Sterrekunde

Wat is die grootte van die heelal. Is dit oneindig?

Wat is die grootte van die heelal. Is dit oneindig?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Wat is die grootte van die heelal presies. Is dit oneindig?


"Niemand weet of die heelal oneindig groot is nie, en of ons s'n die enigste heelal is wat bestaan ​​nie." - NASA

Die 'waarneembare heelal' het 'n sfeer van ongeveer 92 miljard ligjare in deursnee.


Dit is nie heeltemal 'n vraag uit die metafisika nie (dit wil sê buite wetenskaplike ondersoek), maar dit is baie naby en daarom baie moeilik om te beantwoord - veral in 'presiese' terme.

In die eerste plek kan ons begin met 'n bespreking van wat u met "die heelal" bedoel. Volgens die woordeboekdefinisie is "die heelal" natuurlik alles, maar dit kan wees dat ons as 'n "borrel" in 'n groter heelal bestaan ​​- hoe groter die heelal deel algemene fisiese wette met ons s'n, maar baie fisiese konstantes (en dus gedrag) kan anders wees, en dit wat ons as 'die heelal' beskou, kan net een klein fragment wees.

Byvoorbeeld, in die 'ewige inflasie'-kosmologie - wat baie wetenskaplik beskou word, is ons' heelal 'in 'n ander kwantumfase as 'n oneindige omliggende heelal - en daar is 'n oneindige aantal soortgelyke' heelalle 'as ons s'n.

Alternatiewelik kan ons in 'n enigste heelal wees, wat ongeveer 14 miljard jaar gelede met die oerknal begin het en sedertdien uitgebrei het. Maar dit kan wees dat die oerknal die gevolg was van 'n mate van interaksie tussen ander fisiese aspekte van 'n 'hoër' heelal, ensovoorts ...

Eksperimente om hierdie teorieë te toets, is moeilik, maar nie heeltemal onmoontlik nie. Maar vanaf vandag is die antwoord op u vraag of "menings verskil" of "ons weet nie".


Het die heelal eindige of oneindige grootte?

Nie noodwendig. As die heelal tans (eindig) begrens is, sou dit baie klein gewees het tydens die vroeë oerknal. Maar as dit tans onbeperk is (oneindig), sal dit wees altyd oneindig gewees - maak nie saak hoe ver ons teruggaan in die tyd nie.

Ten minste is dit die implikasie van die tans aanvaarde kosmologiese teorieë.

Of die heelal begrens of ongebonde is, is onbekend.

Alhoewel hierdie draad 18 maande oud is, lyk dit of dieselfde punt weer voorkom, soos in # 48 van

Ek wonder of dit vir ons moontlik is om saam te stem dat sommige aspekte van die wetenskap & quotknown & quot is, en dat die res aspekte nooit geken kan word nie.
Kategorie 1: Kenbaar en bekend. Voorbeeld: Algemene relatiwiteit lewer meer akkurate voorspellings op as verskynsels in buitengewone ruimtes as die Newtonse fisika.
Kategorie 2: Onbekend en onkenbaar. Voorbeeld: Is die heelal eindig of oneindig?

Met betrekking tot voorbeeld (2), sal dit oor die algemeen moontlik wees as die tyd verbygaan om 'n mate van selfvertroue groter te wees as 0,5 dat (a) die heelal meer waarskynlik eindig is, of (b) meer oneindig is. As ek dit goed onthou uit die vorige lees, was daar gedurende die afgelope 100 jaar geen tyd waartydens die algemene wetenskaplike konsensus (a) was nie. Sedert die vroeë 20ste eeu was dit nog altyd (b) of onbeslis. Die vertrouensvlak sal nooit 100% wees vir enige kategorie 2-kennis nie.

Ek het die volgende 2005-artikel gevind wat die basis gee vir die berekening van die waarskynlikheid dat die heelal oneindig is.

My navorsingsvaardighede is nie baie goed nie, en ek kon nie meer onlangse ooreenstemmende data vind nie.

Kan ons dus saamstem dat dit goed is om te sê dat op grond van die 2005-data wat in die aangehaalde artikel gebruik word, (1) die beste waarskynlikheidsberaming dat die heelal oneindig is, 84% is, en (2) dat, ongeag hoeveel beter nuwe data is? word, sal hierdie skatting nooit 100% word nie?


As die heelal oneindig groot is.

Die heelal kon op 'n oneindige grootte begin het. Daar is geen probleem met die model nie. As dit nou oneindig is, was dit oneindig solank dit bestaan. Ons weet nie of dit is nie.

Die eerste ding wat u moet raaksien of oorweeg dat die oerknal nie op 'n stadium plaasgevind het nie, maar dat dit oral in die heelal gebeur het.

Dink aan 'n oneindige grootte papier en in hierdie vraestel gebruik u roosterkoördinate. Gestel u het gekies dat die afstand tussen elke punt op hierdie rooster ## D ## is.

Terwyl ons teruggaan in die tyd, word hierdie afstand (## D ##) al hoe kleiner. Laat ons nou teruggaan in die tyd, 0.000000000000001 sekondes na die oerknal. Op hierdie oomblik sal die afstand tussen twee punte baie klein wees, maar die heelal sal nog oneindig wees.

Waar by die oerknal die afstand ## 0 ## tussen twee punte was, maar ook die heelal oneindig groot was. Dit is moeilik om jouself voor te stel, maar dit is ook wat ons bedoel met & quotbig bang het oral gebeur & quot, want die hele (oneindige) heelal was op daardie stadium terwyl die afstand 0 tussen elke punt was, wat ons die punt singulariteit noem.

U kan nie ekstrapoleer tot die enkelheid nie. Geen koördinaatkaart vir enige deel van die heelal strek so ver nie. Dit is deel van wat dit beteken om 'n & quotsingularity & quot te wees.

'N Eenduidigheid is nie 'n punt nie.

U kan nie ekstrapoleer tot die enkelheid nie. Geen koördinaatkaart vir enige deel van die heelal strek so ver nie. Dit is deel van wat dit beteken om 'n & quotsingularity & quot te wees.

