We are searching data for your request:
Upon completion, a link will appear to access the found materials.
Ja, ek weet dat die meeste sterrestelsels 'n rooi skuif het en dat dit van ons af wegbeweeg.
Die probleem is dat die verste sterrestelsels 13,8 miljard ligjare weg is. Dit beteken dat die inligting 13,8 miljard jaar oud is.
Wat my al jare lank verbaas, is dat die waarneming van die rooi skof toon dat die sterrestelsels 13,8 miljard jaar gelede teruggetrek het. Ons het nie direkte inligting oor wat hulle nou doen nie. Dit is natuurlik dat die heelal op daardie stadium met 'n geweldige spoed uitgebrei het omdat dit naby die oerknal was, maar hoe weet ons dat dit nog steeds is?
As die verste sterrestelsels met 'n hoër spoed as die nader beweeg, beteken dit vir my dat die spoed met die tyd verminder.
U het reg dat ons in beginsel nie kan weet of die sterrestelsels in die verte nog van ons afneem nie. As ons egter dink dat dit wel is, hang dit af van die kosmologiese beginsel, nl. dat die Heelal homogeen en isotroop is, dit wil sê "lyk oral en in alle rigtings dieselfde". Dit is 'n filosofies gemotiveerde stelling wat deurlopend waarnemend getoets word. Tot dusver was daar nog geen noemenswaardige eksperimentele bewyse dat dit nie korrek is nie.
As ons die snelhede van sterrestelsels dwarsdeur die heelal waarneem, sien ons 'n gladde snelheid as 'n funksie van tyd of afstand, met 'n mate van intrinsieke verspreiding as gevolg van die gaalxies ' eienaardige beweging, dit wil sê hul snelhede deur ruimte, wat gewoonlik in die orde van 100-1000 km / s is. Dit wil sê, verre sterrestelsels beweeg van ons af weg vinnig, en nabygeleë sterrestelsels beweeg van ons af weg stadig. Soos u sê, die uitbreidingskoers het mettertyd afgeneem, maar net tot op 'n sekere punt, waarna dit weer begin toeneem het (as gevolg van donker energie).
Die feit dat ons sien dat nabygeleë sterrestelsels wel is steeds terugtrek, tesame met die kosmologiese beginsel, impliseer dat die sterrestelsels in die verte moet ook nog besig om af te neem. Ons weet geen rede waarom hulle dit nie moet doen nie. Natuurlik is dit geen bewys nie, maar wel in die fisika is geen bewyse nie, slegs verifikasies en vervalsings. Om te beweer dat die sterrestelsels in die verte nie meer agteruitgaan nie en om ernstig opgeneem te word, moet u met 'n eksperiment vorendag kom om hierdie hipotese te verifieer, verkieslik saam met 'n meganisme wat hierdie verskynsel kan veroorsaak (dit lyk effens neerbuigend) as ek dit tik; dit is nie my bedoeling nie).
Die uitbreidingskoers is tans - en dus plaaslik - ongeveer $ 70 , mathrm {km} , mathrm {s} ^ {- 1} , mathrm {Mpc} ^ {- 1} $. As gevolg van die bogenoemde snelheidsverspreiding, kan ons nie die uitbreiding onder ~ 1 Mpc ondersoek nie, maar op hierdie skaal brei die ruimte in elk geval nie regtig uit nie weens die onderlinge aantrekkingskrag van die plaaslike groep. Dit beteken dat in beginsel die uitbreiding van die heelal kon binne die laaste paar miljoen jaar tot stilstand gekom het en steeds in ooreenstemming is met die kosmologiese beginsel. Dit sou egter beteken dat die evolusie van die uitbreidingsnelheid as 'n funksie van die tyd 'n skerp knik sou hê. Dit is weereens nie onmoontlik nie, maar ons weet van geen fisiese meganisme wat dit kan veroorsaak nie.
Vra Ethan: hoe weet ons dat die ruimte uitbrei?
Daar is 'n groot reeks wetenskaplike bewyse wat die beeld van die groeiende heelal ondersteun. [+] en die oerknal. Maar of die Heelal eindig of oneindig is, is nog nie beslis nie.
As u na die heelal kyk, en in elke rigting wat u kyk, sien u voorwerpe wat van u af wegjaag, wat sou u aflei? Sou dit op die een of ander manier 'n afweermiddel wees? Dat die weefsel van die ruimte self uitbrei? Dat u in die middel van 'n vroeëre ontploffing staan, en dat al die ander net van die ontploffingspunt af wegjaag? Dit, sowel as ander opsies, lyk miskien redelik, maar op een of ander manier sê wetenskaplikes altyd 'die heelal brei uit' asof geen ander alternatief dit sou doen nie. Hoekom is dit? Ons leser Buck wil weet en vra:
Hoe weet ons dat die ruimte uitbrei? Met betrekking tot wat? Rooi verskuiwende sterrestelsels wat verder van mekaar af groei, kan dit doen in die oneindige ruimte in teenstelling met die uitbreiding van die ruimte.
Glo dit of nie, die antwoord is op die gesig van die heelal self geskryf.
Die ruimtetyd in ons plaaslike omgewing, wat gebuig is as gevolg van die swaartekraginvloed van die. [+] Son en ander massas.
Een van die ongelooflikste feite oor Einstein se algemene relatiwiteit - ons grootste teorie van swaartekrag - is dat dit die verband tussen ruimtetyd enersyds en materie en energie uiteensit. Materie en energie vertel ruimtetyd hoe om ruimtetyd te buig, vertel hoe u moet beweeg. As ons weet hoe al die materie en energie in die heelal op enige oomblik versprei word, en ons ook weet hoe die materie en energie beweeg, kan ons rekonstrueer hoe die ruimtetyd krom en ontwikkel oor die geskiedenis van die Heelal.
'N Tweedimensionele deel van die oormatige (rooi) en onderdense (blou / swart) streke van die heelal. [+] naby ons. Die lyne en pyle illustreer die rigting van eienaardige snelheidsvloei, maar dit alles is ingebed in 'n weefsel van uitbreidende ruimte.
Kosmografie van die plaaslike heelal - Courtois, Helene M. et al. Astron.J. 146 (2013) 69
As ons na die sterrestelsels in ons heelal kyk, word die baie nabygeleë sterktes deur die swaartekragdinamika van ander nabygeleë sterrestelsels oorheers. Die Melkweg en Andromeda is op mekaar gerig, die ander sterrestelsels in die plaaslike groep sal uiteindelik ook met ons saamsmelt. Daarbenewens word sterrestelsels na die ander nabygeleë massas getrek, soos groot sterrestelsels en groepe en trosse sterrestelsels. In enige relatiewe klein gebied van die ruimte, 'n paar miljoen of tien miljoene ligjare groot, bepaal die massas in daardie ruimte oor die algemeen hoe die sterrestelsels gaan beweeg.
'N Ultra-verre blik op die heelal wys hoe sterrestelsels teen uiterste snelhede van ons af wegbeweeg. By diegene. [+] afstande, sterrestelsels lyk talryker, kleiner, minder ontwikkelend en verval by groot rooi verskuiwings in vergelyking met die nabygeleë.
