Ist das Alter des Universums relativ zum Standort eines Beobachters in diesem Universum?

Laut Wiki ist das Alter des Universums 13 Milliarden Jahre alt, und mir wurde beigebracht, dass Hintergrundstrahlung das Universum in alle Richtungen einheitlich macht.

Definiert dies nicht eine Raumkugel im Universum mit der Erde im Zentrum? Diese Kugel hätte einen Radius von 13 Milliarden Lichtjahren.

Wir (auf der Erde) konnten nichts außerhalb dieser Sphäre sehen. Da Licht vor mehr als 13 Milliarden Jahren nicht existierte. Für uns definiert dies eine Art Rand für das Universum.

Aber was passiert, wenn ein Außerirdischer in einer anderen Galaxie, die 5 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt ist, auch zu den Sternen schaut? Sehen sie keine gleichmäßige Hintergrundstrahlung und messen das gleiche Alter des Universums?

Dieser Außerirdische hätte auch eine Sphäre von 13 Milliarden Jahren.

Wir haben also zwei Sphären, eine für die Erde und eine für unseren außerirdischen Freund.

Diese beiden Bereiche würden sich um 5 Milliarden Jahre überlappen. Das heißt, wenn wir in die entgegengesetzte Richtung von der Galaxie dieses Außerirdischen schauen. Wir können weitere 5 Milliarden Jahre weiter sehen als sie.

Wenn wir die Gesamtbreite der beiden überlappenden Kugeln messen, erhalten wir eine Entfernung von 18 Milliarden Lichtjahren.

Ich greife jetzt verwirrt nach meinen Haaren. Ist es möglich, dass sich zwei sichtbare Kugeln überlappen, um eine Entfernung zu erzeugen, die länger ist als der älteste Lichtstrahl? Und von dort falle ich in weitere Fragen. Können zwei Personen das gleiche Alter des Universums an verschiedenen Stellen im Universum messen?

Deshalb denke ich, dass meine Idee falsch ist, aber wie könnte es falsch sein und warum?

Sie arbeiten unter dem Missverständnis, dass das Alter des Universums davon abhängt, wie weit wir direkt sehen können. Während es stimmt, dass das älteste Licht, das wir sehen können, vor etwa 13,7 Milliarden Jahren emittiert wurde, ist das Material, das dieses Licht emittiert hat, dank der Expansion des Universums jetzt ungefähr 46 Milliarden Lichtjahre entfernt.

Das Universum selbst erstreckt sich wahrscheinlich erheblich darüber hinaus und kann unendlich sein. Das steht nicht im Widerspruch zum Urknallmodell oder zur Relativitätstheorie. Wenn das Universum unendlich ist, war es immer unendlich. Orte, die, wie Sie sagen, durch mehr als den ältesten Lichtstrahl getrennt sind, stehen nicht in kausalem Kontakt und können es je nach kosmologischen Parametern niemals sein.

In einem homogenen, isotropen Universum (und vergessen Sie nicht, dass wir nur Annahmen über Regionen außerhalb unseres beobachtbaren Universums treffen können) würden sich alle Beobachter auf das Alter des Universums einigen und darauf, dass das Universum einst sehr viel kleiner war und alle sehen würden (auf) Durchschnitt) die gleiche Art von Universum in alle Richtungen.

Um sicherzustellen, dass Stellen zu gewährleisten , die außerhalb des kausalen Kontakts jetzt sind homogen verlangt , dass sie waren in kausalem Kontakt in der Vergangenheit. Dies ist die Natur des "Horizontproblems ".

Ich habe das Bild unten von der "Slideplayer" -Website aufgenommen. Ich bin mir nicht sicher, wer der Urheber ist, aber es erfüllt hier seinen Zweck und ich denke, Ihre Frage ist zusammengefasst. In diesem Diagramm scheint es, dass A und B niemals "kommuniziert" haben können und niemals vom selben Ort stammen können. Die Lösung der Inflation besteht in einer massiven exponentiellen Ausdehnung des Raums im Bruchteil einer Sekunde. Kurz gesagt, die Abstände zwischen Punkten im Weltraum (oder Galaxien, wenn Sie möchten, obwohl es in der Epoche der Inflation keine Galaxien gab) nehmen plötzlich um viele, viele Größenordnungen zu. Dies gibt das Aussehender Bewegung, die schneller als Licht ist, obwohl die kosmische Geschwindigkeitsbegrenzung nur für lokale Messungen gilt und nicht für die Ausdehnung des Raums selbst. Das Endergebnis ist ein Universum, das weit über die Grenzen eines Radius des Alters des Universums in Lichtjahren hinaus homogen erscheint.