'N Eenduidigheid is nie 'n punt nie.

Die volgende is ten beste 'n & quotB & quot-antwoord op u & quotI & quot-draad.

Die skakelaar wat u kan maak, is om aan die heelal te dink dat dit digter en digter word as u die horlosie terugrol - NIE kleiner en kleiner nie. Dan kan jy vra waarheen die heelal uitbrei as dit altyd oneindig groot was en dit nou op die een of ander manier minder dig raak sonder om deeltjies te verloor, wat 'n ander visualiseringsprobleem is, maar ten minste die een wat meer ooreenstem met wat die uitbreidingsteorieë sê oor die vorige heelal.

My eie denke hieroor is glad nie visueel nie. Oneindighede hoef nie dieselfde te tel nie. Daar is 'n oneindige telling van onewe heelgetalle en 'n oneindige telling van selfs heelgetalle, en uiteraard is die telling van alle heelgetalle twee keer soveel as net die kans of net gelyk. Dit help my niks om te visualiseer nie, maar dit help my om te aanvaar dat iets oneindig is, beteken nie dat dit onmoontlik nog steeds & quotmore & quot kan wees as wat dit is nie.

'N Visualisering wat ek nuttig gevind het om eers met hierdie idees te worstel, is om 'n oneindige ruimte op 'n oomblik in die kosmologiese tyd voor te stel dat dit in blokkies van een duim gekap word. U het 'n (telbare) oneindige versameling van hierdie blokkies. 'N Bietjie later is al die blokkies twee sentimeter aan 'n kant. Hulle vergader nog net in 'n oneindige ruimte. Begin nou saamdruk tot kleiner blokkies. Dit maak nie saak hoeveel keer u al die kubusgroottes met die helfte verklein nie, hulle word steeds in 'n oneindige ruimte saamgestel. Soos opgemerk deur @ jbriggs444, kan u hierdie proses nie heeltemal terugneem na kubusse van nul grootte nie.

Vir my, aan die begin, het hierdie idee van 'n magiese oneindige sak kubusse wat groei of krimp, die hele ding geestelik smaakliker gemaak. Dit systap die geestelike blok van wat die uitbreiding is, en help om weg te trek van die idee van 'hoe groei alles sonder om mekaar se pad te kry.

Dit is net Zeno se paradoks in 'n ander vorm. Stel jou voor dat dit 'n oneindige aantal kere moet halveer om iets by ## 0 ## te bereik en nooit daar kan kom nie.

Wiskundig kan u maklik 'n (afstand) -funksie hê wat in beperkte tyd voortdurend verminder tot ## 0 ##. Byvoorbeeld, vir 'n materie-gedomineerde heelal kan die funksie ## a (t) = (t / t_0) ^ <2/3> ## wees. Die funksie gaan wiskundig heel gelukkig na ## 0 ## by ## t = 0 ##. Nog eenvoudiger sou die lineêre funksie ## a (t) = t ## dieselfde doen.

By ## t = 0 ## sal die afstand tussen enige twee punte ## 0 ## wees. Wiskundig is dit op sigself nie 'n probleem nie. U het 'n geldige maatstaf elke keer, behalwe ## t = 0 ##, en by ## t = 0 ## is die maatstaf weg!

Die eintlike kwessie is die fisiese interpretasie hiervan: dit kan wees dat die afstand as 'n fisies meetbare hoeveelheid opgehou het om te bestaan. Kan u dit interpreteer soos dat & quotspace & quot opgehou het om te bestaan? Soos die afstand tussen twee punte verminder na ## 0 ##, neem die digtheid ook toe sonder om te bind. En, by ## t = 0 ##, is die digtheid óf & quotin oneindig & quot, of meer presies & quotundefined & quot.

Dit lyk asof die meeste mense die uitbreiding visualiseer as terugvoer na 'n enkele punt. Dit spreek die fisiese en wiskundige begrip aan dat:

## x = y ## as en slegs die afstand tussen ## x ## en ## y ## ## 0 ## is. Met ander woorde, as die afstand tussen twee punte nul is, het u net een punt.

Maar, wiskundig, as u ## mathbb oorweeg^ 3 ##, sê, sonder 'n goed gedefinieerde maatstaf, dan is dit net dieselfde ou oneindige stel punte, maar sonder die konsep van afstand.

'N Ander manier om die singulariteit te visualiseer, is dus om u voor te stel dat die onderliggende stel punte presies bly waar hulle is, maar hierdie ding wat ons noem en afstand meet, verminder tot by ## t = 0 ## die konsep van afstand self weg is. En die probleem is dat ons geen beskrywings het van die fisika-wette wat hierdie proses sal ondersteun nie, al die tyd terug na ## t = 0 ##.


Vreemd maar waar: oneindigheid kom in verskillende groottes

In die Pixar-film van 1995 Speelgoedstorie, die gung ho-ruimte-aksiefiguur Buzz Lightyear trek onvermoeid sy slagwoord: & quotTo oneindigheid & hellip en verder! & quot Die grap is natuurlik gewortel in die heeltemal redelike aanname dat oneindigheid die onoortreflike absolute is & mdashdat daar niks verder is nie.

Die aanname is egter nie heeltemal gesond nie. Soos die Duitse wiskundige Georg Cantor aan die einde van die 19de eeu getoon het, bestaan ​​daar 'n verskeidenheid oneindighede en sommige is eenvoudig groter as ander.

Neem byvoorbeeld die sogenaamde natuurlike getalle: 1, 2, 3 ensovoorts. Hierdie getalle is onbeperk, en dus is die versameling, of versameling, van al die natuurlike getalle oneindig groot. Maar hoe oneindig is dit? Cantor gebruik 'n elegante argument om aan te toon dat die natuurlike, hoewel oneindig talryke, eintlik minder is as 'n ander gemeenskaplike getalfamilie, die & quotreals. & Quot (hierdie versameling bevat alle getalle wat as desimaal voorgestel kan word, selfs al is die desimale voorstelling oneindig lank. Daarom is 27 'n reële getal, net soos & pi, of 3.14159 & hellip.)

