Alter des Universums und zeitliche Ausdehnung

Aufgrund unseres Wissens und des kosmologischen Standardmodells schätzen wir das Alter des Universums auf etwa 13,7 Milliarden Jahre.

Wie viel Sinn macht es, über das Zeitalter des Universums als Ganzes zu sprechen?

Wir können die Zeitdilatation beobachten, damit wir wissen, dass die Zeit für Beobachter, die sich mit unterschiedlicher Geschwindigkeit bewegen (spezielle relativistische Zeitdilatation) oder sich in unterschiedlicher Entfernung von Zentren starker Gravitationsfelder befinden (wie durch die allgemeine Relativitätstheorie erklärt), unterschiedlich vergeht. Ist das geschätzte Alter des Universums eine Eigenschaft des Universums oder von uns als seinen Beobachtern?

Würde ein anderer Beobachter das Alter des Universums als anders wahrnehmen? Haben verschiedene Teile des Universums ein unterschiedliches Alter? Gelten die Prinzipien der speziellen Relativitätstheorie überhaupt für universelles Denken?

Die Antwort lautet ja, Zeitdilatation beeinflusst, wie viel Zeit ein Beobachter seit dem Urknall bis zur gegenwärtigen (kosmologischen) Zeit erlebt.

Es gibt jedoch eine Reihe spezieller Beobachter, die als Mitbeobachter bezeichnet werden. Dies sind die Beobachter, für die das Universum isotrop erscheint. Zum Beispiel können wir durch Messen der Anisopie im kosmischen Mikrowellenhintergrund feststellen, dass sich die Erde mit etwa 350 km / s relativ zu einem nahegelegenen Beobachter bewegt (tatsächlich verursacht dies eine relativ große Anisopie, die Bilder des CMB, die Sie aus WMAP sehen). etc sind bei dieser anistropie ausgeklammert).

Eine besondere Eigenschaft eines Mitbeobachters im Universum ist, dass sie das Alter des Universums maximieren, dh kein anderer Beobachter kann mehr Zeit seit dem Urknall erfahren als ein Mitbeobachter (falls Sie fragen, dass es keinen Beobachter gibt, der die Zeit seitdem minimiert) der Urknall). Wenn wir über das Zeitalter des Universums sprechen, sprechen wir über das Zeitalter des Universums aus der Perspektive eines mitfahrenden Beobachters.

Im Standardmodell sieht das Universum für alle Standorte, die sich im lokalen Ruhebereich bewegen, gleich aus. Dies schließt das scheinbare Alter ein. Sie können erkennen, ob Sie sich im lokalen Ruhebereich befinden, wenn die Ausdehnung der Galaxien um Sie herum in alle Richtungen symmetrisch ist und der Mikrowellenhintergrund auch in alle Richtungen gleich ist. Einfach ausgedrückt würde jede Zivilisation auf einer beliebigen Galaxie im sichtbaren Universum dasselbe Alter des Universums messen wie wir.

Wenn es jedoch einem Objekt gelungen wäre, sich mit nahezu Lichtgeschwindigkeit relativ zu seinen lokalen Ruhebildern zu bewegen, die sich für einen signifikanten Bruchteil des Zeitalters des Universums kontinuierlich geändert hätten, würde es eine relativistische Zeitdilatation geben, und dieses Objekt würde sich bewegen nicht so gealtert wie der Rest des Universums. Das heißt, wenn eine Uhr an Bord wäre, würde sie weniger verstrichene Zeit aufzeichnen. Da dies jedoch kontinuierliche Beschleunigungen und enorme Energie erfordert, hätte kein natürliches Phänomen, von dem wir wissen, dies erfahren können.

Wenn ein Objekt auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigt und dann die Motoren abschaltet, bewegt es sich aufgrund der Hubble-Expansion an Orte, an denen es sich relativ zu den neuen lokalen Galaxien nicht mehr der Lichtgeschwindigkeit und damit der Zeitdilatation annähert von lokalen Beobachtern gesehen fällt ab. Kosmologen verwenden normalerweise expandierende Koordinaten, die sich mit der Zeit der globalen Skala ausdehnen, um Berechnungen durchzuführen. In expandierenden Koordinaten erscheint dieser Effekt als eine fiktive Kraft (die aus der Transformation des Koordinatensystems resultiert), die die Geschwindigkeiten dämpft.