Nasz Wszechświat zaczął się od Wielkiego Wybuchu, ale to nie znaczy, że narysowaliśmy go poprawnie. Większość z nas wyobraża sobie to jako prawdziwą eksplozję: kiedy wszystko zaczyna się od gorącego i gęstego, a potem stygnie i stygnie, a poszczególne fragmenty lecą coraz dalej. Ale to wcale nie jest prawda. Powstaje zatem pytanie: czy Wszechświat ma centrum? Czy kosmiczne promieniowanie tła jest rzeczywiście w takiej samej odległości od nas, gdziekolwiek spojrzysz? W końcu, jeśli Wszechświat się rozszerza, to gdzieś musiało się to zacząć?
Pomyślmy przez chwilę o fizyce eksplozji io tym, jak wyglądałby nasz wszechświat, gdyby się od niej zaczął.
Pierwsze etapy eksplozji podczas próby jądrowej Trinity, 16 milisekund po wybuchu. Szczyt ognistej kuli znajduje się na wysokości 200 metrów. 16 lipca 1945 r
Wybuch zaczyna się w pewnym momencie i szybko rozszerza się na zewnątrz. Najszybciej poruszający się materiał wychodzi najszybciej i dlatego rozprzestrzenia się najszybciej. Im dalej jesteś od centrum eksplozji, tym mniej materiału Cię dogoni. Gęstość energii maleje wraz z upływem czasu, ale dalej od wybuchu spada szybciej, ponieważ w pobliżu materiał energetyczny jest bardziej rozrzedzony. Bez względu na to, gdzie jesteś, zawsze będziesz w stanie - jeśli nie zostaniesz zniszczony - odtworzyć środek eksplozji.
Wielkoskalowa struktura Wszechświata zmienia się w czasie, gdy maleńkie defekty rosną i tworzą pierwsze gwiazdy i galaktyki, a następnie łączą się, tworząc duże, nowoczesne galaktyki, które widzimy dzisiaj. Im dalej patrzysz, tym młodszy wszechświat.
Ale to nie jest wszechświat, który widzimy. Wszechświat wygląda tak samo z dużych i małych odległości: te same gęstości, te same energie, te same galaktyki itp. Odległe obiekty, które oddalają się od nas z dużą prędkością, nie pokrywają się z wiekiem z obiektami, które są bliżej nas i poruszają się z niższe prędkości; wydają się młodsi. A z dużej odległości przedmioty stają się nie mniejsze, ale większe. A jeśli przyjrzymy się, jak wszystko we wszechświecie się porusza, zobaczymy, że pomimo tego, co widzimy dziesiątki miliardów lat świetlnych od nas, zrekonstruowaliśmy centrum dokładnie tam, gdzie się znajdujemy.
Film promocyjny:
Supergromada w Laniakei, zaznaczona na czerwono jako pozycja Drogi Mlecznej, stanowi zaledwie jedną miliardową objętości obserwowalnego Wszechświata. Gdyby wszechświat zaczął się od eksplozji, Droga Mleczna znajdowała się dokładnie w centrum
Czy to oznacza, że my, spośród wszystkich bilionów galaktyk we Wszechświecie, znajdujemy się w centrum Wielkiego Wybuchu? I że pierwotna „eksplozja” została dostrojona w ten sposób - z nieregularnymi, niejednorodnymi gęstościami energii, „punktami odniesienia” i tajemniczą poświatą 2,7 K - tak, że znaleźliśmy się w jej centrum? Jak hojnie byłoby, gdyby Wszechświat dostosował się tak, że na początku znaleźliśmy się w tym niewiarygodnie nierealnym punkcie.
Podczas eksplozji w kosmosie najszybciej usunie się materiał zewnętrzny, co oznacza, że najszybciej będzie wykazywać inne właściwości, oddalając się od centrum, ponieważ szybciej traci energię i gęstość
Jednak ogólna teoria względności mówi nam, że nie jest to eksplozja, ale ekspansja. Wszechświat rozpoczął się od gorącego, gęstego stanu i to jego tkanka się rozszerzyła. Istnieje błędne przekonanie, że trzeba było zacząć od jednego punktu, ale nie. Cały obszar miał takie właściwości - wypełniony materią, energią itp. - i wtedy po prostu zaczęła działać uniwersalna grawitacja.