In werklikheid, volgens Cantor, is daar meer reële getalle tussen nul en een verpak as wat daar in die hele reeks natuurlike getalle voorkom. Hy het dit logies gedoen teenstrydig: Hy neem aan dat hierdie oneindige versamelings ewe groot is, volg dan 'n reeks logiese stappe om 'n fout te vind wat die aanname ondermyn. Hy redeneer dat die natuurlike en hierdie nul-tot-een-onderdeel van die werklikheid wat ewe veel lede het, impliseer dat die twee stelle in een-tot-een-korrespondensie geplaas kan word. Die twee versamelings kan dus gekoppel word sodat elke element in elke versameling een en mdash en slegs een & mdash & quotpartner & quot in die ander versameling het.

Dink so daaraan: selfs in die afwesigheid van numeriese tellings, kan een-tot-een-ooreenkomste gebruik word om relatiewe groottes te meet. Stel u twee kratte van onbekende groottes voor, een van appels en een van lemoene. Deur een appel en een lemoen op 'n slag te onttrek, word die twee stelle in appel-oranje pare saamgevoeg. As die inhoud van die twee kratte gelyktydig leeggemaak word, is dit ewe veel as die een krat voor die ander uitgeput is, is die een met oorblywende vrugte volop.

Cantor neem dus aan dat die natuurlike en die ware van nul tot een in so 'n korrespondensie geplaas is. Elke natuurlike getal n het dus 'n regte maat rn. Die ware kan dan gelys word in volgorde van hul ooreenstemmende natuur: r1, r2, r3, en so aan.

Dan begin Cantor se sluwe kant wys. Hy skep 'n regte nommer, genaamd p, deur die volgende reël: maak die syfer n plekke na die desimale punt in bl iets anders as die syfer in dieselfde desimale plek in rn. 'N Eenvoudige metode is: kies 3 as die syfer 4 anders is, kies 4.

Sê ter wille van demonstrasie die regte getalpaar vir die natuurlike nommer 1 (r1) is Ted Williams se beroemde .400 kolfgemiddelde vanaf 1941 (0,40570 & hellip), die paar vir 2 (r2) is George W. Bush se aandeel in die gewilde stemming in 2000 (0.47868 & hellip) en dié van 3 (r3) is die desimale komponent van & pi (0.14159 & hellip).

Skep nou bl na Cantor se konstruksie: die syfer in die eerste desimale plek moet nie gelyk wees aan die syfer in die eerste desimale plek van r1, 4. Kies dus 3, en bl begin 0.3 & hellip. Kies dan die syfer in die tweede desimale plek van bl sodat dit nie gelyk is aan die van die tweede desimale plek van nie r2, wat 7 is (kies 4 bl = 0,34 & hellip). Kies laastens die syfer in die derde desimale plek van bl sodat dit nie gelyk is aan die van die ooreenstemmende desimale plek van r3, wat 1 is (kies weer 4 bl = 0,334 & hellip).

Hierdie wiskundige metode (genaamd & quotdiagonalisering & quot) genereer 'n reële getal bl tussen nul en een wat volgens die konstruksie daarvan ten minste een desimale plek van elke reële getal op die lys verskil. Ergo, dit kan nie op die lys wees nie.

Met ander woorde, bl is 'n regte getal sonder 'n natuurlike getalmaat en mdashan-appel sonder 'n lemoen. Dus, die een-tot-een-korrespondensie tussen die reële en die natuurlike mislukking, aangesien daar eenvoudig te veel reëls is en dat hulle & quotcountably & quot talle & mdash maak werklike oneindigheid een of ander manier groter as die natuurlike oneindigheid.

& quot Die idee om 'groter as' te wees, was regtig 'n deurbraak, "sê Stanley Burris, emeritaat professor in wiskunde aan die Universiteit van Waterloo in Ontario. & quotJy het hierdie basiese rekenkunde van oneindigheid gehad, maar niemand het daaraan gedink om binne die oneindigheid te klassifiseer nie & mdashit was net 'n soort voorwerp daarvoor. & quot

Wiskundige Joseph Mileti van Dartmouth College voeg by: & quot Toe ek die uitslag vir die eerste keer hoor en dit die eerste keer sien, was dit beslis iets wat my omvergewerp het. Dit is een van die resultate wat kort en soet is en regtig, regtig verrassend. & Quot


& ldquoThe Hitchhiker's Guide to the Galaxy se definisie van "Heelal":

Die heelal is 'n baie groot ding wat 'n groot aantal planete en 'n groot aantal wesens bevat. Dit is alles. Waarin ons leef. Oral om ons. Die lot. Nie niks nie. Dit is redelik moeilik om te definieer wat die heelal beteken, maar gelukkig is die gids nie bekommerd daaroor nie en gee ons net nuttige inligting om daarin te leef.

Gebied: Die gebied van die heelal is oneindig.

Invoer: Geen. Dit is 'n neweproduk van oneindigheid; dit is onmoontlik om dinge in te voer in iets wat oneindig groot is, want daar is per definisie geen buitewêreld om dinge van in te voer nie.

Uitvoer: Geen, om soortgelyke redes as invoer.

Bevolking: Geen. Alhoewel u mense van tyd tot tyd sien, is dit waarskynlik u verbeelding. Eenvoudige wiskunde vertel ons dat die bevolking van die heelal nul moet wees. Hoekom? Wel gegewe dat die volume van die heelal oneindig is, moet daar 'n oneindige aantal wêrelde wees. Maar nie almal is bevolk nie, daarom is daar slegs 'n beperkte aantal. Enige eindige getal gedeel deur oneindigheid is nul, daarom is die gemiddelde bevolking van die heelal nul, en dus moet die totale bevolking nul wees.

Kuns: Geen. Omdat die funksie van kuns is om 'n spieël teen die natuur te hou, kan daar geen kuns wees nie, want die heelal is oneindig, wat beteken dat daar eenvoudig nie 'n spieël groot genoeg is nie.

