edge of what we perceive as the visible universe. I might try an analogy: the universe is a volume of gas in a tank of some sort. If you expand the tank's volume, the gas will cool as a result of the lowered pressure, and everywhere at once.

#17 matt

I know there are some energetic events that are ejecting jupiter sized chunks of mass at a lot of nines % speed of light (.99999. ), If we can find single jets at that speed, what if we find one that has 2 opposite jets at that speed? That'd be just under twice the speed of light between the 2 ends.

I'm not sure if there's any point of view that's allowed to exceeds C in special relativity is there?

#18 Qkslvr


Matt, If I follow what you're saying, expansion faster than light speed if it happened, had to happen before the Universe cleared, if expansion happened faster than light speed after that time, the cmb would be beyond the edge of the visible (EM Radiation) universe, and we'd never see it.

Well, in the fractions of a second after the big bang, the universe expanded faster than c. It was called inflation (I was not there, but smart people agree on that), but that has little to do with it.

The CMB was emitted everywhere at the same time it permeates the universe, it does not just lie on the edge of what we perceive as the visible universe. I might try an analogy: the universe is a volume of gas in a tank of some sort. If you expand the tank's volume, the gas will cool as a result of the lowered pressure, and everywhere at once.


I agree, but when it goes from opaque to clear at t=0, When t = 1 year, disregarding expansion you can only see 1 light year in each direction, and what you see is the plasma expanding away from you, and redshifting, 13 some billion years later we have the cmb. The decoupled light for however far we could see into the plasma, is the cmb.

#19 Qkslvr


I know there are some energetic events that are ejecting jupiter sized chunks of mass at a lot of nines % speed of light (.99999. ), If we can find single jets at that speed, what if we find one that has 2 opposite jets at that speed? That'd be just under twice the speed of light between the 2 ends.

I'm not sure if there's any point of view that's allowed to exceeds C in special relativity is there?

What does the third guy watching from a far but about in the middle see?

#20 sergius64


I know there are some energetic events that are ejecting jupiter sized chunks of mass at a lot of nines % speed of light (.99999. ), If we can find single jets at that speed, what if we find one that has 2 opposite jets at that speed? That'd be just under twice the speed of light between the 2 ends.

I'm not sure if there's any point of view that's allowed to exceeds C in special relativity is there?

What does the third guy watching from a far but about in the middle see?


Think he just sees them both moving at near c.

#21 Mike K

Vendor - Celestial Teapot Designs

Matt, If I follow what you're saying, expansion faster than light speed if it happened, had to happen before the Universe cleared, if expansion happened faster than light speed after that time, the cmb would be beyond the edge of the visible (EM Radiation) universe, and we'd never see it.

You're assuming that the CMB radiated out from a single point. The CMB was being radiated from hot plasma at every point within the early universe, so you're always seeing that portion that is just now arriving at our location from the edge of the currently visible universe.

Mike, if the universe is 13.7 billion years old, then surely it won't be 27.4 across. I thought that due to relativity then 2 particles could not go away from each other at over light speed.

Relativity puts a limit on how fast matter can accelerate. It says nothing about how fast the space in between that matter can expand. Space itself is not comprised of matter, so it is not bound by E=MC^2.

#22 LesB

Must admit to some confusion. Space can expand faster than light. The space between us and the object in question can expand faster than light. But space is the matrix that holds matter and matter cannot exceed c. So if space is expanding faster than c then how does matter not move with it since matter forms the discontinuities in space via gravity?

Is there a gravitational wind?

#23 HiggsBoson

Uh, no Michael. That "point" is much closer to us.
And before the CMB, space was opaque to all radiation, not just light visible to out eyes.

#24 HiggsBoson

This thread has raised so many issues that I hesitate to address them sequentially.

‘c’ is a fundamental constant of the universe. Light and gravity may not propagate at any other speed and matter my not achieve this speed. It is helpful to make this point by calling it ‘c’ rather than the speed of light.