NASA, ESA, R. Windhorst en H. Yan
Maar op groter skale sien ons 'n ander effek: hierdie kleinskaalse bewegings, bekend as eienaardige snelhede, kan snelhede tot enkele duisende kilometer per sekonde laat styg. Maar dit is bo-op 'n groter effek wat u slegs kan sien as u na veel groter skale begin kyk: hoe verder 'n sterrestelsel van ons af is, hoe vinniger lyk dit van ons af.
Dit is nie bloot dat sterrestelsels van ons af wegbeweeg nie, wat 'n rooi verskuiwing veroorsaak, maar dat die. [+] ruimte tussen onsself en die sterrestelsel verskuif die lig op sy reis vanaf daardie verre punt na ons oë.
Larry McNish / RASC Calgary Centre
Hierdie empiriese waarneming staan bekend as die wet van Hubble en stel eenvoudig dat die skynbare resessiesnelheid van 'n sterrestelsel eweredig is aan die afstand van ons. Die konstante-proporsionaliteit staan bekend as Hubble-konstante en is baie presies gemeet tot ongeveer 70 km / s / Mpc, met 'n onsekerheid van ongeveer 3-4 km / s / Mpc, afhangend van hoe u dit meet.
Die verhouding tussen rooi verskuiwing en afstand vir sterrestelsels in die verte. Die punte wat nie presies op die. [+] lyn het die effense wanverhouding te danke aan die verskille in eienaardige snelhede, wat slegs geringe afwykings bied van die algehele waargenome uitbreiding. Die oorspronklike data van Edwin Hubble, wat die eerste keer gebruik word om aan te dui dat die heelal besig was om uit te brei, pas alles in die klein rooi blokkie links onder.
Robert Kirshner, PNAS, 101, 1, 8-13 (2004)
Maar waarom gebeur dit? Waarom beweeg alles anders as al die ander, solank dit gravitasiegebonde is? Kom ons gaan terug na die fondamente van Algemene Relatiwiteit, heeltemal terug tot 'n besef wat Einstein voorheen ooit sy kragtigste idee gepubliseer het.
Toe Einstein sy algemene teorie van relatiwiteit voorlê, het hy vinnig besef dat daar 'n gevolg was waaroor hy ongelukkig was: 'n heelal wat met materie in alle rigtings gevul was, sou onstabiel wees teen die ineenstorting van gravitasie. Einstein se oplossing hiervoor was om 'n onsigbare, uitwaartse stootkrag te vorm wat hierdie ineenstorting kon voorkom, 'n kosmologiese konstante. Maar as u hierdie kosmologiese konstante nie ingesluit het nie, het ander gou agtergekom, sou u met 'n heelal eindig wat nie betyds was nie, maar waar die ruimte van die ruimte self uitbrei of saamtrek met die tyd.
Die ballon / munt-analogie van die uitbreidende Heelal. Die individuele strukture (munte) brei nie uit nie. [+] maar die afstande tussen hulle is in 'n groeiende heelal.
E. Siegel / Beyond The Galaxy
Selfs daarby was Einstein se oplossing nie goed nie. Sy kosmologiese konstante het gelei tot 'n onstabiele heelal: sommige oordadige sakke sou ineenstort, terwyl die onderdense op 'n weghol-manier sou terugtrek. 'N Heelal wat die wette van algemene relatiwiteit gehoorsaam, kan nie net 'n statiese ruimtetyd hê nie, solank dit vol materie is. As ons na ons s'n kyk, sien ons dat dit beide verskyn homogeen en isotropies. Hierdie twee eienskappe is so belangrik, want dit vertel ons twee belangrike dinge:
- Homogeen beteken dat die heelal oral in die ruimte dieselfde is.
- Isotropies beteken dat die heelal in alle rigtings dieselfde is.
Saam met mekaar vertel hulle ons dat die heelal 'n egalige verdeling van materie / energie in het, ongeag waarheen u gaan en in watter rigting u kyk. Dit, tesame met die feit dat verre sterrestelsels vinniger terugtrek hoe verder hulle is ons, laat 'n paar opsies in sover dit 'n verduideliking betref.
'N Heelal wat die wette van relatiwiteit gehoorsaam en isotropies en homogeen gevul is met. [+] materie en / of bestraling, kan nie staties wees nie. Dit moet uitbrei of saamtrek, afhangend van wat daarin is en in hoeveel bedrae.
E. Siegel / Beyond the Galaxy
Alhoewel dit weens 'n aantal faktore kon wees, insluitend:
- Die lig uit hierdie verre sterrestelsels wat "moeg" raak en energie verloor as hulle deur die ruimte beweeg,
- 'N Vinnige beweging, waar die vinniger bewegende sterrestelsels mettertyd verder wegrol,
- 'N Aanvanklike ontploffing wat sommige sterrestelsels op die oomblik van ons af wegstoot,
- Of die ruimte van die ruimte self uitbrei,
slegs die laaste opsie is bekragtig deur die volledige reeks data wat beide die algemene relatiwiteitsteorie en die astrofisiese verspreiding en eienskappe van al die waargenome sterrestelsels ondersteun.
Die verskille tussen 'n beweging wat slegs gebaseer is op beweging vir rooi skuif / afstande (stippellyn) en. [+] algemene relatiwiteit (soliede) voorspellings vir afstande in die uitbreidende Heelal. Beslis, slegs GR se voorspellings stem ooreen met wat ons waarneem.
Wikimedia Commons-gebruiker Redshiftimprove
Dit het baie vinnig - al in die dertigerjare - duidelik geword dat daar geen twee maniere daaraan bestaan nie: die heelal brei in werklikheid uit. Die feit dat die rooi verskuiwing van 'n voorwerp ooreenstem met die afstandsverhouding en die waargenome uitbreidingsnelheid, net soos dit ver was, het gehelp om dit te bevestig.
Maar daar is selfs meer bewyse as dit. As die Heelal eintlik sou uitbrei, sou daar 'n aantal dinge wees wat ons sou kon sien. Ons sou sien dat hoe verder die saak in die Heelal sou verskyn, hoe verder ons in die verre verlede gekyk het. Ons sou sien dat sterrestelsels nader aan mekaar gegroepeer is as vandag. Ons sou sien dat die spektrum van lig van swart liggaamsvoorwerpe swart bly, eerder as om in energie te verskuif. En ons sou sien dat die kosmiese mikrogolfagtergrondbestraling destyds hoër was as die 2,7 K wat dit vandag is.
'N Studie uit 2011 (rooi punte) het tot dusver die beste bewys gelewer dat die CMB vroeër hoër was. [+] temperatuur in die verlede. Die spektrale en temperatuur eienskappe van verre lig bevestig dat ons in 'n uitbreidende ruimte woon.