Geslag: Geen. Alhoewel daar in werklikheid baie is, kan daar in die lig van die nul bevolking van die Heelal geen wesens wees om seks te hê nie, en daarom gebeur daar geen seks in die Heelal nie. & Rdquo


As die grootte van die heelal oneindig is en die snelheid van die lig konstant is, is daar plekke waar die lig nie bereik het nie?

Ondanks 'n eeu van harde werk deur baie groot genieë, word die grootskaalse struktuur van die heelal nog nie heeltemal verstaan ​​nie. Ons kan nietemin probeer om intelligent te bespiegel oor die aard van die hele heelal.

Daar is belangrike waarnemingsfeite wat nie betwis word nie. As ons so ver moontlik met ons beste teleskope uitkyk, neem ons 'n heelal waar wat homogeen is, wat uitbrei volgens die wet van Hubble en gevul is met kosmiese mikrogolf-agtergrondstraling. Dit is nie bekend of die homogeniteit wat ons binne ongeveer 12 miljard ligjare van die aarde waarneem, tot in die oneindigheid strek nie. As dit wel gebeur, is daar geen deel van die heelal wat lig, materie of sterrestelsels kort nie. Dit beteken dat die warm, digte, oerknal begin van ons heelal oral in die hele oneindige ruimte voorgekom het. Daar was geen leë plek om na te reis nie.

Die heelal het 'n eindige ouderdom, en dit is dus waar dat die lig sedert die oerknal net 'n eindige afstand afgelê het. Ongetwyfeld is daar afgeleë voorwerpe in die heelal wat lig in ons rigting gestuur het en daardie lig het nog nie gekom nie. Inderdaad, daardie lig sal miskien nooit aanbreek as die uitbreidingstempo van die heelal nie vertraag nie. Onlangse bewyse dui aan dat die uitbreidingstempo van die heelal versnel. Dit het 'n leër kosmoloë wat oortyd werk en dit probeer verstaan. As die heelal versnel, sal ons nooit die meeste daarvan kan sien nie. Selfs voorwerpe wat ons nou kan sien, sal verdwyn as hulle buite die snelheid van die lig terugtrek.
Beantwoord deur: Hugh Mongus, M.S., Afgetrede onderwyser

'Die grootste voordeel kom van die tegniese verbeterings wat neig tot eenwording en harmonie.'


Hoe groot is die heelal?

Ons beste ramings stel die waarneembare heelal op ongeveer 93 miljard ligjaar oor 8,8 × 10 23 kilometer. Die regte grootte is egter waarskynlik baie groter.

Waarneming van die heelal & # 8212 parallaks en verder

Laat ons begin met die grootte van die heelal met 'n baie eenvoudige eksperiment: plaas jou handpalm voor jou oë. Kyk daarna en fokus op die posisie daarvan. Maak dan een oog toe, kyk weer na die handpalm en skakel dan om. Dit lyk asof u hand sywaarts beweeg as gevolg van die verskillende posisies van u oë & # 8212 word dit parallaks genoem.

Deur die afstand tussen u oë te ken en die skynbare verplasing van u hand te sien, kan ons die afstand na u hand bereken. Stel u nou voor dat ons in plaas van u oë twee teleskope in die ruimte het, en in plaas van u handpalm het ons 'n baie ver voorwerp, sê 'n ster. Ons weet hoe ver die twee teleskope uitmekaar is, sodat ons die afstand na die ster deur middel van parallaks kan bereken.

Danksy die baan van die aarde (wat ons presies kan bereken), het ons presies dit: die vermoë om dieselfde van twee verskillende punte af te waarneem (dieselfde teleskoop, beweeg deur die aarde se baan). Hierdie benadering word gereeld deur sterrekundiges gebruik om die afstand na hemelse voorwerpe te bereken.

'N Vereenvoudigde illustrasie van die parallaks van 'n voorwerp teen 'n verre agtergrond as gevolg van perspektiefverskuiwing. As u van & # 8220Viewpoint A & # 8221 kyk, lyk dit of die voorwerp voor die blou vierkant is. Wanneer die gesigspunt verander word na & # 8220Viewpoint B & # 8221, lyk dit asof die voorwerp voor die rooi vierkant beweeg het. Beeldkrediete: Booyabazooka / Wikipedia.

Na ongeveer 100 ligjare word die afstand egter eenvoudig te groot en die parallaksmetode begin die doeltreffendheid daarvan verloor. Deur parallaks, weet ons tog dat die heelal op die minste 200 ligjaar oor is (100 in albei rigtings) & # 8212 iets wat op 'n stadium onvoorstelbaar groot gelyk het.

Die werklike grootte gaan egter veel verder as dit.

Die waarneembare heelal & # 8212 en 'n standaard kers

Dit is waar dinge regtig interessant (en lastig) begin raak. Laat ons 'n oomblik nadink oor die ouderdom van die heelal. As ons kyk na iets wat 1 ligjaar weg is, het dit een jaar geneem om van daardie voorwerp na ons te kom, so ons sien dit soos dit een jaar gelede was. Op 'n manier kyk ons ​​deur die tyd en sien ons die verlede. Ons het sterrestelsels van meer as miljarde jare gesien, dus die grootte van die heelal moet ten minste 'n paar miljard ligjare oor wees.

Om dinge te verfyn, weet ons dat die ouderdom van die heelal, binne 'n redelike goeie marge, 13,7-13,8 miljard jaar moet wees, en ons weet dit uit twee belangrike bewyse.

Die eerste een het te make met universele uitbreiding. Ons weet dat die heelal besig is om uit te brei, en dat dit teen 'n vinniger tempo uitbrei. As ons aanneem dat dit op alle dele van die heelal (wat die meeste wetenskaplikes eens is) op dieselfde manier uitbrei, beweeg al die voorwerpe in die heelal teen dieselfde tempo van mekaar af. Laat ons die sterrestelsels neem, as ongelooflike massiewe voorwerpe & # 8221: ons weet dat hulle uitmekaar beweeg, en deur hul huidige spoed en afstande te ken, sowel as die tempo waarmee die universele uitbreiding versnel, kan ons bereken hoe lank dit geneem het om hul huidige posisie te bereik. Hierdie metode stel die ouderdom van die heelal op ongeveer 14 miljard jaar.

