الفلك

لماذا يوجد فرق بين أفق الحدث الكوني وعمر الكون؟

لماذا يوجد فرق بين أفق الحدث الكوني وعمر الكون؟

وفقًا لـ wiki ، يبلغ أفق الحدث الكوني 5 Gpc لكن عمر الكون يبلغ حوالي 13.7 مليار سنة. يحتاج الضوء القادم من المجرات البعيدة عادةً إلى 13.7 مليار سنة على الأكثر للوصول إلى الأرض ، لذا يجب أن يكون أفق الحدث هو نفسه. لكن في الويكي ، أفق الحدث هو 5 * 3،2 مليار = 16 مليار لي. فهل هذا الاختلاف مجرد مسألة تقريب أم بيانات قديمة أم أن هناك شيئًا آخر يسبب الاختلافات؟

https://en.wikipedia.org/wiki/Cosmological_horizon#Event_horizon


من الرابط الذي تقدمه:

يختلف أفق الجسيمات عن أفق الحدث الكوني ، حيث يمثل أفق الجسيم أكبر مسافة انتقال يمكن للضوء أن يصل منها إلى المراقب بوقت محدد ، في حين أن أفق الحدث هو أكبر مسافة انتقال يمكن للضوء المنبعث منها الآن الوصول إليها. المراقب في المستقبل. المسافة الحالية لأفق الحدث الكوني لدينا حوالي 5 Gpc ، ضمن النطاق المرصود لدينا من خلال أفق الجسيمات.

يرجع ارتباكك إلى حقيقة أنك تختلط بآفاق مختلفة:

ال أفق الجسيمات هي الكرة التي تتمحور حولنا والتي يبلغ نصف قطرها المسافة التي يمكن أن يقطعها الضوء في 13.8 جير (عمر الكون). هذا هو الضوء الذي كان ينبعث عند ولادة الكون في نقطة من هذا الأفق ، تصل إلينا اليوم. لاحظ أنه نظرًا لأن الكون يتوسع ، فإن المسافة ليست 13.8 Glyr ، أو 4.2 Gpc ، كما قد يتوقع المرء بسذاجة ، ولكن في الواقع 46.3 Glyr.

ال أفق الحدث الكوني هي أيضًا كرة تتمحور حولنا ، وهي الحد الذي بداخله الضوء ، إذا كان كذلك المنبعثة اليوم، قد لا يزال يصل إلينا في وقت ما في المستقبل. إذا انبعث خارج هذا الأفق ، فإن توسع الكون يضمن أن الضوء لن يصل إلينا أبدًا.

مع مرور الوقت ، سنرى الضوء القادم من أبعد وأبعد ، وبالتالي فإن المسافة إلى أفق الجسيمات هي فيتجعيد. وفي الوقت نفسه ، يضمن التوسع المتسارع للكون أن الضوء المنبعث من المجرات البعيدة في المستقبل لن يكون قادرًا على الوصول إلينا إلا إذا كانت أقرب بشكل متزايد. وبالتالي ستكون المجرات أقل وأقل داخل أفق الحدث. ولكن نظرًا لأن الفضاء يتسع في نفس الوقت ، فإن الحدود ستصل بشكل مقارب إلى حجم محدود (~ 17 Glyr).

يمكنك رؤية الجسيم وآفاق الحدث كخطوط زرقاء وحمراء في الحبكة في إجابة @ Pulsar الرائعة هنا.

16.5 Glyr أن المسافة إلى أفق الحدث اليوم هي نوع من الصدفة. لا علاقة له بعمر الكون. يعتمد فقط على التوسع المستقبلي للكون ، والذي يعتمد بدوره على كثافة مكونات الكون ($ Omega_ mathrm {b} ، Omega_ mathrm {DM} ، Omega_ Lambda $، إلخ.). إذا كانت المادة (أو الإشعاع) تهيمن على الكون ، فلن يكون هناك أفق حدث: لن تكون هناك مجرة ​​، على مسافة بعيدة جدًا. ليس كن مرئيًا لنا ، إذا كان لدينا الصبر على الانتظار. مجرة تبعد 10000 مليار سنة ضوئية؟ فقط انتظر طويلا بما فيه الكفاية (بالضبط كم من الوقت يعتمد على الكثافة الفعلية).

ومع ذلك ، تصادف أن كوننا تهيمن عليه الطاقة المظلمة ، والتي تسرع من التوسع دون حدود. هذا يعني للأسف أن الضوء الذي يغادر اليوم من مجرة ​​17 Glyr بعيدًا سيتم حمله بعيدًا عن طريق التوسع أسرع مما يمكنه السفر نحونا. على النقيض من ذلك ، فإن الضوء المنبعث اليوم من مجرة ​​تبعد 15 Glyr سوف يسير في اتجاهنا ، لكنه مع ذلك سيبتعد عنا في البداية بسبب التوسع. ومع ذلك ، فإن رحلتها نحونا تجعل معدل التوسع هذا أصغر وأصغر (نظرًا لأن معدل التوسع يزداد مع زيادة المسافة منا) ، وبعد فترة من الوقت سيكون قد قطع مسافة بعيدة حتى يتمكن من التغلب على التوسع ويبدأ في تقليل المسافة بيننا و تصل إلينا في النهاية بعد 100 Gyr أو نحو ذلك.


هل حافة مجال هابل داخل أفق الحدث الكوني ولماذا؟

لقد عُرضت مؤخرًا على مقطع فيديو رائع حول المفاهيم الكونية الخاطئة الشائعة. لقد جعلني أستعرض الفرق بين أفق الحدث (المسافة الحالية التي نحن ضمنها سيرى / يتفاعل) ، أفق الجسيمات (المسافة الحالية التي نحن ضمنها رأوا / تفاعلوا، ومجال هابل (المسافة التي تنحسر فيها الأشياء حاليًا بسرعة الضوء).

لقد وجدت الشكل التالي مفيدًا للغاية:

لكنني في حيرة من أمري بشأن أفق الحدث الموجود حاليًا خارج نطاق هابل. إذا كان الكون يتسارع في تمدده ، فيبدو أن كل شيء خارج مجال هابل في هذه اللحظة - لن يكون أبدًا على اتصال سببي ، ولن يكون أبدًا داخل مخروط الضوء لدينا ، وبالتالي سيكون خارج أفق الحدث لدينا. هل هذا الرقم صحيح؟


3 إجابات 3

اجابة قصيرة: هم مختلفون.

اجابة طويلة: هناك عدد من التفاصيل الدقيقة التي تنطوي على آفاق في علم الكونيات. أحيل أي شخص مهتم بالتفاصيل إلى ورقة من إعداد Davis و Lineweaver ، والتي أشرت إليها عدة مرات في هذا الموقع. هنا سأشير فقط إلى الشكل 1 من تلك الورقة ، الموضح أدناه. جميع الإطارات الثلاثة متشابهة ، حيث يكون الإطاران السفليان غير خطيين ولكنهما مناسبان لإعادة القياس "العادي" في الأعلى. (إذا كنت معتادًا على الرسوم البيانية للزمكان ، فإن الإطار السفلي مرتبط بشكل متوافق مع الجزء العلوي ، لذلك ينتقل الضوء على خطوط مستقيمة ، والتي تبلغ 45 $ ^ circ $ في الجزء السفلي. على أي حال ، فإن عمليات إعادة القياس لا تغير أبدًا بنية المناطق التي يشملها / الحدود التي يشملها الآخرون.)