P. Noterdaeme, P. Petitjean, R. Srianand, C. Ledoux en S. López, (2011). Sterrekunde & astrofisika, 526, L7
Al hierdie bewyse kom ooreen en leer ons dat die heelal uitbrei, en dit is die oorsaak van die skynbare resessie, eerder as enige ander verduideliking. Dit is nie beweging nie, dit is nie moeg nie, dit is nie die gevolg van 'n ontploffing nie. Die ruimte self brei uit, en die deel van ons heelal wat ons kan sien en toegang tot, word al hoe groter. Al is dit net 13,8 miljard jaar sedert die oerknal plaasgevind het, is die verste lig wat vandag by ons uitkom, 46 miljard ligjare van ons af geleë.
Die waarneembare heelal kan vanuit ons oogpunt 46 miljard ligjare in alle rigtings wees. [+] maar daar is beslis meer, nie-waarneembare heelal, miskien selfs 'n oneindige hoeveelheid, net soos ons s'n.
Frédéric MICHEL en Andrew Z. Colvin, geannoteer deur E. Siegel
Wat lê verder as dit? Ons is amper seker daar is nog 'heelal', maar dit is eenvoudig dat die lig nog nie genoeg tyd gehad het om na ons oë te reis nie. Die nie-waarneembare heelal, verder as wat ons kan waarneem, kan eindig of oneindig wees wat ons eenvoudig nie ken nie. Maar selfs al is dit al oneindig, kan dit steeds uitbrei! Namate die Heelal uitbrei, vermenigvuldig u die grootte daarvan eenvoudig met 'n 'groeifaktor', dus as dit eindig begin, is dit steeds eindig (maar groter), en as dit oneindig begin, is dit nog steeds oneindig. En as u nuuskierigheid verder neem, kan u dit geniet om te leer waaroor die Heelal uitbrei, of 5 ander vrae oor die groeiende Heelal. Ons is seker dat die heelal mettertyd verander, uitbrei en strek, aangesien die effekte konsekwent en onmiskenbaar is. Maar wat lê buite die heelal wat ons tans kan waarneem? Ons is nog besig om uit te vind. Soos altyd is daar meer wetenskap om te doen!
Die Doppler-effek
Die geluid van 'n sirene of 'n motor wat verby ry, klink hoër in die toonhoogte hoe nader dit aan u kom en laer as dit wegbeweeg. Dit word die Doppler-effek genoem, waar golwe, in hierdie geval klankgolwe, verander in frekwensie en golflengte as die bron na u toe beweeg (hoër frekwensie, korter golflengte) of weg van u af (laer frekwensie, langer golflengte). Daar is geen werklike klankverandering nie, die motor maak nie 'n ander geluid nie. Dit klink net anders as gevolg van die motor se beweging in verhouding tot u.
Hoe weet ons dat die heelal nou nog uitbrei? - Sterrekunde
Ek het al oor die heelal gelees en wou 'n paar dinge weet wat vir my onduidelik lyk. Ek is nie seker of u hierdie twee vrae kan beantwoord nie, maar ek hoop dat u dit sal doen !! Eerstens, hoe weet ons of die heelal vir ewig gaan uitbrei? En as dit wel uitbrei, sal die uitbreiding stop, of sal dit vir altyd aanhou uitbrei? Dankie vir jou hulp. Ek het gevind dat u webbladsye baie nuttig en interessant is as ek vrae het.
Daar is eintlik net een manier waarop die heelal kan ophou om uit te brei: dit is as daar genoeg massa in die heelal is vir die swaartekrag om die uitbreiding te oorkom. Die digtheid van die massa (hoeveelheid massa per volume ruimte) wat benodig word om die uitbreiding te stop, word dikwels die "kritieke digtheid" genoem. As die heelal digter as krities is, kan die erns van al die dinge in die heelal die uitbreiding oorkom, sodat dit stop en uiteindelik weer ineenstort. As die digtheid in die heelal kleiner is as die kritieke digtheid, sal die uitbreiding vir ewig voortduur.
Dit is baie moeilik om vas te stel wat die digtheid van die heelal is, want die meeste materie in die heelal gee nie lig af wat ons in ons teleskope kan sien nie. Maar ons kan uitgaan en meet hoeveel sterrestelsels daar is en hoe vinnig dit om mekaar wentel (hoe massiewer sterrestelsels is, hoe vinniger sal hulle wentel). Dit gee ons 'n redelike idee van die digtheid. Ons kan ook probeer om direk te meet hoe vinnig die uitbreiding vertraag deur die uitbreidingsnelhede van sterrestelsels in die verte te meet. Dit is ook 'n baie moeilike eksperiment.
Opdatering deur Christopher Springob: Sterrekundiges se begrip van hierdie probleem het dramaties verander sedert ons die vraag in Januarie 1999 vir die eerste keer beantwoord het. Daar is nou oortuigende bewyse dat die uitbreiding van die heelal versnel en nie vertraag nie. Dit kan nie te wyte wees aan swaartekrag nie. Dit moet te wyte wees aan 'donker energie', 'n afstootlike krag van leë ruimte wat swaartekrag op groot skale teëwerk. (U kan meer hieroor lees.)
As ons aanvaar dat die interpretasies van sterrekundiges van die data korrek is en dat die heelal in 'n vinniger tempo versnel, weet ons nog steeds nie wat die uiteindelike lot van die heelal gaan wees nie, omdat ons nie weet of die donker energie is nie. sal altyd afstootlik wees. Daar is 'n paar modelle wat dit in die toekoms aantreklik kan maak, wat sal veroorsaak dat die heelal uiteindelik weer gaan trek. Maar as donker energie werklik is, sal die digtheid van die materie nie meer 'n groot invloed hê op die finale lot van die heelal nie, want donker energie is geneig om op die langtermyn swaartekrag te wen.
Hierdie bladsy is laas op 27 Junie 2015 opgedateer.
Oor die skrywer
Dave Kornreich
Dave was die stigter van Ask an Astronomer. Hy het in 2001 sy doktorsgraad aan Cornell behaal en is nou 'n assistent-professor in die Departement Fisika en Natuurwetenskap aan die Humboldt State University in Kalifornië. Daar bestuur hy sy eie weergawe van Ask the Astronomer. Hy help ons ook met die vreemde kosmologievraag.
Roodverskuiwende sterrestelsels
Dit is nie net begin wat na of van ons af beweeg nie & # 8212 dit is ook sterrestelsels.
Die Amerikaanse sterrekundige Vesto Slipher het in die Lowell-sterrewag in Arizona gewerk. Byna 'n eeu gelede het hy data versamel uit 41 sterrestelsels en destyds is dit newels genoem omdat sterrekundiges nie presies weet wat dit is nie. Sy bevindinge was des te intrigerender, want die meeste sterrestelsels het hul spektrum na rooi verander, wat beteken dat hulle na langer golflengtes sou gaan. Slegs vier van daardie sterrestelsels is bluesverskuiwend en het na ons toe gekom.
Een van die sterrestelsels wat in ons rigting beweeg, is die Andromeda-sterrestelsel, en ons het nie geweet dat dit tot dan toe sou kom nie. Met behulp van die Hubble-ruimteteleskoop weet ons met akkuraatheid hoe vinnig dit beweeg, 110 km / sek (68,35 myl / sek). Oor 4 miljard jaar sal dit met die Melkweg bots.