Te właściwości były wszędzie i wszędzie takie same - gęstość, temperatura, liczba galaktyk itd. Ale gdybyśmy mogli to zobaczyć, znaleźlibyśmy dowody ewoluującego wszechświata. Ponieważ Wielki Wybuch wydarzył się natychmiast i wszędzie jakiś czas temu w pewnym rejonie przestrzeni, a ten region jest wszystkim, co możemy zobaczyć, jeśli spojrzymy z naszego punktu widzenia - widzimy obszar przestrzeni, który nie różni się zbytnio od naszej pozycji w przeszłości. Trudno to zrozumieć, ale spróbuj.
Patrzenie wstecz na wielkie kosmiczne odległości jest jak spoglądanie w przeszłość. Od Wielkiego Wybuchu, w którym obecnie jesteśmy, minęło 13,8 miliarda lat, ale Wielki Wybuch wystąpił także gdzie indziej. Światło podróżujące w czasie z tych galaktyk oznacza, że widzimy odległe regiony tak, jak były w przeszłości.
Galaktyki, których światło docierało do nas od miliarda lat, są dla nas widoczne tak, jak były miliard lat temu; galaktyki, które ukazują się nam dziesięć miliardów lat później, wyglądają tak, jak były dokładnie w tym czasie. 13,8 miliarda lat temu Wszechświat był pełen promieniowania, a nie materii, a kiedy po raz pierwszy uformowały się neutralne atomy, promieniowanie to nigdzie nie dotarło, ostygło i przeszło przez przesunięcie ku czerwieni z powodu rozszerzania się Wszechświata. To, co widzimy jako kosmiczne mikrofalowe tło, jest nie tylko poświatą Wielkiego Wybuchu, ale jest widoczne z dowolnego miejsca we wszechświecie.
Wszechświat nie musi mieć centrum. To, co nazywamy „regionem” przestrzeni, w której miał miejsce Wielki Wybuch, może oznaczać nieskończoność. Jeśli istnieje centrum, może być dosłownie wszędzie i nie wiedzielibyśmy o tym, ponieważ nie obserwujemy wystarczająco Wszechświata, aby uzyskać pełną informację. Musielibyśmy zobaczyć krawędź, podstawową anizotropię (kiedy różne kierunki wyglądają inaczej) w temperaturach i liczbie galaktyk, a nasz Wszechświat w największych skalach wydaje się taki sam wszędzie i we wszystkich kierunkach.
Nie ma miejsca, z którego wszechświat zaczął się rozszerzać, jest czas, kiedy wszechświat zaczął się rozszerzać. To jest dokładnie to, czym był Wielki Wybuch: stan, w który w pewnym momencie przeszedł cały obserwowalny Wszechświat. Dlatego patrzenie we wszystkich kierunkach jest spoglądaniem w przeszłość. Dlatego Wszechświat jest jednorodny we wszystkich kierunkach. Właśnie dlatego naszą historię kosmicznej ewolucji można prześledzić tak daleko, jak sięgają nasze obserwatoria.
Być może wszechświat ma skończony kształt i rozmiar, ale jeśli tak jest, to ta informacja nie jest dla nas dostępna. Część obserwowanego przez nas wszechświata jest ograniczona i ta informacja nie jest w niej zawarta. Jeśli myślisz o wszechświecie jako balonie, bochenku chleba lub czymś innym przez analogię, nie zapominaj, że mamy dostęp tylko do niewielkiej części prawdziwego wszechświata. Widzimy tylko niewielką jego część. I czy jest skończona, czy nieskończona, nie przestaje się rozszerzać i rozkładać.
Wszechświat w żaden sposób się nie rozszerza; po prostu staje się mniej gęsty.
ILYA KHEL