Nun, die "erste" Hypothese war, dass das Universum unendlich ist und die Anzahl der Weltraumobjekte unendlich ist. Dann kam die Urknalltheorie und wir fanden heraus, dass unser Universum ungefähr 13 Milliarden Jahre alt ist und der Radius des beobachteten Universums 13 Milliarden Lichtjahre beträgt, und wir postulierten, dass das Universum wahrscheinlich verbunden ist: Es gibt keinen Rand und wenn Sie könnte die Zeit anhalten und sich in eine Richtung bewegen, würden Sie wahrscheinlich am selben Punkt ankommen, wie Sie es auf der Erdoberfläche tun würden. Jetzt wissen wir, dass es keine sehr genaue Idee war: Der Radius des beobachteten Universums erwies sich als etwas größer: ungefähr 14 Milliarden Jahre, und es kommt vor, dass sich die entferntesten Galaxien schneller als Licht von uns entfernen. Dieser Radius (14 Milliarden Jahre) ist also nur der Radius des derzeit sichtbaren Universums (wir sehen, wie es vor 14 Milliarden Jahren aussah, als das Universum viel kleiner war). Jetzt hat dieser Radius 45 Milliarden Lichtjahre erreicht, aber wir können nur die Vergangenheit (oder 14 Milliarden Jahre) sehen. Wir sehen also die Vergangenheit, nicht die gegenwärtige Größe. Die Tatsache, dass sich die Galaxien, die sehr weit voneinander entfernt sind, schneller als Licht voneinander entfernen, wird auf die Ausdehnung des Raums selbst zurückgeführt und verstößt nicht gegen die Allgemeine Relativitätstheorie (wir können sagen, dass dies etwas ungenau ist). genau wie die Relativitätstheorie Newtons Theorie etwas ungenau machte). Unser Raum wird manchmal als elastisches Gummiband dargestellt. Je weiter zwei Punkte entfernt sind, desto schneller bewegen sie sich auseinander, wenn Sie das Gummiband verlängern. Und unser Raum erweitert sich auf ähnliche Weise. Wir sehen den unsichtbaren Teil des Universums nicht (das gesamte Universum kann einen Durchmesser von 150 bis 600 Milliarden Lichtjahren haben - diese Größe wird niemals sichtbar sein und es ist viel mehr als die Entfernung von 45 Milliarden Lichtjahren, zu der das am weitesten entfernte ist sichtbare Galaxien müssen sich inzwischen bewegt haben, aber wir beobachten sie immer noch, als wären sie 13 bis 14 Milliarden Lichtjahre entfernt. Wir wissen auch nicht, ob unser Universum unendlich oder endlich ist. Sie können sich ein Endliches als ein „verbundenes Universum“ vorstellen, wenn wir die Zeit anhalten und in eine Richtung gehen könnten, die schließlich an unserem Ausgangspunkt ankommt. Wenn dies jedoch nicht der Fall ist und unser Universum offen und nicht verbunden ist, können wir es als unendlich bezeichnen. Die beiden Theorien sind in Ordnung. Leider wissen wir nicht, welches richtig ist! Wenn das Universum nicht verbunden ist, kann es zu Anomalien wie „Kanten“ kommen. Es kann einen Punkt im Universum geben, an dem Galaxien enden und es keine weiter entfernten Galaxien oder etwas viel Seltsameres gibt. Dies ist leider jenseits unseres sichtbaren Universums und wir haben keine Möglichkeit zu wissen.

Eine andere Sache ist, dass sich Ihre Frage um das Konzept des Raums dreht. Nun, es ist im wirklichen Leben ungefähr dreidimensional, wenn wir nicht sehr kleine (wie in der Quantenmechanik) oder kosmologisch große Entfernungen berücksichtigen. Wir wissen jedoch, dass sich unser Raum verziehen könnte, daher sind die Dinge nicht so einfach. Derzeit wissen wir nicht viel über die tatsächliche Konfiguration unseres metrischen Raums.