13.7: Hoe goed ken ons die uitbreidingskoers en ouderdom van die heelal?
. Beoordeel op 'n skaal van 1 tot 5 hoe effektief u dink dat die & ldquoWrapping It Up & rdquo-aktiwiteit vir hierdie hoofstuk u help om die materiaal te verstaan. (1: glad nie effektief nie & rarr 5: baie effektief)
B. Wat was die belangrikste idees wat u geleer het om die & ldquoWrapping It Up & rdquo-aktiwiteit vir hierdie hoofstuk uit te voer? Wees spesifiek en gedetailleerd in u antwoord. Beantwoord asseblief die volgende vrae: Wat het u geleer? Hoe het u dit geleer? Wat is nog onduidelik? (Ten minste 150 & 200 woorde.)
C. As die & ldquoWrapping It Up & rdquo-aktiwiteit vir hierdie hoofstuk metings of data insluit, moet u beskryf watter faktore die akkuraatheid van u resultate beïnvloed het. (Doen nie bevat foute, slegs onvermydelike metingsonnauwkeurigheid.) As u numeriese waardes vir die akkuraatheid van u metings tydens die aktiwiteit verkry het, let op die hier. As daar geen metings of data was nie, sê dit uitdruklik.
D. Vrae wat vir akkuraatheid beoordeel moet word:
1. Sou die heelal ouer wees as die uitbreidingstempo H was0 = 50 km / s / Mpc of as H0 = 75 km / s / Mpc? Verduidelik.
2. Wat is die ouderdom van die heelal as die Hubble-konstante 75 km / s / Mpc gemeet word? Druk u antwoord in miljarde jare uit. Sou hierdie waarde ooreenstem met die reeks vir die Hubble-tyd vanaf die HST-sleutelprojek? Verduidelik.
3. Hoe vergelyk die snelhede van verafgeleë sterrestelsels gemiddeld met dié van nader sterrestelsels? Hoekom?
4. Hoe weet u, gebaseer op die metings wat u in hierdie hoofstuk gemaak het, dat die Heelal uitbrei (strek), maar die individuele sterrestelsels nie?
Die heelal-projek
U hoef egter nie net ons woord daarvoor te aanvaar nie - u kan u eie Hubble-diagram maak om aan uself te bewys dat die heelal uitbrei! Op die volgende bladsye sal u Hubble se stappe volg om een van die belangrikste ontdekkings van die 20ste eeuse sterrekunde te maak.
U sal na enkele sterrestelsels in die SkyServer-databasis kyk. Hierdie databasis bevat werklike data wat deur baie sterrekundiges versamel is. Dit bied sterrekundiges 'n katalogus van voorwerpe wat bekend is dat dit in die heelal bestaan. Tot dusver is daar bykans 90 miljoen sterre en sterrestelsels in hierdie katalogus! Die databasis word deur sterrekundiges gebruik om die grootste, mees gedetailleerde kaart van die heelal wat ooit gemaak is, te maak. SkyServer stel dit aan die publiek beskikbaar, sodat u die geheimenisse van die heelal kan verken.
U eerste stap is om te kyk hoe helder hierdie sterrestelsels is om 'n idee te kry van hoe ver hulle van die aarde af is. Vervolgens sal u hierdie afstande saam met SkyServer se metings van hoe rooi sterrestelsels gebruik, 'n eenvoudige Hubble-diagram maak om die uitbreiding van die heelal aan te dui.
Die heelal vandag: hoe dit nou alles lyk
In die 1920's het die sterrekundige Georges Lemaître voorgestel wat bekend geword het as die Big Bang-teorie, wat die mees aanvaarde model is om die vorming van die heelal te verklaar.
In die dekades daarna het teoretiese fisici die kosmos deursoek vir bewyse om die oerknalteorie te ondersteun. Alhoewel hulle baie jarelange raaisels belig het, het sommige van die mees baanbrekende ontdekkings ook aanleiding gegee tot nog meer verwarrende raaisels wat nog opgelos moet word.
Aangesien kosmoloë ongeveer 13,7 miljard jaar gelede voortgaan om die besonderhede rondom die geboorte van die heelal saam te stel, kry hulle vandag ook 'n beter begrip van ons heelal.
"Dit is beslis 'n tydperk waarin geweldige vordering gemaak is," het David Spergel, voorsitter van die afdeling astrofisika aan die Princeton-universiteit in Princeton, NJ, gesê. "Toe ek 'n student in die 80's studeer, weet ons nie die heelal. Ons het nie die samestelling daarvan geken nie. Ons het nie die oorsprong van sterrestelsels verstaan nie. Ons het baie vordering gemaak met al hierdie onderwerpe. " [Die oerknal tot nou in tien maklike stappe]
Die begin van die heelal
Volgens die oerknalteorie het ons heelal begin as 'n uiters warm en uiters digte toestand wat vinnig en kolossaal uitgebrei het.
"Dit was baie warm, baie dig en byna uniform," het Spergel aan SPACE.com gesê. 'Namate dit uitgebrei het, het dit koeler en minder dig geword.'
Maar ondanks wat die naam van die teorie suggereer, was die oorsprong van die heelal nie regtig 'n ontploffing nie, het Charles Bennett, 'n astrofisikus en professor aan die Johns Hopkins Universiteit in Baltimore, MD, gesê.
"Die meeste mense beskou die oerknal as 'n groot ontploffing wat in die ruimte plaasgevind het, maar dit is nie regtig wat ons bedoel nie," het Bennett aan SPACE.com gesê. "Ons praat nie van 'n ontploffing nie. Dit is beter om aan die groei van die heelal te dink as iets wat tegelyk oral gebeur het. & Rdquo
Kosmoloë het nie 'n duidelike begrip van wat net voor hierdie oomblik gekom het nie.
'Wel, ons kan sê dat dit warmer en digter was, maar die kort antwoord is dat ons nie weet nie,' het Bennett gesê.
Breuke van 'n sekonde na die oerknal en mdash een triljoenste van 'n triljoenste van 'n triljoenste van 'n sekonde, om presies te wees & mdash, het die heelal vinnig begin uitbrei, gedurende 'n periode wat bekend staan as inflasie.
Op soek na leidrade van die oerknal
Om die vroeë heelal te bestudeer, ontleed wetenskaplikes die kosmiese mikrogolfagtergrond (CMB), wat die hele heelal deurdring en oorblyfsels van die oerknal bevat in die vorm van oorblywende lig en straling. [Prente: Loer terug na die oerknal]
Hierdie waardevolle oorblyfsel is sigbaar vir mikrogolfdetektore, soos NASA se Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP), wat in 2001 van stapel gestuur is om die kosmiese mikrogolfagtergrond te bestudeer. Bennett was die hoofondersoeker van die WMAP-sending, en Spergel was 'n lid van sy span.