Space and time are two different aspects of a single entity. Space-time, singular, is a thing. It has properties and it is dynamic. It stretches and curves. Its properties are described in General Relativity, the current theory of gravitation.

The properties of space-time limits the speed of things with non-zero rest mass, including all forms of matter, to less than c. Things with zero rest mass, including light and gravity, must propagate at c.

The two particles moving an .9999c away from a star in opposite directions will be observed traveling at a velocity less than c relative to each other. This is a basic result of Special Relativity. Simply adding the velocities will yield the wrong answer. If this is new information, an over view of Special Relativity is required. It also suggest that the issues surrounding the expansion of Space-time will also be confusing. This is a prediction of General Relativity.

The expansion of the universe observed by Hubble is due to the expansion of space-time not movement of mass through space. For this reason the rate at which an object may be receding away from the earth is not limited by c and does not violate Relativity.

Just after Time=zero. Space-time appears to have expanded at truly profound rates. Clearly much faster than c. It appears that the rate slowed to a very slow rate of expansion. Observations now suggest that the rate of expansion is increasing. This is what gives rise to the dark energy postulate.

Does the universe have a diameter? Real answer, Insufficient data. Practically, when we say “The Universe” sometimes we mean ‘the observable universe’. The observable universe has a diameter.

The CMB is not the edge of anything physical. This is simply the light that was at the correct distance at the time of the CMB such that it is arriving here today. If we were 11 billions light-years away we would still see a CMB 13.4 billion light-years away.

Spatial Expansion: A 2 Dimensional analogy.

Consider two bugs that live on the surface of a large spherical balloon. Each bug knows that it is 50 paces from one’s home to the other and it is 100 paces from either to the nearest grocery store. The bugs have no knowledge of the interior of the balloon and they can not fly. They live in a two dimensional universe.

One day one bug notices that it is 105 paces to the store and 106 paces to walk home from the store. The bug concludes that his universe is expanding. The may not know why or in to what, recall the bug has no concept of 3 dimensions. The expansion is inexplicable and unimaginable to him. But the expansion is real. He can see the additional effort required to reach his friend’s home and his friend has noticed the extra steps as well. This is similar to our situation. One of the bugs make a postulate that the world is a sphere in some strange 3rd dimension and that someone is adding dark gas to the sphere.

Due to the curvature of their world it is possible to walk in any direction and return to the start point without a change in direction. This is easy for us earth travelers to imagine but this has not always been the case. Once we know the geometry it is easy to the point of being obvious. Without the knowledge we are stuck with ‘dark gas’ postulates.


Ask Ethan: How Big Was The Universe When It Was First Born?

Image credit: NASA, ESA, R. Windhorst, S. Cohen, and M. Mechtley (ASU), R. O’Connell (UVa), P. . [+] McCarthy (Carnegie Obs), N. Hathi (UC Riverside), R. Ryan (UC Davis), & H. Yan (tOSU).

You might think of the Universe as infinite, and quite honestly, it might truly būti infinite, but we don't think we'll ever know for sure. Didžiojo sprogimo dėka - dėl to, kad Visata turėjo gimtadienį arba kad mes galime grįžti tik ribotą laiką, ir dėl to, kad šviesos greitis yra ribotas, mes esame riboti, kiek Visata, kurią galime pamatyti. Kol atvyksite į šiandieną, stebima Visata, kurios amžius yra 13,8 milijardo metų, tęsiasi 46,1 milijardu šviesmečių visomis mūsų kryptimis. So how big was it all the way back then, some 13.8 billion years ago? Joe Muscarella wants to know:

I have read very different explanations about the size of the universe immediately after cosmic inflation ended. One source says it was about 0.77 centimeters, another says about the size of a soccer ball, while yet another says larger than the size of the observable universe. So which is it, or is it something else in between?

It's been a very good year for questions about Einstein and the nature of space and time since this is the 100th anniversary of General Relativity, that's quite fitting. Let's start by talking about the Universe we can see.

Image credit: ESO/INAF-VST/OmegaCAM. Acknowledgement: OmegaCen/Astro-WISE/Kapteyn Institute.