RS Puppis is een van die bekendste Cepheid-veranderlike sterre in die Melkweg & # 8212, wat dit een van die belangrikste & # 8220standaard-kerse & # 8221 maak. Beeldkrediete: Hubble / NASA.

Die tweede metode berus op die meting van die ouderdom van die oudste trosse wat ons kon waarneem. Dit is nie eenvoudig nie en maak gebruik van ons kennis van sterrevorming, veral 'n groep sterre genaamd & # 8220hoofreekssterre & # 8221, wat die mees algemene vorm van sterre is. Ons weet dat hierdie sterre mettertyd van kleur verander en rooier word namate hulle ouer word. Deur hul kleur en helderheid te meet, kan ons hul ouderdom bereken & # 8212; dit is 'n & # 8220standaardkers & # 8221, 'n voorwerp waarvan ons die helderheid wiskundig kan bereken. Maar vir die heel oudste sterre werk selfs dit nie regtig nie, en dit is waar die werk van Henrietta Swan Leavitt, 'n Amerikaanse sterrekundige, inkom. In 1908 besef Henrietta dat daar 'n spesiale klas sterre is wat Cepheid-veranderlikes genoem word. . Hierdie sterre het 'n baie betroubare helderheid en polsings, wat sterrekundiges in staat stel om te bereken hoe oud hierdie sterre is. Met behulp van hierdie metode is die ouderdom van die heelal bereken op 13,7 miljard jaar.

Die feit dat die twee metodes met sulke hegte waardes vorendag kom, is bemoedigend, en daaropvolgende studies en modelle het hierdie reeks bevestig en verfyn. Tans is wetenskaplikes vol vertroue (99,1% akkuraatheid) dat die ouderdom van die heelal 13,81 miljard jaar is en wat beteken dat ons 'n ander belangrike mylpaal het in ons strewe om die grootte van die heelal te bepaal.

Ons het dus 'n kleiner & # 8220yardstick & # 8221 om dinge in ons kosmiese omgewing te meet, en 'n groter om dinge in die waarneembare heelal te meet. Wat & # 8217s volgende?

Die grootte van die waarneembare heelal

Ons kan dink dat die grootte van die waarneembare heelal 13,7 miljard ligjare in alle rigtings is, dus dwarsdeur 27,4 miljard ligjare. Bederfalarm: dit is nie waar nie! Dit is net wat ons kan sien & # 8212 gedurende die tyd wat dit die lig geneem het om na ons te reis, het die heelal bly uitbrei. Hou in gedagte: die ruimte self neem toe.

Visualisering van die uitbreiding van die heelal. Beeldkrediete: Eugenio Bianchi, Carlo Rovelli en amp Rocky Kolb.

Komende en behoorlike afstande

Op hierdie punt moet ons onderskei tussen die twee afstande.

Behoorlike afstand is in wese waar 'n verre voorwerp op 'n spesifieke oomblik van kosmologiese tyd sou wees. Dit kan mettertyd verander as gevolg van die uitbreiding van die heelal.

Komafstand faktoreer die uitbreiding van die heelal, en gee 'n afstand wat nie verander in tyd as gevolg van die uitbreiding van die ruimte nie, maar kan verander, byvoorbeeld as gevolg van galaktiese beweging.

Die uitbreiding van die heelal & # 8217s het tot gevolg dat die regte afstand verander, terwyl die verwyderde afstand onveranderd is deur hierdie uitbreiding.

Hoe groot het die waarneembare heelal dus geword sedert sy ontstaan?

Die beste antwoord wat ons het, kom van iets genaamd rooi verskuiwing. As 'n ligbron van baie ver af kom, begin die golflengte na die rooi kant van die spektrum skuif. Hierdie tipe Doppler-verskuiwing was 'n belangrike aanduiding dat die grootte van die heelal toeneem, en dit kan navorsers help om te skat hoeveel die heelal uitgebrei het.

Eintlik, as ons regtig ou fotone sou vind en hul spektrale verskuiwing sou ontleed, sou ons 'n goeie skatting gehad het van hoe oud iets is, en hoe ver dit tans lê. Die vroegste fotone wat ons het, is afkomstig van die sogenaamde kosmiese mikrogolfagtergrond (CMBR), en vaag kosmiese agtergrondstraling vul al die ruimte wat die vroegste bekende elektromagnetiese straling voorstel.

Sommige van ons akkuraatste beramings van die CMBR is afkomstig van die Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP), wat saam met ander ramings bevind het dat die verste waarneembare fotone 46,5 miljard ligjare weg is.

Die kosmiese mikrogolf Agtergrondstemperatuurskommelings van die 7-jarige Wilkinson-mikrogolfanisotropie-sonde-data wat oor die volle hemel gesien word as 'n hemelse sfeer. Beeldkrediete: NASA.

Die afstand van die aarde na die rand van die waarneembare heelal is ongeveer 46,5 miljard ligjare 14,26 (gigaparsek of 4,40 × 10 26 meter) in enige rigting. Alhoewel die lig self miskien net 13,8 miljard jaar gereis het, is die afstand van ons tot die punt waar dit vandaan gekom het tans 46 miljard ligjare weg.

Dit sou die deursnee van die waarneembare heelal ongeveer 93 miljard ligjare maak (die ekwivalent van 28 miljard parsek), met die veronderstelling dat die aarde 'n relatiewe sentrale posisie in die heelal inneem.

Daar moet op gelet word dat op die huidige tydstip die regte afstand tussen die aarde en die rand van die waarneembare heelal as gelykwaardig (ter wille van eenvoud) gedefinieer word. Dit is bloot 'n konvensie & # 8212 op ander tye, die skaalfaktor was anders as 1.

Dieselfde metings soos hierbo beskryf, het tot die gevolgtrekking gekom dat die regte afstand op die tydstip van die CMBR slegs 42 was miljoen ligjare.

Nog 'n visualisering van die universele uitbreiding. Beeldkrediete: NASA, Goddard Space Flight Centre.

Dus, na ons beste wete, is die grootte van die waarneembare heelal 93 miljard ligjaar breed. Dit is amper seker groter as dit, maar ons het geen wesenlike bewyse om die grootte daarvan te beoordeel nie.