'Om die lig van die CMB te sien, is wat ons sien sensitief vir wat daarvoor gebeur het,' het Bennett verduidelik. "Dit is soos om 'n foto van 'n baba te sien en af te lei wat die baba kon veroorsaak het. 'N Ander manier om daaraan te dink, is as jy op 'n bewolkte dag na buite gaan en in die lug opkyk. Wat jy sien is aan die onderkant van die wolk, maar jy kan aflei dat daar lig deurkom. Daar kom iets helder deur die wolke, maar jy kan die son dalk nie sien nie. '
Dit is in wese hoe wetenskaplikes die kosmiese mikrogolfagtergrond bestudeer, en deur agteruit te werk van die waargenome lig en straling, kan sterrekundiges die skommelinge in die vroeë heelal indirek meet in die eerste oomblikke na die oerknal, het Spergel gesê.
Gegewens van die winsgewende WMAP-missie, wat in 2010 geëindig het, die meer onlangse Europese Planck-ruimtestore, wat in 2009 van stapel gestuur is, en verskeie ander ruimte- en grondteleskope help sterrekundiges om die evolusie van die heelal te verstaan. Tog het baie van hierdie ontdekkings ook nuwe en ingewikkelde vrae veroorsaak. [Mees volledige heelal-simulasie gevisualiseer in 3D]
"Ons het antwoorde op baie eeue oue vrae," het Bennett gesê. "Ons het egter nuwe vrae om te vra, soos wat dikwels die geval is as u wetenskaplike deurbrake het. Maar dit is verskillende vrae, so dit is vordering."
Ou heelal, nuwe vrae
In die 1960's en 1970's het sterrekundiges afgelei dat daar moontlik meer massa in die heelal is as wat bloot sigbaar is. Deur die snelheid van sterre op verskillende plekke in sterrestelsels te bestudeer, het Vera Rubin, 'n sterrekundige by die Carnegie-instelling in Washington, opgemerk dat daar feitlik geen verskil was in die snelhede van sterre in die middel van 'n sterrestelsel as dié wat verder was nie. Dit lyk asof dit in stryd is met die basiese fisika van Newton, wat impliseer dat sterre aan die buitewyke van 'n sterrestelsel stadiger sou wentel.
Die geheimsinnige en onsigbare massa wat hierdie verskynsel veroorsaak, het bekend geword as donker materie. [Video-vertoning: 'n bloudruk vir die heelal]
"Donker materie word redelik goed gedefinieër as 'n soort materiaal wat massa het, maar wat nie met lig in wisselwerking is nie. Daarom het ons probleme om dit te sien," het Bennett gesê. "Daar is min twyfel dat daar materiaal daar is, maar ons weet nie wat dit is nie en ons het dit nog nie geïdentifiseer nie."
Aangesien donker materie massa het, word dit deur swaartekrag beheer. Alhoewel donker materie onsigbaar is, word dit afgelei op grond van die swaartekrag wat dit op gewone materie uitoefen.
Daar word vermoed dat donker materie 23 persent van die heelal uitmaak, terwyl slegs 4 persent van die heelal uit gewone materie bestaan, soos sterre, planete en mense.
"Dit is ontnugterend om te besef dat as u al die energie wat ons elke dag sien, optel, dit so 'n klein deel van alles is," het Bennett gesê.
Die versnelde heelal
Maar dit is nie al nie. In die 1920's het die sterrekundige Edwin Hubble 'n baanbrekende ontdekking gemaak dat die heelal nie staties is nie, maar dat dit eerder uitbrei. In 1998 het die Hubble-ruimteteleskoop, wat na die sterrekundige vernoem is, verre supernovas bestudeer en gevind dat die heelal lankal stadiger uitgebrei het vergeleke met die tempo van sy uitbreiding vandag.
Hierdie ontdekking het wetenskaplikes verbaas, wat lank gedink het dat die erns van materie die uitbreiding van die heelal geleidelik sou vertraag, of selfs sou laat krimp. Kosmoloë het hierdie versnelling verduidelik met iets genaamd donker energie, wat vermoedelik die krag is wat die kosmos teen toenemende snelhede uitmekaar trek.
Daar word vermoed dat donker energie 73 persent van die heelal uitmaak, maar aangesien die ontwykende energie ongemerk bly, bly dit een van die mees dwingende onderwerpe in die kosmologie.
Wat die vorm van die heelal betref, het die WMAP-missie data teruggestuur wat daarop dui dat die heelal plat is, het Spergel gesê.
"Ons dink eintlik dit is wat inflasie aan ons heelal gedoen het," het Bennett verduidelik. "Dit kan wees dat die heelal so uitgebrei het dat dit baie plat lyk en net soos wanneer u op aarde staan, dit vir u plat lyk omdat dit so groot is."
Die toekoms van kosmologie
Wetenskaplikes probeer voortdurend die oorsprong van die heelal en die evolusie daarvan beter verstaan. En hoewel daar blywende raaisels bestaan, soos die opsporing van donker materie en donker energie, is Spergel en Bennett vol vertroue dat sommige daarvan in die volgende paar jaar beantwoord sal word.
'Ek is redelik optimisties oor donker materie,' het Bennett gesê. "Ek kan dit nie waarborg nie, maar die Large Hadron Collider moet baie van ons vrae beantwoord. Ek dink ons kan ook die inflasie-idee baie erger toets. Ek hoop dat ons eintlik nog baie meer oor die begin kan leer. van die heelal en die versnelde uitbreiding. '
Ondanks die probleme wat sterrekundiges tot dusver ondervind het om donker materie en donker energie op te spoor, 'weet u nooit wat gaan gebeur nie,' het Bennett gesê. 'Daar is nie voorspel dat baie van die groot ontdekkings sou gebeur nie, soos die versnelling van die heelal en niemand het dit voorspel nie.'
Hoe versnel die heelal as die uitbreidingskoers daal?
Daar is 'n groot reeks wetenskaplike bewyse wat die prentjie van die groeiende heelal ondersteun. [+] en die oerknal, kompleet met donker energie. Die verre sterrestelsels beweeg vandag vinniger van ons af as wat dit 6 miljard jaar gelede was, maar die uitbreidingskoers self daal steeds.
As u kyk na enige sterrestelsel in die heelal wat nie swaartekrag aan ons eie is nie, het ons reeds geleer wat in die toekoms daarmee gaan gebeur. Ons plaaslike groep, bestaande uit ons Melkweg, Andromeda en ongeveer 60 kleiner sterrestelsels, is die enigste wat aan ons verbind is. As u enige ander sterrestelsel as deel van die gebonde struktuur beskou, is dit 'n lid van - soos 'n sterrestelselpaar, groep of tros - dat die hele struktuur van ons afneem, met sy lig stelselmatig verskuif na langer golflengtes: 'n kosmiese rooi verskuiwing. Hoe verder 'n sterrestelsel gemiddeld is, hoe groter is die rooiverskuiwing, wat impliseer dat die heelal uitbrei.
Boonop, as u vir baie kosmiese tyd sou rondhang, sou u vind dat hierdie sterrestelsel in ons resessie van ons versnel. Na verloop van tyd sal dit met groter en groter bedrae verander, wat impliseer dat die Heelal nie net uitbrei nie, maar dat dit versnel. Die afgeleide spoed vir enige sterrestelsel (wat nie swaartekrag aan ons is nie) sal mettertyd styg, en al sulke sterrestelsels sal uiteindelik onbereikbaar word, selfs met die spoed van die lig. En tog, as ons die uitbreidingstempo van die heelal sou meet, wat ons gewoonlik die Hubble-konstante noem, sou ons vind dat dit mettertyd daal en nie styg nie.
