การขยายพื้นที่ในแง่คนธรรมดา

จนถึงตอนนี้ฉันก็ต้องเข้าใจว่าการขยายตัวของอวกาศนั้นไม่เป็นที่เข้าใจเนื่องจากดาวฤกษ์ล่องลอยไปในอวกาศ มีบางอย่างที่พื้นฐานมากขึ้น - เช่นคุณไม่สามารถวัดความเร็วได้อย่างง่ายดายหรือบอกจุดศูนย์กลางของจักรวาล (จุดกึ่งกลางของการขยายตัว) คนฉลาดบางคนทำให้ฉันรู้คำตอบที่ว่า "ง่ายชัดเจนเรียบร้อยและผิด" ถึง "ฉันไม่มีเงื่อนงำว่ามันคืออะไร"

มีทรัพยากร / วิธีการที่จะช่วยให้คนธรรมดาเข้าใจวิธีคิดเกี่ยวกับการบิดเบือนของพื้นที่เช่นการขยายตัวหรือไม่ เพื่อให้เห็นภาพและเข้าใจแนวคิดได้อย่างถูกต้องและไม่ทำให้เข้าใจผิดได้ง่าย เข้าใจก่อนที่จะพยายามเจาะลึกรายละเอียดของฟิสิกส์?

โดยพื้นฐานแล้วหากวางสองอนุภาคโดยไม่มีการโต้ตอบระหว่างกันระยะห่างระหว่างพวกเขาจะเพิ่มขึ้น

ลองนึกภาพการใช้ชีวิตบนพื้นผิวของบอลลูนที่ถูกพัดขึ้น ขนาดของคุณคงที่เนื่องจากคุณมีความแข็งแกร่งไม่มากก็น้อย แต่สิ่งของที่ไม่ได้ติดกับคุณจะขยับออกไปไกลกว่า ไม้บรรทัดของคุณอีกตัวแข็งเกร็งคงขนาด (แม้ว่ามันอาจโค้งงอเพื่อรองรับความโค้งใหม่ - นี่ไม่สำคัญเลย) แต่ผู้ปกครองสองคน (ซึ่งไม่ได้ผูกติดกัน) ย้ายออกไปไกลกว่า

... ถ้าทุกอย่างรวมถึงอุปกรณ์การวัดของเราขยายตัวด้วยความเร็วเท่ากันเราจะทราบได้อย่างไรว่ามันกำลังขยายตัว : D

เมื่อเริ่มแรกดูเหมือนว่าจะเป็นเช่นนี้อย่างไรก็ตามมีกองกำลังอื่น ๆ ที่เล่นอยู่ที่นี่ อุปกรณ์ตรวจวัดของเรานั้นมีการทำงานร่วมกันโดยการโต้ตอบทางแม่เหล็กไฟฟ้าและความแข็งแรงของอุปกรณ์เหล่านี้จะไม่เปลี่ยนแปลง ดังนั้นอุปกรณ์การวัดจะจับตัวกัน

ลองนึกภาพอะตอมสองอันที่อยู่ไกลออกไป เมื่อช่องว่างขยายระยะห่างระหว่างสองอะตอมจะเพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตามขนาดที่¹ของอะตอมไม่ได้ - นี่ถูกกำหนดโดยดุลไฟฟ้าสถิต (และการพิจารณาเชิงกลทางควอนตัม) และสิ่งนี้ยังคงไม่ได้รับผลกระทบ แม้ว่าอะตอมจะยืดออก แต่ก็จะดีดตัวขึ้น

สิ่งนี้จะขยายไปถึงอุปกรณ์การวัดดังนั้นพวกเขาจึงไม่ผิดเพี้ยนเช่นกัน อันที่จริงการขยายตัวของอวกาศนั้นสมเหตุสมผลจริงๆเมื่อคุณมองดูกาแลคซี - สิ่งเหล่านี้อยู่ค่อนข้างไกล (เมื่อไม่อยู่ในซุปเปอร์คลูสเดียวกัน) และพวกมันไม่มีปฏิสัมพันธ์ใด ๆ ที่รักษาระยะห่างสมดุลระหว่างพวกมัน

^{1. ไม่ว่าอะนาล็อกที่ใกล้เคียงที่สุดเราต้อง "ขนาด" สำหรับอะตอม เช่นพื้นที่ที่มีความหนาแน่นประจุ 99%; หรือรัศมีโบรที่ n}

การเปรียบเทียบที่ดีซึ่งแสดงให้เห็นว่าการขยายตัวไม่มีจุดศูนย์กลางคือหนึ่งในแผ่น 2D ที่ปกคลุมด้วยจุดที่เหมือนกัน - แทนกาแลคซีที่ซึ่งจุดศูนย์กลางนั้นคือเรา:

เมื่อจักรวาลขยายจุด (กาแลกซี่) ให้ห่างจากกันและกัน:

ตอนนี้ถ้าคุณซ้อนทับภาพในอนาคตและนำเสนอภาพที่เรียงอยู่บนกาแลคซีกลาง (เรา) คุณจะเห็นว่ากาแลคซีอื่น ๆ ทั้งหมดดูเหมือนจะเคลื่อนห่างจากเราและยิ่งไกลออกไปมากเท่าไหร่

อย่างไรก็ตามถ้าคุณจัดเรียงกาแลคซีอื่น ๆ ในภาพคุณจะเห็นว่ากาแลคซีอื่น ๆ ทั้งหมดดูเหมือนจะเคลื่อนไหวห่างจากพวกมัน:

เนื่องจากไม่มีจุดสองจุดใดที่สามารถเป็นศูนย์กลางของจักรวาลเราจึงสามารถสรุปได้ว่าไม่มีศูนย์กลางของจักรวาล

แหล่งที่มาของภาพ