Pregunta originalmente respondida: ¿Cuáles son los malentendidos más comunes sobre la expansión del Universo?
Solo puedo juzgar la cantidad de malentendidos de la expansión sobre la base de la pregunta que encuentro aquí en Quora. No tengo otras fuentes.
Estos son los malentendidos que veo más comúnmente.
- ¿Qué pasa si no hay singularidad en un agujero negro, pero toda la masa se extiende directamente en el horizonte de eventos?
- ¿Alguien puede sugerir una idea para comprobar la validez del principio de relatividad? [El primer postulado del SRT de Einstein.]
- ¿Qué sucederá si la teoría de la relatividad de Einstein resulta ser incorrecta?
- ¿Dónde puedo encontrar un material de referencia en línea (documentos, apuntes de clase) sobre el desarrollo de GR Lagrangian (a la manera de Feynman o Weinberg)?
- Cómo hacerme entender la teoría de la relatividad especial de Einstein
- El borde. Si el universo se está expandiendo, eso a veces se visualiza como una estructura con un borde que se expande ‘hacia afuera’. Este malentendido se manifiesta en preguntas como: Si viajo al borde del universo, ¿qué veré?
- El exterior. Este malentendido a menudo se muestra en preguntas como: ¿En qué se está expandiendo el universo?
- Más rápido que el movimiento ligero. Este malentendido se manifiesta en preguntas como: ¿Cómo puede Star XYZ moverse más rápido que la luz?
- Velocidad de expansión. Este malentendido se manifiesta en preguntas como: ¿Cómo puede el universo expandirse más rápido que la luz?
Los malentendidos 1 y 2 están estrechamente relacionados al igual que 3 y 4.
Veamos primero la geometría, la “forma” del espacio. Hay varias consideraciones aquí.
En primer lugar, si el espacio es infinito en todas las direcciones, entonces simplemente no hay borde. No obstante, la expansión aún es posible. Esto se debe a que la expansión es realmente un cambio en la métrica. La métrica es una estructura matemática que te dice cómo hacer mediciones en un punto particular del espacio. En particular, te dice cómo puedes medir la distancia entre dos puntos. Debido a que la métrica cambia con el tiempo, la distancia medida entre dos puntos en general también cambia con el tiempo. Una imagen visual bidimensional sería una lámina de goma infinita que se estira uniformemente en todas las direcciones.
En segundo lugar, si el espacio es finito, entonces tampoco necesita ser un borde. Una vez más, una imagen visual podría ser la superficie de una bola tridimensional, llamada 2-Esfera, la superficie de nuestro planeta o la superficie de un globo de goma. Ahora bien, si esta superficie es todo tu universo, cualquiera que sea la forma en que viajas, nunca encontrarás ninguna ventaja. En este ejemplo particular, su universo no tiene una ventaja, es una ventaja. Es el borde entre el interior de nuestro 3-Ball y el exterior. Toda la superficie se expande uniformemente, con la bola creciendo más grande.
Tenga en cuenta que en ambos casos, no tenemos una ventaja.
En cuanto al exterior, los ejemplos que di arriba, la lámina de goma infinita y la superficie de una esfera en expansión, incrustaban una superficie bidimensional, en un espacio tridimensional. Si visualizaste la lámina de goma infinita, lo más probable es que lo hicieras flotando en un espacio tridimensional. Lo mismo para el globo.
Pero elegí estos ejemplos precisamente porque la mente humana parece estar preparada para visualizar cosas en tres dimensiones espaciales. Sin embargo, eso no significa que cada espacio en el que pienses esté incrustado en un espacio dimensional superior. El espacio tridimensional que percibimos no necesita estar incrustado dentro de un espacio de cuatro dimensiones. Si bien es posible que se debata con precisión cuántas dimensiones espaciales hay 3, 10, 11, 26, es extremadamente probable que haya un número fijo de dimensiones espaciales. Si nuestro universo es realmente tridimensional, entonces no hay espacio de cuarta dimensión en el que estemos incrustados.
La diferencia de la que estamos hablando aquí, es la diferencia entre la visión intrínseca y extrínseca. Cuando estudiamos un espacio incrustado en otro espacio, estamos mirando ese espacio desde el exterior, la vista extrínseca. Pero si solo estudiamos ese espacio mirando lo que se puede ver y medir desde dentro del espacio, entonces estamos tomando la visión intrínseca.
El punto aquí es que estamos dentro de nuestro universo , y la visión intrínseca es la única vista que se tiene. Solo podemos observar nuestro universo desde adentro y no podemos hacer ninguna declaración significativa sobre el exterior, ni siquiera que exista.
Más rápido que el movimiento ligero. A veces se pregunta cómo un objeto celeste particular puede moverse más rápido que la luz, ya que esto contradeciría la relatividad.
El malentendido aquí se basa en la idea de que el objeto celeste en realidad se está moviendo a través del espacio. Pero la expansión se basa básicamente en la idea de que estos objetos no se mueven demasiado. Más bien es el espacio entre los objetos lo que se expande. En esa vista, el objeto distante no se mueve dentro del espacio a velocidades más rápidas que la luz, y la relatividad pone un límite a la velocidad máxima dentro del espacio, por lo que no hay ningún conflicto aquí. Nuevamente, piense en la lámina de goma infinita del globo de goma. Los puntos dibujados en la goma nunca se mueven sobre la goma y, sin embargo, ven que todos los demás puntos retroceden. La relatividad se trata de qué tan rápido se podrían mover los puntos sobre la lámina de goma si pudieran moverse, no de qué tan rápido se produce el estiramiento de la goma.
Velocidad de expansión. A menudo se dice que la expansión tiene una velocidad más rápida que la luz.
Pero la velocidad de la luz se mide en [matemáticas] km / s [/ matemáticas], mientras que la expansión se mide en [matemáticas] 1 / s [/ matemáticas]. Esto es facil de entender. Considere nuevamente la lámina de goma en expansión. Un punto a 1000 años luz de distancia se alejará de nosotros al doble de la velocidad de un punto a solo 500 años luz de distancia. En general, cada punto se alejará de nosotros a una velocidad diferente.
Más bien, la expansión se cuantifica especificando cuántas longitudes cambian en un período de tiempo dado. Entonces, por ejemplo, si las segundas longitudes crecen en un factor de 2, entonces la tasa de expansión sería [matemática] 2 \, 1 / s [/ matemática].
Ahora, para nuestro universo, encontramos que la tasa de expansión es aproximadamente [matemática] 1 \ por 10 ^ {- 18} \, 1 / s [/ matemática], que es un número increíblemente pequeño.