Hier is hoe dit in 'n versnelde heelal eintlik moontlik is.
In plaas van 'n leë, leë, driedimensionele rooster, kan die massa neersit wat sou gewees het. [+] 'reguit' lyne om eerder met 'n spesifieke hoeveelheid geboë te raak. Die kromming van die ruimte as gevolg van die gravitasie-effekte van die Aarde is een visualisering van gravitasie, en dit is 'n fundamentele manier waarop Algemene Relatiwiteit verskil van Spesiale Relatiwiteit.
CHRISTOPHER VITALE VAN NETWORKOLOGIES EN DIE PRATT-INSTITUUT
The first thing you have to realize is that in our theory of gravity — Einstein’s General Relativity — there’s a tremendously powerful relationship between the matter and energy in our Universe and the way that space and time behave. The presence, amount, and types of matter and energy present determine how space and time curve and evolve over time, and that curved spacetime tells matter and energy how to move.
Einstein’s theory is tremendously complicated it took months for the first exact solution to be found in General Relativity, and that was for a Universe with one non-rotating, uncharged point mass in it. More than 100 years later, there are still only perhaps two dozen exact solutions are known.
Daar is net een ander planeet in ons sterrestelsel wat aardagtig kan wees, sê wetenskaplikes
29 Intelligente uitheemse beskawings het ons miskien al raakgesien, sê wetenskaplikes
Uitgelê: Waarom hierdie week se 'Strawberry Moon' so laag, so laat en so helder sal wees
Fortunately, one of them is for a Universe that’s uniformly filled in all locations with roughly equal amounts of matter, radiation, and any other forms of energy you can dream up. When we look out at the Universe and measure it, on the largest cosmic scales, this appears to describe what we see.
In modern cosmology, a large-scale web of dark matter and normal matter permeates the Universe. On . [+] the scales of individual galaxies and smaller, the structures formed by matter are highly non-linear, with densities that depart from the average density by enormous amounts. On very large scales, however, the density of any region of space is very close to the average density: to about 99.99% accuracy.
WESTERN WASHINGTON UNIVERSITY
A Universe filled with the same amount of stuff everywhere, from the earliest times (which we see imprinted in the Cosmic Microwave Background) to the present day (where we can count galaxies and quasars), seems to be exactly what we have. And if that’s the Universe in which you live, there’s a specific solution that describes the spacetime you occupy: the Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker spacetime.
What this spacetime tells us is remarkable. On one side of the equation, you get all the different forms of energy that can be present:
- normal matter,
- antimatter,
- dark matter,
- neutrinos,
- radiation (like photons),
- dark energy,
- spatial curvature,
- and anything else we can dream up.
And on the other side? An expression that we quickly realized was how the fabric of space changed over time: either growing or shrinking. We could only tell which one was true by observing it.
A photo of the author at the American Astronomical Society's hyperwall, along with the first . [+] Friedmann equation (in modern form) at right. Dark energy could either be treated as a form of energy with a constant energy density or as a cosmological constant, but exists on the right-hand side of the equation.
Perimeter Institute / Harley Thronson / E. Siegel
This one equation, called by some the most important equation in the Universe, tells us how the Universe evolves over time. Think about what it means: the rate at which the Universe either expands or contracts is directly related to the sum total of all the matter and energy — in all its different forms — present within it.
Before we had ever measured it, the widespread assumption was that the Universe was neither expanding nor contracting, but static. When Einstein realized that his equations predicted that a Universe full of stuff would be unstable against gravitational collapse, he threw in a cosmological constant to exactly balance out the force of gravity the only way he could think of to prevent the Universe from imploding in a Big Crunch.
Even when it was pointed out to him directly by some (including Lemaître), Einstein derided the possibility that the Universe could be anything other than static. "Your calculations are correct, but your physics is abominable,” Einstein wrote in response to Lemaître’s work. And yet, when the key observations of Hubble came in, the results were unmistakable: the Universe was indeed expanding, and completely inconsistent with a static solution.
The original 1929 observations of the Hubble expansion of the Universe, followed by subsequently . [+] more detailed, but also uncertain, observations. Hubble's graph clearly shows the redshift-distance relation with superior data to his predecessors and competitors the modern equivalents go much farther. All the data points towards an expanding Universe.
ROBERT P. KIRSHNER (R), EDWIN HUBBLE (L)
An expanding Universe is one that was smaller in the past, and grows to occupy larger and larger volumes in the future. It’s one that was hotter in the past, since radiation is defined by the size of its wavelength, and as the Universe expands, this expansion stretches the wavelengths of any photons as they travel through intergalactic space, with the amount of stretching related to the amount of cooling. And it’s one that was even more uniform in the past, as an almost-uniform Universe that gravitates will see those tiny initial overdensities grow into the large-scale structure we observe today.
The big question, of course, is how the Universe’s expansion rate changes over time, and that’s dependent on the different forms of energy that are present within it. The volume of the Universe will continue to grow regardless of what’s in it, but the rate at which the Universe grows will change dependent on exactly what types of energy it’s filled with.
Let’s look at some examples in detail.
Various components of and contributors to the Universe's energy density, and when they might . [+] dominate. Note that radiation is dominant over matter for roughly the first 9,000 years, then matter dominates, and finally, a cosmological constant emerges. (The others do not exist in appreciable amounts.) However, dark energy may not be a pure cosmological constant.
E. SIEGEL / BEYOND THE GALAXY
If we had a Universe that was 100% made of matter, with nothing else at all, it would expand at a rate that grew as
t ⅔ , where if you doubled the age of the Universe, your size (in each of the three dimensions) would grow by 58%, while your volume would roughly quadruple.
If we had a Universe that was 100% made of radiation, again with nothing else at all, it would expand at a rate that grew as
t ½ . If you doubled the age of your Universe, your size would increase by 41% in each dimension, while the volume increases to about 2.8 times its original value.
And if you had a Universe that was filled with dark energy — and if we assume that dark energy turns out to truly be a cosmological constant — the Universe wouldn’t expand as a power law in time, but as an exponential. It would grow as
e Ht , where H is the expansion rate at any particular moment in time.
An illustration of how spacetime expands when it’s dominated by Matter, Radiation or energy inherent . [+] to space itself: dark energy. All three of these solutions are derivable from the Friedmann equations, and these solutions can be combined to represent a Universe with all three components, much like our own.
Why are these three cases so different from one another? The best way to think about it is to allow them to all start off like they’re the same Universe. They have the same initial expansion rate, the same initial volume, and the same amount of total energy present within that volume.
But as they start to expand, what happens?
- The matter-filled Universe dilutes its density drops as the volume expands, all while the mass (and hence the energy, since E = mc2 ) remains constant. As the energy density drops, so does the expansion rate.