(تتوافق المخططات مع علم الكون المتوافق لـ $ Omega_ mathrm = 0.3 دولار ، $ Omega_ لامدا = 0.7 دولار ، و $ H_0 = 70 ( mathrm/ mathrm) / mathrm)$.)

هناك أربعة جوانب مختلفة من الاهتمام. أبسط تعريف هو كرة هابل، حيث تكون سرعة الركود المنصوص عليها في قانون هابل مساوية لسرعة الضوء. ومع ذلك ، فإن كرة هابل لا تعني الكثير على الإطلاق ، على الرغم من تعريفها الغامض. في النسبية العامة ، لا يوجد شيء غير معتاد بشأن نمو المسافات المناسبة بشكل أسرع من $ c $.

ماضينا مخروط خفيف تم وضع علامة عليه أيضًا. هذا يرسم حدود منطقة الكون القادرة على التأثير علينا اليوم. وهذا يعني أن الأحداث داخل وعلى مخروط الضوء ، وهذه الأحداث فقط هي التي يمكن أن تولد فوتونًا نتلقاها الآن. لاحظ أن يمكنك أن ترى ما وراء مجال هابل - لا تزال هناك أحداث خارج مجال هابل داخل مخروط الضوء السابق. في الوقت نفسه ، هناك أشياء داخل مجال هابل لم تظهر بعد. وبالتالي لا يوجد مخروط الضوء ولا كرة هابل محتواة بالكامل في الآخر.

قد تسأل أيضًا عن المواقع في الزمكان التي سنتمكن من تلقي المعلومات منها ، نظرًا لأننا ننتظر وقتًا طويلاً بما فيه الكفاية. هذا الحد لمخروط الضوء الماضي أثناء تحركنا ذروته نحو اللانهاية المستقبلية هو أفق الحدث. يتضمن هذا كل مخروط الضوء وداخله ، حيث يمكن رؤية أي شيء يتم رؤيته اليوم بالتأكيد في بعض الوقت بين اليوم وما لا نهاية في المستقبل. يشمل أيضًا كل مجال هابل وداخله ، لأنه إذا لم ينحسر شيء أسرع من الضوء في الوقت الحالي ، فإن الفوتونات التي ينبعث منها سوف في النهاية تعال هنا.

أخيرًا ، هناك ملف أفق الجسيمات. كن حذرًا ، حيث يستخدم المؤلفون المختلفون تعريفات مختلفة قليلاً. هنا ، فكر في الأمر كدالة للوقت. في وقت معين ، يكون أفق الجسيم هو المسافة - في ذلك الوقت - إلى أبعد شيء يمكن رؤيته. لاحظ أنه في كوننا ، مع تمدده المتسارع ، يمكن أن يكون الكائن الآن خارج أفق الحدث لدينا - وبالتالي لن يكون قادرًا على التأثير علينا بعد الآن - بينما لا يزال داخل أفق الجسيمات ، حيث يمكننا رؤية نسخة قديمة منه بالضوء التي انبعثت عندما كانت لا تزال داخل أفق الحدث لدينا.

باختصار ، "ما يمكننا رؤيته" و "ما يتراجع حاليًا أسرع من الضوء" هما مجموعتان مختلفتان من الأشياء. أيضًا ، أنصح بعدم محاولة تطبيق تأثيرات دوبلر النسبية الخاصة على الموارد الوراثية. الغرض الرئيسي من الورقة هو عرض كل الطرق التي يحدث بها هذا الخطأ. ألقِ نظرة على الملحق ب للاطلاع على قائمة بالأمثلة التي ارتبك العلماء فيها بشأن هذه النقطة.


4 إجابات 4

كل ما يقوله Thriveth في إجابته صحيح. ومع ذلك ، لا يسعني الشعور بأنه لا يجيب على السؤال تمامًا.

من الصحيح حقًا أنه لا يمكن لأي مادة أن تتجاوز الأفق الكوني ، عند النظر إليها من وجهة نظرنا ، نحن المراقبين الذين توجد من أجلهم. في هذا الصدد ، يكون الأمر مشابهًا تمامًا لأفق الثقب الأسود ، في ذلك (مرة أخرى من وجهة نظرنا) ، فإن أي جسم يحاول تجاوزه سيقترب منه بدلاً من ذلك بشكل مقارب ، مع تحول انبعاثاته إلى اللون الأحمر بسرعة إلى النقطة التي نستطيع '' ر الكشف عنها عمليا.

نسبتي العامة ليست قادرة على إظهار هذا في حالة دي سيتر للزمكان ، لكنها خاصية مشتركة بين جميع الأفق. من الأسهل رؤيته في حالة أفق Rindler ، وهو الأفق الذي يراه مراقب متسارع باستمرار. ضع في اعتبارك هذا المخطط (من ويكيبيديا):

الخطوط المستقيمة المشعة من الأصل هي مستويات التزامن للمراقب المتسارع. لا يصل أي كائن إلى الأفق حتى $ t = infty $.

بالطبع ، الكائن الذي يمر عبر الأفق لن يلاحظ شيئًا خاصًا لأن الأفق موجود فقط للمراقب المتسارع. وينطبق الشيء نفسه على الأفق الكوني. لن يلاحظ أي مراقب يمر عبر أفق الثقب الأسود أي شيء مميز لنفس السبب.

هناك فرق مهم بين أفق حدث شوارزيلد وأفق الحدث الكوني: هذا الأخير فريد لكل نقطة في الفضاء ، تمامًا مثل كرة هابل. من بعض اعتبارات التناظر ، يجب أن يكون واضحًا إلى حد ما ، أن الكون لا يمكن لأي مادة أن تعبر فيه أي يجب أن يكون أفق الحدث كونًا ثابتًا.

من وراء أفق الحدث Black Hole ، لا يمكن لأي معلومات على الإطلاق يهرب. من وراء أفق الحدث الكوني لا يمكن لأي معلومة أن تفعل ذلك على الإطلاق تصل إلينا. هذا تمييز مهم.

عندما تسقط المادة في ثقب أسود ، تبطئ الجاذبية الوقت المرصود أي مراقب خارجي ليقترب بشكل مقارب من الركود. ومع ذلك ، في إطار الجسم الساقط ، سوف يسير الوقت كالمعتاد ، وسيكون مرور أفق الحدث حدثًا مثل أي حدث آخر ، على الرغم من أنه سيغير الرؤية بشكل جذري.