Een statistiese skatting wat deur Oxford-navorsers gedoen is, het egter bevind dat die heelal 251 keer groter kan wees as die waarneembare heelal, wat dit op 23343 ligjare dwars sou stel. Dit is waarlik vernederend, en sommige studies gaan selfs verder as dit. Skattings vir die totale grootte van die heelal bereik so hoog as megaparsek, soos geïmpliseer deur een resolusie van die No-Boundary-voorstel. Net sodat u 'n idee kan kry van hoe groot daardie getal is, maak dit nie saak in watter eenhede u dit uitdruk nie, of dit nou nanometers of megaparsek is, die verskil sal eenvoudig verdwaal in die irrelevante finale syfers.

Universele uitbreiding

Universele uitbreiding kan baie moeilik wees om u kop te draai, maar hier is 'n maklike analogie om u te help om dinge te visualiseer.

Dink aan die heelal as 'n muffindeeg. Dink aan materie binne hierdie ruimte as papawer sade in hierdie deeg. Namate die deeg gebak word, brei dit uit, en die spasie tussen alle papawer sade vermeerder & # 8212 op soortgelyke wyse dryf universele uitbreiding saak uitmekaar, alhoewel die proses slegs op kosmologiese skale waarneembaar is.

Die vorm van die heelal

Nou, ons het 'n idee van hoe groot die heelal is & # 8212, of eerder: ons het 'n onderste limiet vir hoe groot die heelal is & # 8212, maar hoe lyk dit?

Die meeste mense sou hulle waarskynlik voorstel dat die heelal ietwat bolvormig van vorm is. Alhoewel intuïsie kwalik betroubaar is in die kosmologie, is 'n sferiese heelal heeltemal aanneemlik. In die algemene relatiwiteit word ruimte-tyd gebuig, wat impliseer dat daar drie moontlike vorms van die heelal is:

  • plat (geen kromming)
  • sferies of geslote (positiewe kromming) of
  • hiperbolies of oop (negatiewe kromming).

Daar is ook ander, meer komplekse vorms wat voorgestel word, soos 'n Moebius-strook of sy 3D-korrespondent, 'n Klein Bottle & # 8212 waar daar nie binne of buite 'n oppervlak is nie.

Meer onlangse bewyse dui egter daarop dat die heelal in wese plat is. Temperatuurmetings van die bogenoemde CMBR sal aansienlike variasies toon as die heelal gebuig is, maar na die beste van ons vermoë kon ons nie sulke variasies raaksien nie, wat daarop dui dat die heelal tot 'n aanvaarbare reikwydte is in wese plat.

As die heelal inderdaad & # 8220flat & # 8221 is, dui die wiskunde agter Algemene Relatiwiteit en universele uitbreiding daarop dat dit vir altyd sal aanhou uitbrei, alhoewel dit nie duidelik is of hierdie uitbreiding onbepaald sal bly versnel of sal vertraag nie.

Dit vertel ons egter niks oor hoe groot die heelal regtig is nie, en daar is 'n nog meer verwarrende moontlikheid: miskien is die heelal so groot dat die breuk wat deur ons waarneembare heelal voorgestel word, nie groot genoeg is om sy kromming, soos in ons persoonlike perspektief, lyk die aarde plat, maar as u voldoende uitzoomen, word die kromming duidelik.

Dit laat nog 'n belangrike vraag om te bespreek.

Is die heelal oneindig?

Aangesien ons nie presies kan uitvind hoe groot die heelal is nie, kom 'n ander moontlikheid na vore: die van 'n oneindige heelal.

Die twee moontlikhede (van 'n eindige of oneindige heelal) laat ewe raaiselagtige situasies ontstaan: as die heelal eindig is, wat kan daar buite wees, en wat brei die heelal presies uit? in? Is die heelal skep ruimte? Het die vraag selfs sin?

As die heelal oneindig is, word dinge nog vreemder. Hoe kan iets wat nie oneindig oud is nie, oneindig groot wees? Kan 'n oneindige heelal uitbrei? In teorie, ja & # 8212, alhoewel dit baie moeilik is om te visualiseer (en dit maak die wiskunde en fisika baie moeiliker). Dink weer aan die universele uitbreiding nie as 'n & # 8220uitbreiding & # 8221 nie, maar eerder as 'n & # 8220stretch & # 8221, waarin alle dele van die heelal, van die middelste tot in die rand, van mekaar afgetrek word. Maar bevat 'n oneindige heelal alle moontlike konfigurasies van materie? Is daar iemand anders wat u êrens in die heelal het? Of nog beter, is daar 'n weergawe van u wat onsterflik is, nie slaap nodig het nie en katore het? Dit is die soort probleem wat uit 'n oneindige heelal kan ontstaan.

Pi en 'n oneindige heelal

'N Meer eenvoudige probleem met 'n oneindige heelal word voorgestel deur die paradoks van Olbers & # 8217, wat verklaar dat die donkerte van die naghemel bots met die aanname van 'n oneindige en ewig statiese heelal: as dit werklik oneindig was, dan is elke bietjie van die nag die lug sou uiteindelik op 'n ster val en verlig totdat die hele naghemel verlig is. Aangesien dit nie gebeur nie, is die heelal nie oneindig nie.

Namate meer verre sterre in hierdie animasie geopenbaar word wat 'n oneindige, homogene en statiese heelal uitbeeld, vul hulle die gapings tussen nader sterre. Aangesien die naghemel meestal donker is, dui dit blykbaar daarop dat die heelal nie oneindig is nie. Verskeie alternatiewe verklarings is voorgestel, maar die feit dat die paradoks van Olbers & # 8217 al vir 300 jaar nie deurslaggewend bewys is nie, is veelseggend. Beeldkrediete: Kmarinas86 / Wikipedia.

Die waarheid is, ons weet nie of die heelal eindig of oneindig is nie, en ons weet miskien nooit. Die kompleksiteit van die probleem lyk ten minste nou onoorkomelik. But here’s the good thing: it might not really matter.