Wie ich sehe, haben viele Leute Schwierigkeiten, sich das verbundene Universum vorzustellen. Lassen Sie uns alles stark vereinfachen. Nehmen wir an, unser Universum ist genau wie die Erde, und stellen wir uns vor, die Erde wächst an Größe, sodass sich Städte, die weit voneinander entfernt sind, am schnellsten voneinander entfernen. Dann können Sie die Länge des Äquators nehmen und ihn den Durchmesser unseres Testuniversums nennen (oder ihn einfach anstelle des Durchmessers verwenden). Die halbe Entfernung des Äquators ist der Radius (oder verwenden Sie ihn einfach anstelle des Radius) unseres „Test“ -Universums, und er ist überall gleich, und alles wird sich ausdehnen, wie wir ursprünglich postuliert haben. Es erklärt das Paradoxon mit Außerirdischen und zwei Kreisen, die Sie erwähnt haben. Beachten Sie, dass Städte nicht an Größe zunehmen, da wir hier wie bei Galaxien davon ausgehen, dass unsere Städte durch "Gravitation" von der Expansion abgehalten werden. Beachten Sie auch, dass wir in diesem Beispiel die Erdoberfläche verwenden, die zweidimensional und das Universum dreidimensional ist (wahrscheinlich oder sagen wir ungefähr, um Ungenauigkeiten zu vermeiden). Hoffe, diese primitive sphärische Illustration ist eine Hilfe.

Hier ist ein erklärendes und hilfreiches Zitat aus dem Artikel Metric Expansion of Space von Wikipedia:

Das Universum könnte unendlich groß oder endlich sein; Die Beweise, die zum Inflationsmodell des frühen Universums führen, implizieren jedoch auch, dass das "Gesamtuniversum" viel größer als das beobachtbare Universum ist und daher Kanten oder exotische Geometrien oder Topologien nicht direkt beobachtbar wären, da das Licht keine Skalen erreicht hat welche solchen Aspekte des Universums, wenn sie existieren, noch erlaubt sind. In jeder Hinsicht kann man davon ausgehen, dass das Universum räumlich unendlich ist, ohne Rand oder seltsame Verbundenheit. [15] Unabhängig von der Gesamtform des Universums ist die Frage, in was sich das Universum ausdehnt, eine, die nach den Theorien, die die Ausdehnung beschreiben, keine Antwort erfordert. Die Art und Weise, wie wir den Raum in unserem Universum definieren, erfordert in keiner Weise zusätzlichen Außenraum, in den er sich ausdehnen kann, da eine Ausdehnung einer unendlichen Ausdehnung erfolgen kann, ohne die unendliche Ausdehnung der Ausdehnung zu verändern. Sicher ist nur, dass die Mannigfaltigkeit des Raumes, in dem wir leben, einfach die Eigenschaft hat, dass die Abstände zwischen Objekten mit der Zeit immer größer werden. Dies impliziert nur die einfachen Beobachtungsfolgen, die mit der unten untersuchten metrischen Erweiterung verbunden sind. Für eine Erweiterung ist kein "Außen" oder Einbetten in den Hyperraum erforderlich. Die oft gesehenen Visualisierungen des Universums, das als Blase ins Nichts wächst, sind in dieser Hinsicht irreführend. Es gibt keinen Grund zu der Annahme, dass es etwas "außerhalb" des expandierenden Universums gibt, in das sich das Universum ausdehnt. Selbst wenn die räumliche Gesamtausdehnung unendlich ist und das Universum daher nicht "größer" werden kann, sagen wir immer noch, dass sich der Raum ausdehnt, weil lokal der charakteristische Abstand zwischen Objekten zunimmt. Wenn ein unendlicher Raum wächst, bleibt er unendlich

Vielleicht möchten Sie den vollständigen Artikel lesen. Ich denke, es ist nicht schlecht und entspricht in etwa der modernen Wissenschaft. Es gibt Ihnen viel mehr Informationen als meine vereinfachten Erklärungen. Vielleicht möchten Sie sich auch mit der vierdimensionalen euklidischen Geometrie vertraut machen - ich denke, es könnte einige Dinge leichter verständlich machen, wenn Sie über unseren metrischen Raum sprechen. Daher empfehle ich den Artikel Metric Expansion of Space in Wikipedia als guten Einstieg - ich hoffe, er ist nicht sehr herausfordernd.

PS: Bitte beachten Sie, dass meine Erklärungen wesentliche Vereinfachungen sind. Theoretisch könnten verschiedene Topologien des Universums oder des metrischen Raums (verschiedene Kombinationen in Bezug auf Endlichkeit, Unendlichkeit, Verbundenheit und Krümmung) möglich sein. Lassen Sie mich hier einen weiteren fortgeschrittenen Begriff hinzufügen: Wheeler schlug vor, dass die Topologie der Raumzeit schwanken könnte (Raum-Zeit-Schaum), und brachte so die Quantenmechanik hierher. Nun, ich denke, wir haben immer noch ein sehr begrenztes Wissen, wenn es um unseren tatsächlichen metrischen Raum geht.