في التوسع الكوني ، عندما يتحرك الجسم نحو أفق الحدث الكوني ، ينزاح ضوءه تدريجيًا نحو الأحمر نحو اللانهاية ، وهو ما يُترجم للمراقب إلى الوقت المرصود الذي يتباطأ بشكل مقارب إلى توقف. بالنسبة إلى شخص بعيد قليلاً عن الكائن ، فسيحدث هذا في نقطة مبكرة قليلاً في تاريخ الكائن لمراقب أقرب قليلاً ، وسيحدث في وقت لاحق قليلاً في تاريخ الكائن.
في إطار الكائن الخاص ، ومع ذلك ، هناك لا شيئ خاص بالوقت أو اللحظة التي تعبر فيها أفق الحدث الفريد الخاص بنا. في الواقع ، في عالم موسع بحجم كافٍ ، الكل الكائنات تعبر آفاق الحدث بالنسبة إلى الكائنات الأخرى طوال الوقت!

في ال حالة الثقب الأسود، هذا صحيح ل كل المراقبين خارج الثقب الأسود ، أن الوقت المرصود للجسم الساقط يتباطأ ويتوقف. سيسقط الجسم في إطاره الزمني الخاص في الثقب الأسود ، في حين أن بقية تاريخ الكون بأكمله سوف يتم تشغيله بسرعة متسارعة تقترب من اللانهاية.

في ال حالة التوسع الكوني، الكائن الذي يعبر أفق الحدث هو فريد لمراقبين معينين بالنسبة لبقية الكون ، لا يوجد شيء مميز في هذا الحدث. يستمر تاريخ الكائن في الإطار الزمني المحلي الخاص به ، والفرق الوحيد هو أنه بعد هذا الوقت ، نحن لن تتلقى أبدًا أي معلومات أخرى حول الكائن.

كي تختصر: لن يرى أي مراقب أبدًا شيئًا يعبر أفق الحدث الخاص بالراصد ، تمامًا مثل المراقب الذي لن يرى أبدًا كائنًا يعبر أفق حدث الثقب الأسود. الفرق هو أنه بالنسبة للثقب الأسود ، أي سيوافق اثنان من المراقبين على الحدث الذي سيحدث في الأفق. هناك ، بالنسبة لبقية الكون ، حدث فريد واحد هو "الأخير" الذي سيعرفه الكون عن الكائن. هذا هو ليس حالة أفق الحدث الكوني ، حيث يعتمد الحدث العابر على المسافة الأولية من الجسم. وهكذا ، فإن ما نراه على أنه آخر حدث يحدث لهذا الكائن هو مجرد أي حدث عادي لمراقب في المجرة التالية.


لماذا يوجد فرق بين أفق الحدث الكوني وعمر الكون؟ - الفلك

"نقول أيضًا أن المكان والزمان بدأا في الانفجار العظيم ، وبالتالي لم يكن هناك شيء قبله."
يبدو أن البيان القائل بأن المكان والزمان لم يكونا موجودين قبل الانفجار العظيم يمثل استحالة منطقية ، على الأقل فيما يتعلق بالوقت. أي حدث مادي يعني التغيير ، والتغيير يفترض - أو يتطلب منطقياً - وجود الوقت. أم لا؟

إن السؤال عما حدث قبل الانفجار الأعظم هو لغز طويل الأمد وليس من الواضح حاليًا ما إذا كنا سنجيب عليه بالتأكيد وكيف. إنه أحد تلك الأسئلة البسيطة التي تفتح نقاشًا عميقًا حول التعاريف والفلسفة أيضًا.

هناك بعض الأجزاء المهمة من السياق التي قد لا تعطي إجابة كاملة ولكنها تشكل أساسًا رائعًا للتفكير فيها:

يقوم نموذجنا الكوني الحالي بعمل ممتاز في وصف الكون حتى الجزء الأول من الثانية. إنها مجرد جزء صغير من الثانية حيث تتفكك نماذجنا النظرية: تصبح الفيزياء مختلفة تمامًا عن أي شيء يمكننا بناء تجربة هنا على الأرض ونكافح أيضًا للنظر إلى هذا الحد بعيدًا نظرًا لأن رؤيتنا تحجبها أشياء مثل الكونية. خلفية الميكروويف. ولكن لمجرد أن جزءًا صغيرًا من الثانية يبدو صغيرًا على مقياس زمني بشري ، فهذا لا يعني أنه لا يوجد متسع كبير لحدوث الكثير في ذلك الوقت الذي لم نكن نعرفه بعد: ربما بدأ كوننا من لا شيء ، ربما ارتد من كون سابق أو بدأ من داخل آخر. نحن لا نعرف حتى ما إذا كان كوننا بحجم محدود أم لانهائي. كل ما نحن واثقون تمامًا منه حتى الآن هو أن كوننا يتوسع لعدة مليارات من السنين. عندما نستقرئ إلى الوراء ، فإن الجزء الكامل من الكون الذي يمكننا ملاحظته اليوم قد تقارب إلى نقطة واحدة منذ حوالي 14 مليار سنة.

الوقت مفهوم يعمل بشكل رائع في حياتنا اليومية ولكن هناك حدود له. حتى هنا على الأرض ، ستنقطع الأقمار الصناعية لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) في غضون يوم واحد دون تصحيحات من النسبية الخاصة والعامة. عند الوقوع في ثقب أسود ، يتمدد الزمن بمقدار كبير. لذلك عندما نقول قبل الانفجار العظيم ، لا يمكننا أن نفترض أن شيئًا مثل "ثانية قبل حدوث الانفجار العظيم" يجب أن يكون منطقيًا. على سبيل المثال ، يمكن أن يكون المستقبل لانهائيًا ، وساعة تدق للأبد ، ولست بحاجة إلى تخيل أي شيء يتجاوز ذلك. وبنفس الطريقة في بداية الكون ، تتباعد كثافة الكون ويمكن لمفهوم الوقت أن يتوقف عن الوجود عندما نصل إلى الصفر ، فلا داعي لأن يكون هناك ما سبق.


