מרכז היקום

[איסתרא בלגינא]

בהמשך להודעה הזו:

אתה לא מצאת, אני כן מצאתי. חמש שניות בגוגל והנה אתר של אוניברסיטת ברקלי:

Here's a subtle point that you may have wondered about: If we look out into the Universe and every galaxy we see is moving away from us, doesn't that mean that we are at the center of the Universe? The obvious answer seems to be 'yes', but actually the answer is 'no'. Hopefully the following analogy will explain why. Image a loaf of raisin bread baking in the oven. As the bread bakes it gets bigger, and every raisin moves away from every other raisin. Now imagine that you are sitting on one of the raisins (ignore the heat of the oven). All the other raisins are moving away from you, so you might conclude that you are at the center of the loaf of bread. But if you were on a different raisin you would also see every raisin moving away from you and would also conclude that you are at the center of the loaf. The same thing is happening in the Universe. No matter where you are in the Universe, every galaxy you see is moving away from you. That's why astrophysicists say that you shouldn't talk about the center of the Universe; there really is no center of the Universe.

והנה אתר של אוניברסיטת קליפורניה (UCLA):

There is no center because all positions in the Universe are equivalent. The Universe is homogeneous, which is part of the cosmological principle.

מומלץ להציץ בדף הזה בכל מקרה.

[IG]

שאלה: אם נצליח לזהות את המימד הרביעי ולעקוב אחרי חלקיקים שנכנסים\ יוצאים אליו, ואולי גם לשלוט עליהם, בעצם נוכל לנוע מהר יותר מהאור?

[איסתרא בלגינא]

לא. שוב, המהירות בה גלקסיות מתרחקות זו מזו גדולה ממהירות האור, אבל זה לא בגלל שהגלקסיות נעות מהר יותר מהאור - שום דבר ביקום לא יכול לנוע מהר יותר ממהירות האור. אז איך זה אפשרי? זה אפשרי בגלל שהגלקסיות בעצם לא נעות. הן נשארות באותו מקום ביקום כל הזמן, היקום מתמתח וגדל. שום דבר ביקום לא יכול לנוע מהר יותר מהאור, אבל אף אחד לא אמר שום דבר על מהירות ההתפשטות של היקום עצמו.

אתה יכול לחשוב על כביש מספר 1: המהירות המקסימלית המותרת בו היא 100 קמ"ש. אם תיסע מהר יותר, שוטר יכול לתת לך רפורט. אבל האיסור על תנועה במהירות שגדולה ממאה קמ"ש הוא רק יחסית לכביש עצמו; כדור הארץ כולו ויחד איתו הכביש נעים בחלל במהירות גבוהה בהרבה ממאה קמ"ש. זה לא אומר שהמשטרה יכולה לתת רפורטים למכוניות שעומדות בשולי הכביש על נסיעה במהירות מופרזת.

[IG]

OK, את זה הבנתי...

אז מה זה המימד הרביעי? מה הוא מייצג?

[amilo]

OK, את זה הבנתי...

אז מה זה המימד הרביעי? מה הוא מייצג?

זמן?

[איסתרא בלגינא]

נכון, זמן. חשבתי שזה מובן מאליו, מצטער.

[amilo]

יש רק משהו שאני לא מסוגל לתפוס מפאת היותי בן אדם עם תפיסות פיזיקליות בסיסיות :

איסתרא , על העובדה שהיקום מתפשט שמעתי פעמים רבות - אך מה שאיני מצליח לתפוס היא לאן?

[איסתרא בלגינא]

מהז'תומרת "לאן"? כשאתה מנפח בלון, לאן הוא מתפשט? נסה לענות על השאלה הזו במונחי הבלון בלבד ותגלה שאין לה משמעות ואי אפשר לענות עליה.

[borg]

זה גילך המופלג .

פשוט מאוד: ההבנה המקובלת (והמוטעית) של המפץ הגדול היא שהיה חלל ריק ובנקודה מסויימת בו התרחשה התפוצצות שזרקה חומר אל מרחבי היקום. בסביבה תלת מימדית כזו, אתה יכול לעקוב אחורנית אחרי כל שחומר שהוטח לחלל בחזרה לנקודת המוצא שלו ולמצוא את מרכז היקום.

אבל זו, כאמור, טעות. לפי תורת היחסות הכללית, היקום הוא ארבע מימדי. אנחנו תופסים אותו כתלת מימדי בגלל שכך המוח שלנו בנוי ולא בגלל שכך היקום בנוי. במפץ הגדול היקום כולו נוצר, גם החומר וגם החלל הריק. לפני המפץ לא היה חלל ריק. לשאלה "איפה בחלל התרחש המפץ הגדול" אין משמעות, מאחר שלחלל אין משמעות לפני המפץ הגדול.