- The radiation-filled Universe dilutes faster it’s density drops as the volume expands, while each individual photon also loses energy due to its cosmological redshift. The energy density drops faster for a radiation-filled Universe than a matter-filled one, and therefore so does the expansion rate.
- But a Universe filled with dark energy — a cosmological constant — doesn’t dilute. The energy density remains constant: the definition of a cosmological constant. As the volume of the Universe expands, the total amount of energy goes up, keeping the expansion rate constant.
While matter (both normal and dark) and radiation become less dense as the Universe expands owing to . [+] its increasing volume, dark energy, and also the field energy during inflation, is a form of energy inherent to space itself. As new space gets created in the expanding Universe, the dark energy density remains constant.
E. SIEGEL / BEYOND THE GALAXY
If you were to then imagine that, in each of these Universes, you were located at the same point, and there were one other galaxy in the Universe (corresponding to a different point), you could watch it recede away from you over time. You could measure how its distance was changing with time, and you could measure how its redshift (which corresponds to its recession speed) changed with time.
- In the matter-filled Universe, the other galaxy would get farther and farther away from you as time went on, but it moves away from you more slowly in the process. Gravity works to counteract the expansion, failing to stop it but succeeding in slowing it down. In a matter-only Universe, the expansion rate continues to drop, eventually approaching zero.
- In the radiation-filled Universe, the other galaxy still gets farther and farther away as time goes on, but the galaxy not only moves away more slowly as time goes on, it slows down faster than in the matter-only case. The expansion rate still asymptotes to zero, but the distant galaxy remains closer and moves away more slowly than in the matter-filled version.
- But in the dark energy-filled Universe, the other galaxy gets farther away and does so at an increasingly faster speed. When it’s double the initial distance away, it now appears to be receding at double the speed. At 10 times the distance, it’s 10 times the speed. Even though the expansion rate is a constant, any individual galaxy speeds up as it recedes from us over time.
(If you’re curious, there’s an on-the-border case: an empty Universe, where only curvature determines the expansion. In this Universe, the other galaxy gets farther away, but its recession speed would remain constant.)
A plot of the apparent expansion rate (y-axis) vs. distance (x-axis) is consistent with a Universe . [+] that expanded faster in the past, but is still expanding today. This is a modern version of, extending thousands of times farther than, Hubble's original work. The various curves represent Universes made out of different constituent components.
Ned Wright, based on the latest data from Betoule et al. (2014)
This might not make intuitive sense to you, so let’s bring a little bit of math in to help. The expansion rate, today, is
70 km/s/Mpc. Take a look at those weird units! The expansion rate is a speed (70 km/s) that accumulates with cosmic distance (for each Mpc, or megaparsec, which corresponds to
3.26 million light-years). If something’s 10 Mpc away, it recedes at
700 km/s if it’s 1,000 Mpc away, it recedes at 70,000 km/s.
In a matter-filled or radiation-filled Universe, the expansion rate itself drops with time, so even as a galaxy gets more distant, the expansion rate slows down by a greater percentage than its distance goes up. But in a dark energy-filled Universe, the expansion rate is constant, so as a galaxy gets more distant, it moves away faster and faster.
The largest contributors to our Universe’s energy today are matter (at
68%). The matter part continues to dilute, while the dark energy part remains constant. Since both contribute, the expansion rate continues to drop, and will eventually asymptote to a value of
45-50 km/s/Mpc. However, a distant galaxy still speeds up as it moves away from us, something that’s been going on for the past 6 billion years in our 13.8 billion year history. The expansion rate is dropping, but the speeds of distant galaxies are still increasing, or accelerating.
The different possible fates of the Universe, with our actual, accelerating fate shown at the right. . [+] After enough time goes by, the acceleration will leave every bound galactic or supergalactic structure completely isolated in the Universe, as all the other structures accelerate irrevocably away. We can only look to the past to infer dark energy's presence and properties, which require at least one constant, but its implications are larger for the future.
That’s the big key to understanding this: as the Universe expands, we can measure two different things. We can measure the expansion rate, which tells us, for every megaparsec a galaxy is away from us, how fast it recedes. This expansion rate, a speed-per-unit-distance, changes over time, dependent on the amount of energy present within a given volume of the Universe. As the Universe expands, the amount of dark energy in a given volume stays the same, but the matter and energy densities go down, and therefore so does the expansion rate.
But you can also measure a distant galaxy’s recession speed, and in a Universe dominated by dark energy, that speed will increase over time: an acceleration. The expansion rate drops, asymptoting to a constant (but positive) value, while the expansion speed increases, accelerating into the oblivion of expanding space. Both of these things are simultaneously true: the Universe is accelerating and the expansion rate is very slowly dropping. At last, now you finally understand how it happens, too.
15 Replies to &ldquoWill the Big Bang Go Backwards?&rdquo
Will the Big Bang go in reverse? Nope. No Big Crunch.
Will the Universe go on expanding forever and become an infinitely large, and an infinitely dilute Universe? Nope. Not that either.
Oddly, the Universe is steady state.
Einstein tried to address this problem in early General Relativity. He realized that the Universe could not be static. Gravity would eventually cause it to collapse. So he added the cosmological constant to get around that problem. But that model did not work either. The equilibrium he intended was not stable. Eventually, the Universe would either expand or contract, irreversibly.
There is more about this and related issues in the article “Beyond Einstein: non-local physics” which can be downloaded from:
scripturalphysics.org/4v4a/BeyondEinstein.html which gives a link to the .pdf file.
This article has not been reviewed and so I am very interested in readers’ opinions about it.
It’s really sad that people find it necessary to dilute science by filtering it through an irrational belief system of ancient myths and superstition. This goes against everything science stands for, which is the obliteration of myths and superstition in favor of facts and reality.
One may only surmise that you saw the word “scriptural” in the address and panicked assumed it would be full of Biblical/Quranical/Et Ceteral references? I can assure you, having read through it myself: there are none such in the paper.
IOW, in the future? You might want to read the paper BEFORE commenting on it next time, m’kay? I mean, to be fair, it isn’t that great, but dude (dudette?): you just totally flew off the handle for no observable reason.
To sum up: faulty physics, oh yes, quite religiously muddled faulty physics, not so much response, totally inaprop. Might want to get that hair-trigger nerve checked….
I came up with this saying back in the early 90’s. It starts by asking a short but complicated question. Does time exist? Well, think about this for a moment. “Time is a tool in which we use to better manage our lives. If time was to stand still, would we be able to move about in our own environment? Or is time the fuel, the catalyst, if you will, behind movement itself?”
Time matters for living beings, only.
From what I read of his paper, seemingly the only thing Brian understands with clarity is that there is a difference between the understood “locality” under which General Relativity was first conceived, and the “non-locality” clearly inherent in quantum mechanics. Unfortunately, I don’t see an easy way of resolving his confusion on just about every other issue, other than to offer a link of my own: http://arxiv.org/abs/1408.1826.
The paper is entitled “What Bell Did,” is authored by Tim Maudlin, and is free for download from the site linked above. It explores the very large difference that often exists between what Einstein and Bell actually understood by the terms “locality” and “non-locality,” what what “everyone says” they understood. (HINT: “determinism” is not the key word!)