هل يحتار علماء الفلك حول حدث الخلق الكوني؟

منذ أكثر من شهر بقليل ، ضجت شبكة الإنترنت والصحافة الشعبية حول ورقة نشرها فريق من علماء الفلك بقيادة آدم ريس الحائز على جائزة نوبل. أبلغ ريس وفريقه عن قياسات أشارت إلى أن الكون قد يكون أصغر بقليل من مليار سنة من التاريخ المحدد من تحليل خريطة إشعاع الخلفية الكونية - الإشعاع المتبقي من حدث الخلق الكوني. 1 كما علق أحد المقالات على شبكة الإنترنت ، فإن القياسات الجديدة "تقلب أحد الأشياء القليلة التي شعر العلماء بالثقة حيالها" 2 وبالتالي فإن "ولادة الكون يكتنفها التخمينات والفرضيات". 3 ذكرت مقالة أخرى على شبكة الإنترنت أن علماء الفلك "فقدوا مسار الزمن" 4 واقتبس من ريس قوله "إننا لم نجتاز هذا الاختبار [عصر الكون] - لقد فشلنا في الاختبار!" 5

دفعت هذه الدعاية معهد أبحاث الخلق إلى نشر مقال أكد فيه عالم الفيزياء الخلقية الشاب جيك هيبرت أن التناقض الواضح بين مقياسي عمر الكون كان دليلًا أكثر على أن "مشاكل الانفجار العظيم كثيرة" و أن "علماء الفلك العلمانيين قد أهدروا ، وما زالوا يهدرون ، من يعرف كيف عدة ملايين (ربما المليارات؟) من أموال دافعي الضرائب في محاولة لدعم علم الكونيات الفاشل." 6

هل نموذج الخلق العظيم في الواقع يعاني من نفس القدر من المشاكل كما يشير مؤلفو المقالات؟ هل يشعر علماء الفلك بالارتباك أو يشعرون بأن يقينهم بشأن علم الكون العظيم سينقلب؟ هل هناك تناقض بين قياسات معدل التمدد الكوني؟

لماذا الجواب لا
لأسباب متنوعة ، الإجابة على الأسئلة الثلاثة هي بالنفي. هنا هو الأساس لمقالات الويب والورق. لاحظ فريق ريس 20 نجمًا ثنائيًا خسوفًا منفصلاً و 70 نجمًا متغيرًا من نوع Cepheid في مجرة ​​سحابة ماجلان الكبيرة التي أسفرت عن مقياس لمعدل التوسع الكوني يساوي 74.03 ± 1.42 كيلومترًا / ثانية / ميجا فرسخ. (A megaparsec = 3،261،560 سنة ضوئية أو 19.174 مليون تريليون ميل.) هذا المقياس أسرع بنحو 9 بالمائة من المقياس المشتق من خريطة القمر الصناعي بلانك (انظر الشكل) لإشعاع الخلفية الكونية الميكروويف (الإشعاع المتبقي من حدث الخلق الكوني) ) التي كانت 67.3 ± 1.2 كيلومتر / ثانية / ميغا فرسخ. ومع ذلك ، من المهم أن ندرك أن هذين الإجراءين ليسا مستقلين.

الشكل: خريطة بلانك النهائية لإشعاع الخلفية الكونية الميكروويف.صورة الائتمان: ESA ، Planck Collaboration

أنتجت فرق بحثية أخرى في علم الفلك أيضًا قياسات عالية الجودة لمعدل التوسع الكوني. تم سردها مع هذين في الجدول أدناه.

قياسات معدل التمدد الكوني

طريقة القياس
المازات في NGC 4258 72.0 ± 3.0
masers في 3 مجرات أخرى بعيدة 67.6 ± 6.0
Cepheids / مستعر أعظم من النوع Ia (2017) 70.6 ± 2.6
Cepheids / مستعر أعظم من النوع Ia (2019) 74.0 ± 1.4
الخلفية الكونية الميكروية (بلانك) 67.3 ± 1.2
الخلفية الكونية الميكروية (WMAP) 69.3 ± 0.8
تذبذب صوت الباريون 67.3 ± 1.1

أولاً ، من المهم ملاحظة أنه من بين القياسات السبعة الواردة في الجدول ، فإن القياسات المذكورة أعلاه هي الأبعد عن بعضها البعض. القياسات الأخرى ليست متناقضة جدا.

ثانيًا ، القياسات الأربعة الأولى هي معدلات التمدد الكوني لـ متأخر الكون (التاريخ الحديث للكون) في حين أن القياسات الثلاثة الأخيرة هي معدلات التوسع الكوني لـ مبكرا الكون (ذلك الجزء من التاريخ الكوني بعد وقت قصير من بداية الكون). بفضل كل من كثافة الكتلة الكونية وكثافة الطاقة المظلمة الكونية ، يجب أن يتمدد الكون بمعدل أبطأ عندما يكون صغيرًا مما هو عليه عندما يكون أكبر سناً.

مع توسع الكون ، يصبح سطحه الفضائي أكبر. تتناسب قدرة الطاقة المظلمة على تسريع تمدد الكون مع حجم سطح الفضاء الكوني. وبالتالي ، بسبب الطاقة المظلمة وحدها ، يجب أن يتمدد الكون بشكل أسرع مع تقدمه في السن.

يشير توسع الكون إلى أن كتل الكتلة في الكون ستتحرك بشكل تدريجي بعيدًا عن بعضها البعض. وبالتالي ، فإن الجاذبية المتبادلة للكتل الكتلية ستنخفض تدريجياً. أي ، مع تقدم الكون في السن ، تصبح الكتل الكتلية أضعف تدريجيًا في قدرتها على إبطاء تمدد الكون.

محاسبة مقاييس مختلفة
أشار فريق ريس إلى المشكلة التي مفادها أن الفرق بين قياس معدل التمدد الكوني والمعدل المشتق من خريطة بلانك لإشعاع الخلفية الكونية الميكروي البالغ 6.7 كيلومترات / ثانية / ميغا فرسخ ، كبير جدًا بحيث لا يمكن تفسيره بأبسط النماذج. طبيعة الطاقة المظلمة والمادة المظلمة. ومع ذلك ، فقد جادلوا في ورقتهم بأن كلا من القياس والقياس المستمد من خريطة بلانك لمعدل التمدد الكوني صحيحان. وهكذا ، خلصوا إلى أنه يمكن حل التناقض عن طريق تعديل نموذج إنشاء الانفجار الأعظم القياسي الحالي ، ما يُعرف بنموذج ΛCDM (كون تهيمن عليه الطاقة المظلمة ، Λ ، وثانيًا المادة المظلمة الباردة ، آلية التنمية النظيفة) ، من خلال تضمين تأثيرات "الطاقة المظلمة الغريبة ، جسيم نسبي جديد ، إشعاع المادة المظلمة أو تفاعلات نيوترينو-نيوترينو ، اضمحلال المادة المظلمة ، أو انحناء [كوني] صغير ، كل منها ينتج تغيرًا بحجم مختلف [في معدل التوسع الكوني]." 7

ما يقترحه ريس وزملاؤه لا يعتبر على الإطلاق "قلبًا" أو نداءً إلى "التخمينات والفرضيات". يمتلك علماء الفلك بالفعل دليلًا على أن الطاقة المظلمة قد تكون أكثر تعقيدًا من تفسير أنها تخضع لثابت كوني واحد. لديهم أيضًا بعض الأدلة على تحلل المادة المظلمة وتفاعلات المادة المظلمة المحتملة.

بينما يعتقد ريس وفريقه أن التناقض في معدل التمدد الكوني حقيقي ، إلا أنه قد لا يكون كبيرًا كما يدعون. يبلغ متوسط ​​جميع مقاييس معدل التوسع الكوني الأربعة في الجدول أعلاه ، بناءً على التاريخ المتأخر للكون ، 71.1 كيلومترًا / ثانية / ميغا فرسخ. يبلغ متوسط ​​مقاييس معدل التوسع الكوني الثلاثة في الجدول أعلاه ، بناءً على التاريخ المبكر للكون ، 68.0 كيلومترًا / ثانية / ميجا فرسخ.