הדוגמה המקובלת היא של בלון שמנופח: כל נקודה ונקודה על הבלון מתרחקת זו מזו. יצורים דו מימדיים שחיים על פני הבלון ותופסים אותו כדו מימדי עשויים לשאול איפה על פני הבלון היתה הנקודה הראשונית שממנה הבלון התחיל להתנפח, אבל אם הם ינסו לעקוב אחרי הנקודות השונות שעל הבלון בחזרה אל נקודת המוצא, הם לא ימצאו אחת כזו - הבלון הוא בעצם תלת מימדי וכל נקודה על פניו היתה קיימת ברגע בו התחלילו לנפח אותו, הן רק היו קרובות יותר זו לזו.

המפץ הגדול לא זרק חומר אל מרחבי החלל, הוא יצר את החלל. הגלקסיות לא מתרחקות זו מזו, הן נשארות במקום והיקום מתמתח. זה, אגב, ההסבר לכך שישנן נקודות ביקום שמתרחקות זו מזו במהירות שגדולה ממהירות האור, מה שאמור היה להיות בלתי אפשרי לו הן היו באמת נעות.

אחת הראיות המרכזיות לקיומו של המפץ הגדול היא קרינת הרקע של היקום: בכל נקודה בחלל אליה תכוון רדיו טלסקופ, תקלוט קרינת רקע בטמפ' של 3 מעלות קלווין בערך. הקרינה הזו היא שריד של הקרינה שהשתחררה זמן קצר לאחר תחילת המפץ הגדול. לו המפץ היה מתרחש בנקודה מוגדרת בחלל, היית קולט אותה אך ורק מנקודה זו. בפועל, מאחר שכל נקודה בחלל כיום היתה במרכז בו התרחש המפץ, בכל נקודה בחלל תמצא את הקרינה הזו. הטמפ' שלה, שהיתה אדירה במקור, הלכה וירדה כשהיקום נמתח והתרחב.

איסתרא, אני יודע את זה. אני לא ילד בן 3.

המפץ הגדול יצר את הזמן והמרחב.

לפני המפץ הגדול לא היה זמן ולא היה מרחב.

עם זאת, להבנתי אפשר לקבוע את הנקודה בזמן ובמרחב בה אירע המפץ הגדול, שכן עכשיו יש זמן ומרחב שניתן להתייחס אליהם.

דרך אגב, חשבתי שהגלקסיות נעות במהירות הקרובה למהירות האור. אפשר לקבל קישור וציטוט שמוכיח כי הגלקסיות "נעות" במהירות הגבוהה ממהירות האור?

נ.ב.

היקום מתפשט לאינסוף. אני לא יודע אם הוא עבר/יעבור את נקודת האל-חזור שממנה הוא ימשיך להתפשט לנצח, או שהוא יקרוס בחזרה לנקודת האפס.

[IG]

נכון, זמן. חשבתי שזה מובן מאליו, מצטער.

OK, זמן

הצגת את זה כאילו המימד הרביעי אמור להיות כיוון מסויים...

אז מה בעצם מונע מאיתנו לנוע בזמן? עיקרון האי וודאות? יענו שאם אתה רוצה להיות בזמן מסויים אז אתה יכול, רק שאתה לא תדע איפה אתה?

הרי מבחינת המתמטיקה יש מספיק נוסחאות, משוואות וידע לגבי מימד הזמן...

[amilo]

מהז'תומרת "לאן"? כשאתה מנפח בלון, לאן הוא מתפשט? נסה לענות על השאלה הזו במונחי הבלון בלבד ותגלה שאין לה משמעות ואי אפשר לענות עליה.

עדיין זה מעניין מה יש "מעבר" כהשלכה למה שהבאת על העוגה(באנגלית) - תחשוב שהמרחב כפי שידוע לנו הוא סופי והאם משהו מעבר, לזה התכוונתי...

[איסתרא בלגינא]

איסתרא, אני יודע את זה. אני לא ילד בן 3.

ועדיין לא למדת להשתמש בגוגל? 8)

המפץ הגדול יצר את הזמן והמרחב.

לפני המפץ הגדול לא היה זמן ולא היה מרחב.

עם זאת, להבנתי אפשר לקבוע את הנקודה בזמן ובמרחב בה אירע המפץ הגדול, שכן עכשיו יש זמן ומרחב שניתן להתייחס אליהם.