Even if the universe isn’t infinite per se, there’s a good chance it is practically infinite. This means that some areas might lie so far away from us that we could never reach them. Since according to our current understanding of physics nothing can go faster than the speed of light, considering the accelerating expansion, some areas might simply be mathematically unreachable — we can never interact with them in any way.

The size of the Universe is difficult to define. Because we cannot observe space beyond the edge of the observable universe, we can’t know for sure if it is infinite or not. We have a good idea of how big our observable universe is, but that’s probably just a tiny piece in a much larger puzzle. How big that puzzle is remains an ongoing matter of research — and will likely remain so for years to come.


1 Antwoord 1

All statements like "when the universe was the size of a grapefruit" refer to the currently observable universe. As the universe has a finite age and light travels at a finite speed (and there is nothing infinite going on with expansion), the observable universe is a finite patch.

I discussed some of the different notions of horizons in answering another question. The "observable universe" is taken to extend out to the particle horizon. That is, it includes precisely the points in our current time slice whose past worldlines (assuming they simply go with the expansion of space and have no peculiar velocity with respect to our reference frame) intersect the interior of our past light cone.

If you think of galaxies as marking these points, these are precisely the galaxies that we can see assuming arbitrarily good telescopes, since the light reaching us today was emitted as the galaxy crossed our past light cone.

Galaxies that started out too far away from us in an infinite universe haven't been able to get their photons to us. And indeed expansion will prevent most of them from ever getting to us.

The scale factor $a$ when the universe was the size of a grapefruit is simply the radius of a grapefruit divided by the radius of the current observable universe (about $46 mathrm$), or something like $10^<-28>$ (corresponding to a redshift of about $z = 10^<28>$). The idea is that the galaxies (or rather their precursor quantum fluctuations) inside this grapefruit-sized volume are exactly the galaxies inside our observable universe today. In comoving coordinates the grapefruit is the same $46 mathrm$ in radius then as our observable universe is now.


Breaking the infinite pigeon hole theory

You have probably heard of the pigeon hole theory?
If we have more than 1 universe we probably have an infinite number of them and if we do we have infinite numbers of exact universe copies (infinite me you)

An interesting math idea, and interesting to think that an infinite number of us all exist.
The only thing that seems to have instant communication properties in our universe is Gravity.
Reason we orbit the sun at it's true location and not it's C location and probably why spooky action works also.
If we take that as a fact and do have infinite universes they probably instant communicate with each other also.

If we start with the infinite as exact copies of every universe then the left/right/top/bottom of each are not exact gravity matches on the next universe.
Instant divergence no matter how you place them.
Even if we have an exact copy of our universe somewhere in the infinite it's unique location in infinity will assure it being unique.
Infinite randomness and just 1 of me and 1 of you.

Catastrophe

Approaching asteroid? Is this THE one?

"and if we do we have infinite numbers of exact universe copies (infinite me you)"

and then you must have enough alternate universes for each person (world population = . billion, and that is just Earth. And why not choices for rabbits and bacteria?) to have infinite choices.

Jim DeMaio

Well infinity is a big number Consider the universe size in the BB model, only 46.5 billion light years radius, How Big Is the Universe?, https://www.livescience.com/how-big-universe.html

Presently telescopes can only see out to about 13.5 billion light-years from Earth (z

12) so that leaves 33 billion more light-years presently not observable. Now this discussion introduces an infinite number of universes.

How do you plan to observe those infinite number of universes from Earth?

Catastrophe

Approaching asteroid? Is this THE one?

"How do you plan to observe those infinite number of universes from Earth?"

Who says that is possible?

Voidpotentialenergy

Well infinity is a big number Consider the universe size in the BB model, only 46.5 billion light years radius, How Big Is the Universe?, https://www.livescience.com/how-big-universe.html

Presently telescopes can only see out to about 13.5 billion light-years from Earth (z

12) so that leaves 33 billion more light-years presently not observable. Now this discussion introduces an infinite number of universes.

How do you plan to observe those infinite number of universes from Earth?

Voidpotentialenergy

"and if we do we have infinite numbers of exact universe copies (infinite me you)"

and then you must have enough alternate universes for each person (world population = . billion, and that is just Earth. And why not choices for rabbits and bacteria?) to have infinite choices.

I think as a math problem it's a great one for thought but in reality the location and interference of each in it's unique location will never allow a duplicate.

Voidpotentialenergy

Well interesting discussion here and some questions. I use this definition of science.
Here are five points that science must meet according to a 1982 Fed court and judge ruling. The essential characteristics of science are: 1. It is guided by natural law 2. It has to be explanatory by reference to natural law 3. It is testable against the empirical world 4. Its conclusions are tentative, i.e., are not necessarily the final word 5. It is falsifiable.

Galileo's observations of the Galilean moons moving around Jupiter in the early 1600s that shocked the geocentric astronomy, meets these standards. Consider Cat post #5 and others here.

KC Strom

Well infinity is a big number Consider the universe size in the BB model, only 46.5 billion light years radius, How Big Is the Universe?, https://www.livescience.com/how-big-universe.html

Presently telescopes can only see out to about 13.5 billion light-years from Earth (z

12) so that leaves 33 billion more light-years presently not observable. Now this discussion introduces an infinite number of universes.

How do you plan to observe those infinite number of universes from Earth?

Question for you. How is it known that present telescopes can only see to about 13.5 billion light years from earth?

Atlan0101

"Infinite numbers of exact copies." Not all that long ago I argued for it, that you could not have an infinite number of universes without an infinite number of exact copies included. Then, finally, I began to realize that exact copies crossed a line between exactly one entity [immortally] extant and those infinite numbers of exact copies. To put it another way, an infinite number of exact copies of any universe must exist as that infinity and yet, at exactly the same time, be exactly one and the same universe. Being the same they could never cross or meet, no particle of one could ever do anything that would ever qualify as difference. An infinite number of [you] as space travelers could never leave [your] infinite numbers of exact universe copies without [you] leaving all of them all at once (an exact mirroring effect) and arrive wherever you would arrive in an exact copy of universe at exactly the same time.