في هذه الحالة ، يكون التناقض أقل بقليل من نصف ما يستشهد به فريق ريس في ورقتهم البحثية. إنها منخفضة بما يكفي ، نظرًا لأشرطة الخطأ في القياسات ، قد لا تكون هناك حاجة لمناشدة التعديلات التي اقترحها ريس وزملاؤه. على الأقل ، يتطلب التناقض الأقل دراسة أعمق للأخطاء المنهجية. الأخطاء المنهجية هي تعويضات محتملة أو مضاعفات القياسات بسبب التأثيرات الآلية والفشل المحتمل في المعايرة أو تفسير الظواهر الطبيعية الأخرى التي يمكن أن تؤثر على نتائج القياسات.

تتضمن أمثلة التأثيرات المنهجية المحتملة ذات الصلة ما يلي: (1) إذا كان القياس الذي أنتجه فريق ريس يتضمن معايرة محسّنة كثيرًا لكاشف الأشعة تحت الحمراء للكاميرا ذات المجال الواسع على تلسكوب هابل الفضائي و (2) إذا كان القياس السابق لعام 2015 في الجدول أعلاه - باستخدام نفس طريقة مراقبة خسوف النجوم الثنائية ، والنجوم Cepheid المتغيرة ، والمستعرات الأعظمية من النوع Ia لتحديد مقياس التمدد الكوني - تميزت بتصحيح انحياز تشكل النجوم. 8 قد يفسر هذان التأثيران النظاميان والآخران سبب قيام القياسين ، كلاهما على أساس كسوف النجوم الثنائية ، والنجوم Cepheid المتغيرة ، والمستعرات الأعظمية من النوع Ia ، بإنتاج فرق قدره 3.4 كيلومترات / ثانية / ميغا بارسيك. لحسن الحظ ، كما أشار ريس وزملاؤه ، فإن التصوير عالي الدقة من تلسكوب جيمس ويب الفضائي الذي سيتم إطلاقه قريبًا وأكبر التلسكوبات الأرضية ذات البصريات التكيفية من المرجح أن يقلل من هذه الأخطاء المنهجية وغيرها إلى أقل بكثير من 1 في المائة .

أنا شخصياً لا أعتقد أن الأخطاء المنهجية وحدها ستشكل الفرق بنسبة 9 في المائة بين تحديدات معدل التمدد الكوني بواسطة فريق ريس وخريطة بلانك لإشعاع الخلفية الكونية الميكروويف. ولا أعتقد أن أيًا من التعديلات الخمسة التي اقترحها فريق ريس سيحل الخلاف بمفرده. أنا مقتنع ، بناءً على أفضل الملاحظات المتاحة حاليًا ، أن حل الاختلاف سيتطلب على الأرجح مزيجًا من اثنين أو أكثر من:

  • تحسين الفهم وتحديد الآثار المنهجية ،
  • تثبت الطاقة المظلمة أنها أكثر تعقيدًا من كونها تحكمها فقط الثابت الكوني ،
  • إشعاع المادة المظلمة و / أو تفاعلات الجسيمات ، و
  • تحلل واحد أو أكثر من جسيمات المادة المظلمة.

في رأيي ، تستبعد قياسات هندسة الكون وجود انحناء كوني صغير يؤثر على معدل التوسع الكوني إلى أي درجة معنوية.

كما أنني أرى فرصة ضئيلة في أن يتقلص العمر المحدد للكون من 13.8 إلى 12.6 مليار سنة. هناك عدد كبير جدًا من طرق الرصد المختلفة ، بغض النظر عن معدل التوسع الكوني ، تشير إلى عمر يتراوح بين 13.0 و 13.9 مليار سنة. 9

الوضع الحالي للانفجار العظيم
في ضوء هذه الملاحظات الأخيرة ، ما هي حالة نموذج إنشاء الانفجار العظيم وكيف يجب أن نستجيب لعلماء خلق الأرض الشباب؟ يبدو أن الاختصار ΛCDM بحاجة إلى التوسيع. الخلقيون الصغار محقون في الإشارة إلى أن نموذج الانفجار الأعظم يتطور. ومع ذلك ، فقد تم تطويرها بطريقة يثبت نموذج إنشاء الانفجار الأعظم بدلاً من إبطاله.

تطور النموذج من نموذج الانفجار الأعظم إلى نموذج الانفجار الأعظم الساخن ، إلى نموذج الانفجار العظيم التضخمي الساخن ، إلى نموذج الانفجار العظيم التضخمي الساخن حيث تهيمن الطاقة المظلمة على الكون ، وثانيًا المادة المظلمة الباردة ، حتى الآن نموذج إنشاء الانفجار العظيم الأكثر تفصيلاً. وقد استشهد الخلقيون في الأرض الشابة كل من هذه التعديلات على أنها إخفاقات للنموذج. ومع ذلك ، لم يتطلب أي من هذه التعديلات التخلي أو تغيير كبير في نموذج الانفجار الكبير. بدلا من ذلك ، قدم كل منها أدلة إضافية على صحتها.

لا يوجد نموذج علمي أو سيكون مكتملًا على الإطلاق. هناك دائما المزيد لنتعلمه. يؤكد العلماء أنه من المحتمل جدًا أن يكون النموذج صحيحًا عندما يوسع معرفتهم وفهمهم لبعض جوانب العالم الطبيعي ويكونون قادرين على جعل النموذج تدريجيًا أكثر تفصيلاً وشمولية في قوته التفسيرية. من خلال هذه المقاييس ، يعتبر نموذج إنشاء الانفجار العظيم نجاحًا باهرًا ، والورقة البحثية التي نشرها ريس وزملاؤه تضيف إلى هذا النجاح. إنني أتطلع إلى إضافة حرف أو حرفين إلى اختصار ΛCDM.

أتطلع أيضًا إلى العلماء والأشخاص العاديين الذين لم يتبعوا بعد ليسوع المسيح (وإلى علماء خلق الأرض الشباب) الذين يدركون أن علماء الفلك لم يكونوا أول من تصور نموذج إنشاء الانفجار العظيم. حصد ستة من مؤلفي العهد القديم علماء الفلك بمقدار 2500 عام وأكثر. لأكثر من ألفي عام ، كان الكتاب المقدس هو الكتاب الوحيد الذي يعلن السمات الأساسية لعلم الكونيات العظيم. ١٠ هذه النبوءة البارزة هي دليل قوي على الوحي والعصمة والسلطة الالهية للكتاب المقدس. الآن ، لدينا المزيد من الأدلة العلمية على أن الكتاب المقدس هو كلمة الله الموحى بها والمعصومة من الخطأ.