In short, in Dr. Maudlin’s view, the EPR experiment did not show what many people think it did, and Bell (as a result) did not prove what most people think he proved. The implications of Bell’s actual proof are fundamental specifically to understanding how GR and QM describe (and are capable of describing) our universe. It also tends to imply that — at least until we abandon these theories for something better — all physics may actually be non-local, despite still possibly being deterministic in nature.
the problem I have with all these “final facts”: they change faster than anyone can follow.
Picture yourself 4000 years ago amongst the builders of Stonehenge: “of course we know how the skies work!” Then the Egyptians… they were pretty sure how and why the heavens work.
And now the “modern” astronomy: we are pretty sure we know how the machine works, but…. why do I have my doubts?
A new telescope, like Hubble… Gaia…Webb and it is “Oh, we didn’t know that before… that’s a game changer!” (Didn’t we heart that before?) So all we know is … temporarily!
The neatest theory of recent-ish times was the steady-state model. This extended the idea that we are not in any special part of the Universe to the time axis. Stuff was continuously popping into existence. Neat and tidy. Fred Hoyle coined the term ‘Big Bang’ as a term of ridicule. But, the data that emerged from deep space views and the cosmic background seemed to point to a big bang.
The next neatest idea was that everything went back to a point. You have small sets of ‘virtual’ particles continually popping into and out of existence, which can give measurable things like the Casmir effect. The Universe would be a big one of those, recycling itself. It did not have to use an infinite amount of space and time. But, if you look at the expansion of the universe, it didn’t fit.
Okay, so the universe is probably going to expand outwards forever, or until some presently unobservable phenomenon starts to take effect. The next neatest solution is for it to exactly sit on the boundary so it just does not come back on itself. This was almost true: the expansion of the universe was pretty close to the critical boundary, but these days most figures put is safely on the expanding forever side. But why is it expanding forever? Do other Universes do something different?
There are other theories, such as the ‘Big Rip’ which suggest the universe expansion rate will increase exponentially. This may be possible but it is a large extrapolation on a small discrepancy, and I don’t buy it just yet. So, that leaves us with the Universe expanding forever, and taking up infinite space and time, but life only existing for a tiny bit of it. I know it is irrational, but that seems somehow messy and wasteful, even though nothing is actually getting wasted.
“The expansion of the Universe is accelerating. It’ll never stop, and it’ll never run the Big Bang in reverse. ” You know Cain, the above statement you made is rather fatuous. Even Einstein made assumptions that he had to recant and regretted later. The Big Bang happened, but just because we can’t understand how it happened and what preceded the big bang event, we should never assume it might not happen again. Looking infinitely forward and backward in time, nothing makes sense except for infinitely repeating big bang/ big crunch cycles. To support this idea and simultaneously throw a bit of cold water on the forever expanding universe idea, you need not look any further than the evidence of “The Great Attractor”, whereby entire galaxies and superclusters are all spiraling toward something with very strong pull. Will the great attractor one day stop pulling all these galaxies together, and allow them to start drifting apart? Not very likely if I may be so bold to say so. Maybe both concepts are working together whereby those galaxies speeding away are actually speeding toward the great attractor’s backside, following the curved space “walls” at the outermost limits of the universe.
In my paper (BeyondEinstein.pdf), I did not specifically address the expansion/contraction issue because the scientific community seems to be unsettled about this question. It seems to have neither a settled conception nor misconception. It is an “open question”, and is not being ignored, and so I left it at that.
However, readers will not understand what I say below unless they have read my paper (which they probably don’t understand anyway if the comments here, or lack of them, are any indication).
What seems to be clear at this point is that we do not live in a matter/antimater Universe. As stated in BeyondEinstein.pdf, we live in a local/non-local Universe. That is, the Universe is divided into two realms of behaviors: one based on space/time relations and the other based on time/space relations. Each would appear to be statistically identical to the other to an observer within each system there is no way to tell “which is really which”–space/time or time/space. To us, they are co-mingled: we see the local realm as populated by discrete stars and galaxies localized in space. We see the non-local realm as NOT localized in space: as a diffuse microwave background, as diffuse X-ray background, as diffuse gamma ray background, and as a diffuse particle background (cosmic rays).
The boundary between the two behaviors is defined by the speed of light. Below the speed of light (space/time), the behavior is local and expanding in space above the speed of light (time/space) the behavior is non-local and expanding in time ( which looks like space from within that system). At the speed of light itself, it is neither expanding nor contracting. The progression of time cancels out the progression of space and vice versa. The numerators and denominators of the ratio (speed c) are continually changing, but the ratio itself is constant and unchanging. That means that the “cosmological structure” is doing nothing it is “stationary” in time and space, and it is doing it at the speed of light!
Wrap your mind around THAT! (I am still having trouble with it)
Anyway, the dynamics point to a static universe. A trillion years from now there will still be planets, stars, galaxies, pulsars, quasars, etc. AND the Universe (as we see it from our perspective) will still be expanding, yet the density will still be the same. Statistically, it will look like the one we see now.
Hoyle was probably right. But rather than his “continuous creation” of new matter, the existing matter in the local and non-local portions may be tossed back and forth. The non-local matter could localize into our system of reference (and vice versa). But to do so, it would have to exceed the speed of light in all three “motional dimensions”. That would require an EXTREMELY energetic process. The only candidates for this seems to be the quasars. If so, they are on their way to the non-local realm. (Presumably, the non-local realm (time/space) has identical processes that send matter back into our local realm).
And so we have an extremely dynamic Universe which remains static!
“What we know as the universe could actually be just one of a pair that exists in the same space but at different times.” (Science News, July 25, 2015, p. 17 “Times Arrow”.
There is also a diffuse Far Ultraviolet (FUV) background:
“the source of a substantial fraction of the FUV background radiation remains a mystery. The radiation is remarkably uniform at both far northern and far southern Galactic latitudes…” See “The Mystery of the Cosmic Diffuse Ultraviolet Background Radiation”, Richard Conn Henry, Jayant Murthy, James Overduin, Joshua Tyler (2014) arxiv.org/abs/1404.5714
Come on, can we rephrase this question less like a ten year old would? There is obviously a lot going into these theories and the reader base of UT is probably a bit older than high school age. So do you think we could shift the language to reflect the fact that we are all adults Mr Cain? Maybe instead of asking in a child like way, “will the big bang go backwards”? maybe it could be something like “The Big Crunch Theory: discussing the potential collapse of the universe” or anything that would indicate you are talking to someone above high school age.
I disagree. The tone of UT is part of what attracts new readers. If you don’t like it, read something else or start your own.
The tone has changed. I’ve been a reader for over 5 years.
Big crunch will happen only if Big Bang is pushing space & time, just like an expanding balloon. At one point it may pop doing a Super Bang (or may be a Super Bang has happened already . ) otherwise it could do a Big Crunch. On a calmer ground, Big Bang is probably not pushing space & time, hence no Super Bang & no Big Crunch.
Join our 836 patrons! See no ads on this site, see our videos early, special bonus material, and much more. Join us at patreon.com/universetoday