When we look out at the distant galaxies, as far as our telescopes can view, there are some things that are easy to measure, including:

  • what its redshift is, or how much its light has shifted from an inertial frame-of-rest,
  • how bright it appears to be, or how much light we can measure from the object at our great distance,

These are very important, because if we know what the speed of light is (one of the few things we know exactly), and how intrinsically either bright or big the object we're looking at is (which we pagalvok we know more in a second), then we can use this information all together to know how far away any object actually is.

Image credit: NASA/JPL-Caltech.

Iš tikrųjų mes galime tik įvertinti, koks objektas iš tikrųjų yra šviesus ar didelis, nes yra tam prielaidų. Jei matai, kad supernova išnyksta tolimoje galaktikoje, tu prisiimti kad tu žinai, kokia iš esmės šviesi ta supernova buvo gretimos supernovos, kurias matėte, bet jūs taip pat manote, kad aplinka, kurioje ta supernova vyko, buvo panaši, pati supernova buvo panaši ir tarp jūsų nieko nebuvo ir supernova, kuri pakeitė jūsų gaunamą signalą. Astronomai šias tris klases vadina efekto evoliucija (jei senesni / tolimesni objektai iš esmės skiriasi), aplinkos (jei šių objektų vietos smarkiai skiriasi nuo tų, kur mes manome), ir išnykimo (jei šviesą blokuoja kažkas panašaus) efektai, Be efektų, apie kuriuos galbūt net nežinome, kad jie yra žaidžiami.

Image credit: Sloan Digital Sky Survey (SDSS), including the current depth of the survey.

Bet jei esame teisūs dėl matomo objekto vidinio ryškumo (arba dydžio), tai remdamiesi paprastu ryškumo / atstumo ryšiu galime nustatyti, kiek toli yra tie objektai. Be to, matuodami jų raudonus poslinkius galime sužinoti, kiek Visata išsiplėtė per tą laiką, kai šviesa nukeliavo iki mūsų. Kadangi egzistuoja labai gerai apibrėžtas materijos ir energijos bei erdvės ir laiko ryšys - būtent tai, ką mums suteikia Einšteino bendrasis reliatyvumas, mes galime naudoti šią informaciją, kad išsiaiškintume visus skirtingų formų skirtingus derinius. materijos ir energijos, esančios Visatoje šiandien.

Jei žinote, iš ko yra sukurta jūsų Visata, tai yra:

  • 0.01% - Spinduliavimas (fotonai)
  • 0.1% - Neutrinai (masyvūs, bet

you can use this information to extrapolate backwards in time to any point in the Universe's past, and find out both what the different mixes of energy density were back then, as well as how big it was at any point along the way.

So for you, Joe, I went and did these things. (And plotted them on logarithmic scales, where they're more informative.)

Image credit: E. Siegel, of the different energy components in the Universe at different times.

Kaip matote, tamsioji energija šiandien gali būti svarbi, tačiau tai yra labai nauja įvykis. Beveik per pirmuosius 9 milijardus Visatos istorijos materija - jungtine normaliosios ir tamsiosios materijos forma - buvo dominuojantis Visatos komponentas. Tačiau pirmuosius kelis tūkstančius metų spinduliuotė (fotonų ir neutrinų pavidalu) buvo dar svarbesnė už materiją!

Aš juos iškeliu, nes šie skirtingi komponentai, radiacija, materija ir tamsioji energija, skirtingai veikia Visatos plėtrą. Even though we know that the Universe is 46.1 billion light years in any direction today, we need to know the exact combination of what we have at each epoch in the past to calculate how big it was at any given time. Štai kaip tai atrodo.

Image credit: E. Siegel, of the size of the Universe (in light years) vs. the age of the Universe . [+] (in years).