الصورة المميزة: سحابة ماجلان الكبيرة مع بداية العنقود النجمي الذي درسه ريس وآخرون.رصيد الصورة: NASA / ESA و A.Ress (STScI / JHU) و Palomar Digitized Sky Survey


في الأفق الكوني - نموذج صفحة

خارج الدين ، لا يوجد مسعى بشري يتعامل مع أسئلة أعمق عن وجودنا من علم الفلك. وبالتالي فلا عجب أن علم الفلك قد استحوذ على الخيال العام لفترة طويلة. غالبًا ما تتصدر قصص الاكتشافات الفلكية العناوين الرئيسية ، كما أن الصور والأفكار الفلكية تبث العديد من جوانب ثقافتنا. اليوم ، ومع ذلك ، فإن وتيرة الاكتشاف الفلكي سريعة جدًا لدرجة أن حتى علماء الفلك المحترفين يجدون صعوبة أحيانًا في مواكبة التطورات الحالية. بالنسبة إلى أي شخص آخر ، من الصعب فقط تتبع ما يبحث عنه علماء الفلك المحترفون ، ناهيك عن فهم ما يعثرون عليه. ربما هذا هو السبب في أن الأصدقاء والمعارف الذين يعرفونني كعالم فلك كثيرًا ما يسألون ، & # 8220 ما هي الأسئلة الكبيرة في علم الفلك اليوم؟ & # 8221

هذا الكتاب هو جوابي. الغرض الأساسي منه هو مساعدتك على فهم والاستمتاع بالقصص التي من المحتمل أن تهيمن على العناوين الفلكية خلال العقد القادم أو أكثر. تم تصميم الكتاب ليكون في متناول أي شخص مهتم بالأسرار العظيمة لكوننا ، بغض النظر عما إذا كنت قد درست الكثير من علم الفلك من قبل. نظرًا لأنك & # 8217ll ترى ما إذا كنت تقلب الصفحات ، فإنها تأخذ شكل قائمة أفضل 10 أسئلة في علم الكونيات التي أسميها & # 8220 ألغازًا لعلم فلك الألفية الثالثة & # 8221 للتأكيد على أنها ستكون من بين أكثر موضوعات البحث نشاطًا في العقود القادمة. لقد تعمدت تجنب الأسئلة التي يعتبرها معظم علماء الفلك محسومة ، بالإضافة إلى الأسئلة التي من غير المرجح أن تتم الإجابة عليها على المدى القريب (مثل لماذا الكون موجود). ومع ذلك ، فإن القائمة هي تخميني الشخصي حول الأسئلة التي ستظهر غالبًا في التقارير الإخبارية في أوائل القرن الحادي والعشرين. ستكون هناك بلا شك اكتشافات جديدة ومدهشة لم أتوقعها وتقدم كبير في الموضوعات التي لم أقم بتضمينها في أعلى 10. وبالطبع ، أعتذر مقدمًا لأصدقاء الفلك الذين لم يكن لغزهم المفضل & # 8217t في قائمتي .

عند كتابة هذا الكتاب ، حاولت & # 8217 أن أجعل الألغاز العشرة مستقلة وقائمة بذاتها قدر الإمكان ، بحيث يمكنك تخطيها وقراءتها بأي ترتيب. ومع ذلك ، في الوقت نفسه ، يقدم كل من الألغاز بعض المفاهيم الفلكية الأساسية ، وحاولت أنا & # 8217 وضع هذه في ترتيب يمكّنك من بناء فهمك تدريجيًا. وبالتالي ، إذا قرأت الكتاب مباشرة ، فستكون لديك في النهاية & # 8217 بدايات خلفية صلبة في علم الفلك الحديث.

لذا أدعوكم الآن للانضمام إلى المغامرة البشرية للاكتشاف الفلكي. كما سترون ، نحن على وشك اكتشاف اكتشافات جديدة عظيمة في العلوم فحسب ، ولكن اكتشافات قد تغير الطريقة التي ننظر بها إلى أنفسنا كأفراد وكجنس. قراءة سعيدة.

بولدر ، كولورادو
أغسطس 2000

مقدمة: الألغاز المقبلة

الكون مليء بالأشياء السحرية التي تنتظر بصبر أن تزداد ذكائنا حدة. & # 8211 إدن فيلبوتس (1862-1960)

تخيل نفسك بالقرب من بحيرة جبلية بينما يحل الشفق في أمسية صيفية صافية ونقية. لقد وصلت إلى هنا سيرًا على الأقدام ، مع أصوات الطبيعة فقط. جالسًا بالقرب من حافة الماء & # 8217s ، تشاهد بصبر السماء تملأ ببطء بالنجوم. سرعان ما يظهر شريط مجرة ​​درب التبانة ، يمتد عالياً عبر السماء ويضيء مع سكان المدينة اللامعين الذين لا يروهم أبدًا. تنعكس أعماق السماوات في الأضواء المتلألئة على البحيرة ، مما يخلق صورة اللانهاية فوقك وتحتك. إذا حررت عقلك ، فلا يسعك إلا أن تطرح بعضًا من أكثر الأسئلة الأساسية التي يمكن تخيلها. ما هو الكون وما هو مكان الأرض و 8217 فيه؟ كيف حدث كل هذا؟ عندما تترك أفكارك تتجول في الزمان والمكان ، يمكن أن تكون أي شخص في أي وقت في التاريخ. بعد كل شيء ، أسئلتك هي نفسها التي طرحها البشر من كل ثقافة منذ بداية التاريخ.

لكن هناك فرق & # 8217. أنت تعيش في بداية الألفية الثالثة من العصر المشترك ، في وقت تتغير فيه الحدود بين المعروف والمجهول بشكل أسرع مما كانت عليه من قبل. الأسئلة التي بدت مستحيلة التفكير قبل بضعة عقود فقط قد تمت تسويتها الآن ، والعديد من أكبر الأسئلة اليوم لم يكن من الممكن حتى أن يتخيلها أسلافنا على مدى قرون وآلاف السنين الماضية. بالطبع ، ما زلنا لا نعرف سبب وجود الكون في المقام الأول أو سبب وجودنا هنا لطرح مثل هذه الأسئلة ، ومن المحتمل أننا لن نفعل ذلك أبدًا. لكن العلم الحديث يقدم إجابات مرضية للعديد من الأسئلة & # 8220what & # 8221 و & # 8220how & # 8221 التي حيرت البشر لآلاف السنين. لذا قبل أن ننتقل إلى مناقشة الألغاز التي تنتظرنا ، من الجدير أن ننظر إلى الوراء في ألغاز آلاف السنين السابقة التي تم حلها بالفعل.

If anyone had bothered to make a list of the Top 10 Mysteries of the universe at the dawn of the last millennium, it would undoubtedly have been dominated by questions concerning the layout of the heavens and the phenomena of the sky. What are stars and planets? How big and how far away are the Sun and Moon? Why do the planets and stars move through the sky as they do? وما إلى ذلك وهلم جرا. Indeed, these questions probably would have been on the list at the start of the first millennium, and perhaps even on the list a thousand years before that.