The immortality of an entity in space is then linked to an immortality of that entity in time. The infinity and immortality of possibilities and eventualities.

Then comes 'local' (relative) and 'non-local' (not relative). The division of the Universe (singular) into universes (plural). The local universe includes the relativity of the [known] universe which extends to no distance farther out than the arrival [to you] of a collapsed history, a collapsed horizon, or mural of universe. The collapse of cosmic Complexity and Chaos over time and space into a picture of order that has nothing -- may have nothing -- to do with what was, or what is, really there in the infinity of the 'non-local' (the not relative). To steal from another saying, how many universes are there on / in the head of a pin?

KC Strom, #10 post question. Good question BB cosmology uses Hubble constant and redshift to convert into distance, e.g., https://ned.ipac.caltech.edu/help/cosmology_calc.html

I generally use Calculator I or II, use defaults and change redshift (z) to whatever like 12.0. The CMBR redshift is about 1100, thus light-time or look back time distance about 13.8 billion light years. Redshift is how the BB model interprets distance using look back time or light time. The only direct distance measurement is stellar parallax and that is very limited in distances from Earth. In the cosmology calculators, the object's z number converts to light-time distance from Earth but because space continues to expand, the comoving radial distance for the object (where it is now), very much farther away and not observable using telescopes on Earth, presently.

KC Strom

KC Strom, #10 post question. Good question BB cosmology uses Hubble constant and redshift to convert into distance, e.g., https://ned.ipac.caltech.edu/help/cosmology_calc.html

Correct me if I am wrong, but I believe I have read that there may be issues with the Hubble constant? Reg? If so, any thoughts about implications of such problems with respect to the Distance calculators?

KC Strom

What's a couple of billion years among friends. So, given that variability, our current telescopes can see about 11.8 to 15. 8 billion light years away? True?

Can you give me a "quick and dirty" sense as to how sensitive these models are to redshift observations? I'm starting to understand there are two "types" of observable redshift. Expansion of space itself and the movement of a body within that space. Reg?

KC Strom, ref post #15. From what I know, the cosmological constant is *super sensitive* and wrong value here using General Relativity, space expands so fast nothing is here The Cosmological Constant Is Physics’ Most Embarrassing Problem, https://www.scientificamerican.com/article/the-cosmological-constant-is-physics-most-embarrassing-problem/

QM and vacuum energy density just makes things worse for expanding space, some say 10^120 or more magnitude error between assuming cc value allowing space expansion (but not too fast) and what happens with vacuum energy using QM (blows the universe out, we are not here). My chief concern is post #1. How can this be shown to be science, thus verifiable like Galileo observations at Jupiter? So far it seems, the infinite number of universes all around me are not observable thus fail to meet science standards in my opinion.

KC Strom

However, unless I'm mistaken, QM gives this idea a "non-zero" probability of being true.

Voidpotentialenergy

"Infinite numbers of exact copies." Not all that long ago I argued for it, that you could not have an infinite number of universes without an infinite number of exact copies included. Then, finally, I began to realize that exact copies crossed a line between exactly one entity [immortally] extant and those infinite numbers of exact copies. To put it another way, an infinite number of exact copies of any universe must exist as that infinity and yet, at exactly the same time, be exactly one and the same universe. Being the same they could never cross or meet, no particle of one could ever do anything that would ever qualify as difference. An infinite number of [you] as space travelers could never leave [your] infinite numbers of exact universe copies without [you] leaving all of them all at once (an exact mirroring effect) and arrive wherever you would arrive in an exact copy of universe at exactly the same time.

The immortality of an entity in space is then linked to an immortality of that entity in time. The infinity and immortality of possibilities and eventualities.

Then comes 'local' (relative) and 'non-local' (not relative). The division of the Universe (singular) into universes (plural). The local universe includes the relativity of the [known] universe which extends to no distance farther out than the arrival [to you] of a collapsed history, a collapsed horizon, or mural of universe. The collapse of cosmic Complexity and Chaos over time and space into a picture of order that has nothing -- may have nothing -- to do with what was, or what is, really there in the infinity of the 'non-local' (the not relative). To steal from another saying, how many universes are there on / in the head of a pin?

Tough to give any real proof if we are it the one and only universe and nothing else exists.
Or we are just 1 universe in a sea of infinite BB universes.
Or endless fluctuation is the universe and our BB is just 1 of an infinite number of them in it.
Dark flow/great attracter is pointing to something for sure and IMO is the answer or beginning of an answer

Time/location/interference tough to imagine an exact copy of anything in an endless bag of marbles that interact in a unique way with every marble in the bag in a different way.


Does size become fictional in an infinite universe?

Currently, we don't know if we live in an infinite or finite universe. But let's say, for the sake of argument, that we do live in an infinite universe. So that if we would have a space ship with an infinite amount of fuel, we could keep on going forever. Infinity is something the human brain can't really comprehend, because from the start of our lives we experience everything to have a beginning and ending, even life. So to think there is something, or in this case everything, that just keeps on going for ever, is really mind bending.

But if our universe is indeed infinite, would this mean that size of any kind becomes purely fictional if we look at the bigger picture? If we look from our own perspective measuring things is no problem, since we are finite in length, width and depth, we can perfectly measure something from our perspective, and even a-dress a number to it. This number will give us an approximation of how big or small an object is.

What if we take a grain of sand on the beach? We could perfectly measure this compared to the size of the beach we found the grain in. But what if we keep on expanding this beach, the grain of sand would get relatively smaller and smaller. So now we take our universe that is in this case infinite, and we compare the Earth to it. The size of the Earth would we infinitely small, compared to an infinite universe. Because the bigger a space gets, the relatively smaller objects within it get.

Like if there where to be a person with an infinite amount of money, (not taking the economical catastrophe of this in to account), from his perspective everything would be free. Because when he would spent a certain amount of money, it wouldn’t be noticeable on his balance.

Does this mean an infinite universe would cancel out size of any sort? I think it does. If we could look from the universe’s perspective, the word 'size' wouldn't exist in our dictionary.


Kyk die video: Is er iets voorbij oneindig? 55 (November 2022).