Pregunta originalmente respondida: ¿Cómo se relacionan las leyes de la física con la expansión del universo? Si el universo se expande más rápido que la velocidad de la luz, ¿cómo se aplican?
El malentendido más importante que se muestra en esta pregunta es la afirmación de que ” El universo se está expandiendo más rápido que la velocidad de la luz “.
La velocidad es una medida del cambio de ubicación con el tiempo. Se mide en unidades de distancia sobre unidades de tiempo, por ejemplo [math] \ frac {m} {s} [/ math].
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Sin embargo, la expansión es un cambio en el factor de escala (una cantidad adimensional) a lo largo del tiempo y se mide en unidades de tiempo inverso, por ejemplo [matemática] \ frac {1} {s} [/ matemática].
Estas son dos cantidades completamente diferentes y no se pueden comparar entre sí . Eso sería como decir que mi masa es mayor que mi longitud. Si bien es puramente numéricamente cierto (soy [matemática] 1.78 \, m [/ matemática] alta y tengo una masa de [matemática] 67 \, kg [/ matemática]), ¡la comparación no tiene sentido!
Pon tu mano delante de tu cara. ¿Se está alejando de ti a velocidades superluminales? Yo creo que no. Esto refuta la idea de que todos los puntos en el espacio se alejan unos de otros más rápido que la luz, o, alternativamente, ¡esto demuestra que siempre te estás moviendo a velocidades superluminales en el espacio! Tu mano debe moverse tan rápido en el espacio para permanecer frente a tus ojos. Claramente esto no tiene sentido.
La tasa de expansión de nuestro universo se ha medido aproximadamente en [matemáticas] 68 \, \ frac {km} {s \ cdot Mpc} [/ matemáticas]. Eso es [matemática] 68 \, \ frac {km} {s} [/ matemática] por cada [matemática] Mpc [/ matemática] de separación.
Entonces, un punto a [matemática] 1 \, Mpc [/ matemática] (que está a unos 3.3 millones de años luz) de distancia de usted, retrocederá a [matemática] 68 \, \ frac {km} {s} [/ matemática], que claramente es mucho más lento que la velocidad de la luz!
Un punto en [math] 10 \, Mpc [/ math] retrocederá en [math] 680 \, \ frac {km} {s} [/ math], nuevamente mucho más lento que la velocidad de la luz.
Es solo a una distancia de aproximadamente 13 mil millones de años luz de usted que las velocidades de recesión alcanzan la velocidad de la luz. Entonces hay una esfera a tu alrededor de radio [matemática] 13 \, Gly [/ matemática]. Dentro de esa esfera, todo se aleja de ti a velocidades más lentas que la luz. Más allá de esa esfera, no puedes ver nada. La luz enviada desde distancias más grandes hacia usted no puede salvar la distancia entre usted y nunca la verá.
También es muy importante darse cuenta de que todo esto es desde su perspectiva. Otro observador en otra parte del universo presenciará exactamente lo mismo y tendrá su propia esfera. ¡Estas dos esferas no coinciden!