The biggest mystery of all dealt with Earth’s place in the universe. Until Kepler and Galileo settled the matter some four hundred years ago, Earth was generally assumed to be the center of the universe. But a few dissenting voices were heard through the centuries. In about 260 B.C., the Greek astronomer Aristarchus reasoned that the Earth must go around the Sun, rather than vice versa. His contemporaries and later scholars rejected his arguments, but not without at least some impassioned debate. In 1440, Nicholas of Cusa wrote a book titled De docta ignorantia (“On Learned Ignorance”), in which he claimed that the Earth turns on its axis as it orbits the Sun, that stars are other suns and hold other inhabited worlds in their grasp, and that the heavens are infinite in extent. Interestingly, while Galileo was punished by the Church for holding similar beliefs two centuries later, Nicholas was ordained a priest in the same year his book was published, and later elevated to cardinal. Thus we see that science and religion were not always in conflict, and there is no reason for them to be in conflict today.

It was another Nicholas – Nicholaus Copernicus – who set in motion the wheels of science that would finally prove Earth to be a planet orbiting the Sun. We’ll discuss this story in greater detail in mystery #8, but for now we should look at the modern picture of the universe that has since emerged.

Today we know that Earth is the third (in order of distance) of nine planets that orbit the Sun. The Sun, the nine planets and their moons, and a myriad of smaller objects including asteroids and comets make up what we call our solar system – one of more than 100 billion star systems that make up the huge, swirling disk of the Milky Way galaxy. Our location in the Milky Way is a little over halfway from the galactic center to the edge of the galactic disk.

The Milky Way galaxy is one of the two largest galaxies in a group of thirty or so galaxies that we call the Local Group. (The other large member is the Great Galaxy in Andromeda.) Many other groups of galaxies are scattered throughout the heavens, and those groups that contain more than about a hundred galaxies are often called clusters. The groups and clusters, in turn, often appear to make up larger structures called superclusters. Not surprisingly, the supercluster to which the Local Group belongs is called the Local Supercluster. Finally, the universe encompasses all the superclusters and everything within and between them. Said differently, the universe is the sum total of all matter and energy. The postcard on the following page summarizes the basic levels of structure in our cosmic address, and the painting in the inside front cover shows the same idea in a more visual way.

Questions about the origins of Earth and the universe might also have made the list of mysteries in past millennia, though many philosophers probably considered those questions unanswerable by science. After all, until recently no one could imagine methods of studying the past such as the radioactive dating of rocks. Only a few brave souls even ventured guesses about how a planet might have developed. Still, one of the earliest guesses was uncannily modern: before 400 B.C., the Greek philosopher Democritus suggested that the universe began as a chaotic mix of atoms that slowly clumped together, ultimately forming the Earth and other worlds. Today’s scientific story of creation similarly holds that simple components gradually developed into galaxies, stars, planets, and life. The difference between the modern story of creation and that envisioned by Democritus lies mainly in the details – and, more important, in that scientific evidence now makes this story far more than a guess.

This postcard shows how a distant friend might address a postcard to someone on Earth.

The expansion that began with the Big Bang has continued ever since, but the expansion rate has not always been the same in all places at all times. In particular, the force of gravity, which attracts all objects to all other objects, has presumably slowed the overall expansion, and in some relatively small regions of the universe gravity has halted and even reversed the expansion altogether. Those regions where gravity has halted the local expansion are the galaxies themselves – and also some groups and clusters of galaxies. Gravity also drove the collapse of smaller clumps of gas and dust within galaxies, thereby forming stars and planets. Galaxies like our own Milky Way probably looked much as they do today when the universe was less than half its present age.

Stars live and die within galaxies, expelling much of the matter from which they were made at the ends of their lives. This expelled material is then recycled into new generations of stars and planets. In this sense, galaxies function as cosmic recycling plants, providing the astronomical equivalent of ecosystems for stars, planets, and clouds of interstellar gas.

The earliest generation of stars had no Earth-like planets, because the Big Bang produced only the two simplest elements: hydrogen and helium (plus trace amounts of a third element, lithium). The rest of the elements, from which we and our planet are made, were manufactured in stars. Stars shine for most of their lives with the energy released by the nuclear fusion of hydrogen into helium. (Nuclear fusion is the process of making heavier elements from light ones by joining together nuclei of light elements.) But near the ends of their lives, advanced fusion reactions in the more massive stars produce all the remaining elements, including primary ingredients of life such as carbon, oxygen, nitrogen, and iron. That’s how these elements came to be present in the universe, and it is from this “star stuff” (to quote the late Carl Sagan) that Earth and its life were made. The painting in the inside back cover summarizes this scientific story of our cosmic origins.

The ease with which we can state our cosmic address and origins hides some amazing ideas of scale. Interstellar distances are so vast that ordinary units of measure like miles or kilometers are almost useless. Instead, we usually measure cosmic distances in units of light-years, with one light-year being the distance that light can travel in a year. (If you insist on converting to ordinary units, a light-year is almost 10 trillion kilometers, or 6 trillion miles.) Keep in mind that light travels extremely fast by Earth standards: it could circle the globe nearly eight times in just one second and takes only about six hours to journey from Earth to Pluto, the outermost planet of our solar system. But even at this incredible speed, light takes more than four years to travel the distance to the nearest star system, Alpha Centauri, which is why we say that Alpha Centauri is a little over four light-years away.

The fact that light takes significant amounts of time to traverse the vast expanses of space causes space and time to be inexorably intertwined. For example, Color Plate 1 shows a photograph of the Great Galaxy in Andromeda, also known as M31, which lies about 2.5 million light-years away. The photograph therefore shows how M31 looked about 2.5 million years ago, when early ancestors of modern humans were walking the Earth. Moreover, the diameter of M31 is about a hundred thousand light-years, so light from the far side of the galaxy required a hundred thousand years longer to reach us than light from the near side. Thus, the photograph of M31 spans a hundred thousand years of time.

Ultimately, the finite age of the universe and the speed of light combine to limit the portion of the universe that we can see. For example, if the universe is 12 billion years old, then light from galaxies more than 12 billion light-years away would not yet have had time to reach us. We would therefore say that the observable universe extends 12 billion light-years in all directions from Earth. (This explanation is somewhat oversimplified, but the details are not important for our purposes.) The entire universe, meaning the whole of creation, is greater in size than the observable universe in fact, as we’ll discuss later, the entire universe might even be infinite in size.

The scale of time is no less incredible. The late Cornell University astronomer Carl Sagan pioneered the use of a wonderful device for comprehending astronomical time, which he called the cosmic calendar (next page). We imagine the entire history of the universe compressed into a single year: The Big Bang occurs at the first instant of January 1, and the present day is the stroke of midnight on December 31. On this scale, the Milky Way galaxy probably formed sometime in February, but it was not until mid-August that our solar system was born. Life on Earth took hold by mid-September, but the great burst in diversity of life known as the Cambrian explosion did not occur until mid-December. The earliest dinosaurs walked the Earth on Christmas. Early in the morning of December 30, an asteroid or comet crashed to Earth, precipitating a global catastrophe that wiped out the dinosaurs and many other species of the time.