בסדר, איפה על פני הבלון נמצאת הנקודה בה הבלון היה כשהתחילו לנפח אותו?

דרך אגב, חשבתי שהגלקסיות נעות במהירות הקרובה למהירות האור. אפשר לקבל קישור וציטוט שמוכיח כי הגלקסיות "נעות" במהירות הגבוהה ממהירות האור?

שתי התוצאות הראשונות שגוגל הביא -

אוניב' קורנל:

Some of the misunderstandings surrounding this topic might come from confusion over what is meant by the universe "expanding faster than the speed of light." However, for the simplest interpretation of your question, the answer is that the universe does expand faster than the speed of light, and, perhaps more surprisingly, some of the galaxies we can see right now are currently moving away from us faster than the speed of light!

ושוב מ- UCLA:

Can objects move away from us faster than the speed of light?

Again, this is a question that depends on which of the many distance definitions one uses. However, if we assume that the distance of an object at time t is the distance from our position at time t to the object's position at time t measured by a set of observers moving with the expansion of the Universe, and all making their observations when they see the Universe as having age t, then the velocity (change in D per change in t) can definitely be larger than the speed of light. This is not a contradiction of special relativity because this distance is not the same as the spatial distance used in SR, and the age of the Universe is not the same as the time used in SR. In the special case of the empty Universe, where one can show the model in both special relativistic and cosmological coordinates, the velocity defined by change in cosmological distance per unit cosmic time is given by v = c ln(1+z), where z is the redshift, which clearly goes to infinity as the redshift goes to infinity, and is larger than c for z > 1.718. For the critical density Universe, this velocity is given by v = 2c[1-(1+z)-0.5] which is larger than c for z > 3 .

במחשבה שניה, אולי יהיה מדוייק יותר לומר שהיקום התרחב מהר יותר מהאור ורק עכשיו אנחנו רואים את זה.

עדיין זה מעניין מה יש "מעבר" כהשלכה למה שהבאת על העוגה(באנגלית) - תחשוב שהמרחב כפי שידוע לנו הוא סופי והאם משהו מעבר, לזה התכוונתי...

המרחב כפי שידוע לנו הוא אינסופי. זה לא אומר שאין לו גבולות. עזוב, זה מסובך מידי בשבילי - לא רק שהיקום הוא ארבע מימדי, הוא בכלל לא אוקלידי!

אז מה בעצם מונע מאיתנו לנוע בזמן? עיקרון האי וודאות? יענו שאם אתה רוצה להיות בזמן מסויים אז אתה יכול, רק שאתה לא תדע איפה אתה?

הרי מבחינת המתמטיקה יש מספיק נוסחאות, משוואות וידע לגבי מימד הזמן...

שאלה מעניינת. אני לא חושב שזה קשור לעקרון אי הוודאות, שעובד רק ברמות תת אטומיות. עד כמה שאני יודע, למעט החוק השני של התרמודינמיקה אין שום דבר פיזיקלי שמונע מסע בזמן. טוב, אולי גם החוק הראשון של התרמודינמיקה, אבל על זה לא הייתי חותם.

אבל זה משהו שכדאי לברר עם פיזיקאי.

[amilo]

איזה פחד :errrr: קשה לתפוס את הדברים האלה , אגב מה זה אוקלידי? על משקל אוקלידס?(יש כזה משפט בגאומטריה לא?)

[איסתרא בלגינא]

כן, על שמו. אוקלידס הוא אבי הגאומטריה. אבל הגאומטריה שלו מניחה שהמרחב שטוח, כשבפועל היקום עקמומי. הגאומטריה שמתארת את היקום נקראת מרחב רימן והיא קצת מעל לראש שלי. במרחב רימן אפשר, למשל, ליצור משולשים שסכום זווייותיהם שונה מ- 180 מעלות והמרחק הקצר ביותר בין שתי נקודות יכול להיות קו עקום.

אגב רימן, סיפור מעניין: האיש פיתח את הגאומטריה הלא אוקלידית שלו רק כדי להראות שזה אפשרי. מאוחר יותר אינשטיין נתקל בה והבין שהיא יכולה לתאר את מבנה היקום.

[mega1234]

משהו לא מסתדר לי בדוגמא עם הלחם צימוקים, אם הייתי שם צימוק במרכז הכיכר לחם(נצא מתוך נקודת הנחה שהכיכר מלבנית) והכיכר גודלת בכול כיוון באופן שווה - האם הצימוק במרכז לא יישאר במרכז לאורך כול תהליך הגדילה ?