Štai keletas įdomių etapų, grįžtančių į praeitį, kuriuos galite įvertinti:

  • The diameter of the Milky Way is 100,000 light years the observable Universe had this as its radius when it was approximately 3 years old.
  • Kai Visata buvo vienerių metų, ji buvo daug karštesnė ir tankesnė nei dabar. Vidutinė Visatos temperatūra buvo daugiau nei 2 milijonai Kelvinų.
  • When the Universe was one second old, it was too hot to form stable nuclei protons and neutrons were in a sea of hot plasma. Be to, visos stebimos Visatos spindulys būtų toks, kad jei šiandien ją nupieštume aplink Saulę, apgaubtų tik septynias artimiausias žvaigždžių sistemas, o tolimiausia yra Ross 154.
  • The Universe was once just the radius of the Earth-to-the-Sun, which happened when the Universe was about a trillionth (10 -12 ) of a second old. Anuomet Visatos plėtimosi greitis buvo 10 29 kartus didesnis nei šiandien.

Jei norime, galime grįžti dar toliau, žinoma, kai infliacija pirmą kartą pasibaigė ir sukėlė karštą Didįjį sprogimą. Mums patinka ekstrapoluoti savo Visatą atgal į singuliarumą, tačiau dėl infliacijos to visiškai nebereikia. Vietoj to jis pakeičiamas neapibrėžto ilgio eksponentinio išsiplėtimo į praeitį periodu, ir jis baigiasi sukeldamas karštą, tankią, besiplečiančią būseną, kurią identifikuojame kaip mums žinomos Visatos pradžią. We are connected to the last tiny fraction of a second of inflation, somewhere between 10 -30 and 10 -35 seconds worth of inflation. Kai tik pasitaiko tas laikas, kai baigiasi infliacija ir prasideda Didysis sprogimas, tada mes turime žinoti Visatos dydį.

Image credit: NASA / WMAP science team. This is slightly out-of-date the Universe is 13.8, not 13.7 . [+] billion years old.

Again, this is the stebimas Universe the true "size of the Universe" is surely much bigger than what we can see, but we don't know by how much. Geriausios mūsų ribos, gautos iš „Sloan Digital Sky Survey“ ir „Planck“ palydovo, byloja, kad jei Visata kreivės atgal į save ir užsidaro, tai ta dalis, kurią galime pamatyti, yra taip neatsiejama nuo „neišlenktos“, kad daugiausiai bent 250 kartų stebimos dalies spindulys.

In truth, it might even be infinite in extent, as whatever the Universe did in the early stages of inflation is unknowable to us, with everything but the last tiny fraction-of-a-second of inflation's history being wiped clean from what we can observe by the nature of inflation itself. But if we're talking about the stebimas Universe, and we know we're only able to access somewhere between the last 10 -30 and 10 -35 seconds of inflation before the Big Bang happens, then we know the observable Universe is between 17 centimetrų (10–35 antrajai versijai) ir 168 metrai (10–30 sekundžių versijai) dydžio karštos, tankios būsenos, kurią mes vadiname Didžiuoju sprogimu, pradžioje.

Image credit: U.S. Marine Corps photo by Gunnery Sgt. Chago Zapata.

The 17 centimeters answer, by the way, is about the size of a soccer ball! So if you just wanted to know which of those estimates was closest to right, based on what we know, go with that one. The less-than-one-centimeter estimate is too small we have constraints from the cosmic microwave background that inflation couldn't have ended at energies that high, meaning that a size for the Universe at the start of the "bang" is ruled out. The larger-than-the-Universe-today version must be talking about the unobservable Universe, which is probably right, but which doesn't offer any hopes of being measured in any foreseeable way.

Taigi, kokia didelė buvo Visata, kai ji pirmą kartą gimė? Jei geriausi infliacijos modeliai yra teisingi, kažkur tarp žmogaus galvos dydžio ir dangoraižio pripildyto miesto kvartalo. Just give it time -- 13.8 billion years in our case -- and you wind up with the entire Universe.

Joe Muscarella (and all previous winners who haven't contacted me yet), you have orders to get in touch with me with your address, because you just won a Year In Space 2016 Calendar! Happy holidays to all the lucky winners!


Žiūrėti video įrašą: Kelionė į Visatos pakraštį (Gruodis 2022).