With the dinosaurs gone, small furry mammals inherited the Earth. Some 60 million years later, or around 9 P.M. on December 31 of the cosmic calendar, the earliest hominids (human ancestors) walked upright. Most of the major events of human history have taken place within the final seconds of the final minute of the final day on the cosmic calendar. With الآن being the stroke of midnight on December 31, agriculture arose only about thirty seconds ago. The Egyptians built the pyramids about thirteen seconds ago. It was only about one second ago on the cosmic calendar that Kepler and Galileo provided concrete proof that Earth is a planet orbiting the Sun. The oldest living humans were born less than three-tenths of one second ago. On the scale of cosmic time, the human species is the youngest of infants, and a human lifetime is a mere blink of an eye.

So here we are today, babes staring into the infinite unknown. Put yourself back on the shore of the mountain lake. Listen to the sounds of the night, and watch the reflections of the stars slowly circling overhead. Let your mind wander freely once again, contemplating the deepest questions of human existence. But this time consider the great foundation of knowledge that we have inherited through the efforts of thousands of our ancestors over thousands of years. This is their gift to you, a gift that enables you to join the human adventure of astronomical discovery. Now it is time to look ahead and see what mysteries have been laid at the doorstep for our generation to solve.

All text on this site is protected by copyright law. © 2000, Jeff Bennett.


الإجابات والردود

yes, but "densely packed together" does NOT mean everything was 0 distance from everything else. In fact, the universe may well have been (and most likely was) infinite in extent at that time

You have very likely fallen prey to the pop-science canard that everything started at a single point in space and was an "explosion". It did not and was not.

After reading the wikipedia article and looking at many other threads on this forum I am still having a hard time understanding the difference between the Observable universe and the entire universe.

Why is the entire universe not observable to us?

The Big Bang happened 13.8 billion years ago. At that point in time, the distance between us and everything else was 0. The universe has been expanding ever since. But we can observe the cosmic microwave background which is the remnants of the big bang and the time when everything was densely packed together. Therefore I do not understand how there can be anything we can't observe if we can observe the beginning of the universe itself?

The problem like this arises when we try to imagine that the universe "has a center" or "the universe started from a point in space" type of analogy. It can be hard to imagine the real case of what happened.

I really like one analogy that I want to explain.

Let us think ourselves as 2D creatures embedded on a 2D surface of a positively curved space (simply we are 2D creatures living on the surface of the sphere).

In this analogy, the Universe will correspond to the entire surface of the sphere.

The observable universe will correspond to the part of the sphere of the surface.

In the image, as you can see the Universe is just the surface of the sphere, but each observer on the sphere has its own observable universe.

Respect to the image (analogy), we can ask "Where did the big bang happen?" The answer would be,
"The center of the 3D sphere". Think an expanding sphere but we are only on the surface and we can only move in the surface so there's no way that we can show where the big bang happened. This is the part that we should realize "universe started from a point in space" description (analogy) is wrong.

When we look further away we see the past, because light takes time to come to us. For example, the observer A is the center of its own observable universe and when she looks around, and observers the sky, she will see a point where she can't look further because light hasn't reached her yet.


Again, you can see there's no center for the Universe. The Universe is just a surface of the sphere, it doesn't have any center.


1 إجابة 1

Cosmic Time

Let us denote the age of the universe as $t$ . By using $frac

= dot$ we can write

(1)$ But instead of working in $da$ we can convert it to $dz$ . We know that $1 + z = a^<-1>$

$dz = -a^<-2>da$ or $da = -a^2dz = -(1+z)^<-2>dz

Let us put $(2)$ and $(3)$ into $(1)$

Let us do the calculation for the current age of the universe,

For $Omega_ = 0$ , $Omega_ = 0.31$ , $Omega_ = 0.69$ and $Omega_ = 1 - Omega_0 = 0$ ,

If we use the https://www.integral-calculator.com and do the numeric calculation we obtain

$t_ = 0.9641 imes H_0^<-1>= 0.9641 imes 14.39

Conformal Time

In this case from the FLRW metric we can write,

$ds^2 = -c^2dt^2 + a^2dr^2$ for light $ds = 0$ Thus we have,

Conformal time represents the time it takes for the light to travel distance $r$ . Mathematically

But you can write this equation in terms of z to make the calculations easier.

And by using (3) you can write

When you use the above equation to calculate the conformal time since the begining of the universe you need to write,

When you use the integral calculator site and do the above integral you will get

$ eta = 3.2 imes 1/H_0 = 3.2 imes 14.38Gyr = 46.016 Gyr$

In summary the age of the universe for a given $z$ can be calculated by

These integrals cannot be done by hand (in general). Either you need to write a computer program or more simply just you can use the site that I mentioned and select the numerical calculation box.

I did all my calculations for a given $z$ value but I only did this to show you the difference between $t$ (cosmic time) and $eta$ (conformal time). For a given $a$ you can easily find the corresponding $z$ by using $z=a^<-1>-1$ and then you can calculate $eta$ or $t_0$ .

يحرر: To answer your other question. There's not a direct equation but you can find a way to do it. For instance, let us use equation $(3)$

but in this case, we will write $E(a)$ instead of $E(z)$ which is a simple thing to do. So we have

Now, $a$ goes inside of $E(a)$ as $a^2$ . هكذا

So we have a function of $t(a)$ however for some values you can take the inverse of this function (It makes problem for the closed universe models). For instance you can plot $t$ vs $a$ ( $t(a)$ ) and then reverse the axis to get $a$ vs $t$ ( $a(t)$ ). This is the general case.

If you are asking for our universe you can make some approximations and then find the function. For example, you can look at this site. But it's only an approximation and works for only some $Omega$ parameters with a given time interval.

Either you have to make an approximation to equation (4) for each case and then take the inverse, or you have to plot $t(a)$ and from there by chaning the axis you can find $a(t)$ . I am not sure if there's another way to do it.


How Long, Oh Lord?

The young-universe creationist is in an untenable spot. If the earth is six to ten thousand years old, then virtually nothing we see outside of our solar system is real. All observational astronomy of distant heavenly objects is a fiction. There were no supernova explosions billions of years ago. The only stars we behold are “shooting stars,” bits of intergalactic dust that burn up in our atmosphere.

God has fabricated images of events that never happened, but passes them off as if they did. The Bible deceives us. If distant stars are real, no human would know it for millions, even billions, of years. That which is seen doesn’t exist, and that which exists will never be seen.

On the other hand, if we see real stars when we look heavenward, and those stars are a billion light years away, then they must have existed a billion years ago. 9 If our eyes and our instruments can be trusted, then the universe is ancient. When the Bible tells us to behold the stars, it speaks the truth.


شاهد الفيديو: ماذا يوجد داخل الثقب الاسود (ديسمبر 2021).