อายุของจักรวาลและการยืดเวลา

ด้วยความรู้และแบบจำลองทางดาราศาสตร์มาตรฐานของเราเราประเมินว่าอายุของจักรวาลมีอายุประมาณ 13.7 พันล้านปี

การพูดคุยเกี่ยวกับอายุของจักรวาลโดยรวมนั้นสมเหตุสมผลแค่ไหน?

เราสามารถสังเกตการยืดเวลาเพื่อให้เรารู้ว่าเวลาผ่านไปอย่างแตกต่างกันสำหรับผู้สังเกตการณ์ที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วที่แตกต่างกัน (การขยายเวลาสัมพันธ์เชิงสัมพัทธภาพพิเศษ) หรือตั้งอยู่ในระยะทางที่แตกต่างจากศูนย์ของสนามแรงโน้มถ่วง อายุโดยประมาณของเอกภพเป็นสมบัติของเอกภพหรือเราในฐานะผู้สังเกตการณ์หรือไม่?

ผู้สังเกตการณ์ที่แตกต่างกันจะรับรู้อายุของจักรวาลที่แตกต่างกันหรือไม่? ส่วนต่าง ๆ ของจักรวาลมีอายุต่างกันหรือไม่? หลักการสัมพัทธภาพพิเศษใช้กับความคิดในระดับสากลหรือไม่?

คำตอบคือใช่การขยายเวลาจะมีผลต่อระยะเวลาที่ผู้สังเกตการณ์ได้รับประสบการณ์ตั้งแต่บิ๊กแบงจนถึงปัจจุบัน (จักรวาลวิทยา)

อย่างไรก็ตามมีกลุ่มผู้สังเกตการณ์พิเศษบางกลุ่มที่เรียกว่าผู้สังเกตการณ์ comoving ซึ่งเป็นผู้สังเกตการณ์ที่จักรวาลปรากฏขึ้น ตัวอย่างเช่นเราสามารถบอกได้ว่าโลกกำลังเคลื่อนที่ประมาณ 350 กม. / วินาทีเมื่อเทียบกับผู้สังเกตการณ์ comoving ใกล้เคียงโดยการวัด anistropy ในพื้นหลังไมโครเวฟจักรวาล ฯลฯ อยู่กับ anistropy เอาท์พุทนี้ออก)

คุณสมบัติพิเศษอย่างหนึ่งของผู้สังเกตการณ์ comoving ในจักรวาลคือพวกมันขยายอายุของจักรวาลให้ได้มากที่สุดนั่นคือไม่มีผู้สังเกตการณ์คนอื่นที่จะได้สัมผัสกับเวลามากขึ้นตั้งแต่การระเบิดครั้งใหญ่กว่าผู้สังเกตการณ์ comoving (ในกรณีที่คุณถามว่าไม่มีผู้สังเกตการณ์ บิ๊กแบง) เมื่อเราพูดถึงอายุของจักรวาลเรากำลังพูดถึงอายุของจักรวาลจากมุมมองของผู้สังเกตการณ์ที่กำลัง comoving

ในรูปแบบมาตรฐานจักรวาลมีลักษณะเหมือนกันทุกตำแหน่งที่เคลื่อนที่ในกรอบที่พักอาศัยในท้องถิ่น ซึ่งรวมถึงอายุที่ชัดเจน คุณสามารถบอกได้ว่าคุณอยู่ในกรอบพักพิงท้องถิ่นหรือไม่ถ้าการขยายตัวของกาแลคซีรอบตัวคุณนั้นมีความสมมาตรในทุกทิศทางและพื้นหลังไมโครเวฟก็เหมือนกันทุกทิศทาง อารยธรรมใดก็ตามบนกาแลคซีใด ๆ ในเอกภพที่มองเห็นจะวัดอายุของจักรวาลที่เราทำ

อย่างไรก็ตามหากวัตถุบางชิ้นสามารถเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเกือบแสงเมื่อเทียบกับเฟรมที่พักในท้องถิ่นซึ่งจะมีการเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่องสำหรับส่วนสำคัญของอายุของจักรวาลก็จะมีการขยายเวลาสัมพันธ์และวัตถุนั้นจะ ไม่แก่เท่าส่วนที่เหลือของจักรวาล นั่นคือถ้ามีออนบอร์ดนาฬิกามันจะบันทึกเวลาที่น้อยลง อย่างไรก็ตามเนื่องจากการทำเช่นนี้ต้องใช้การเร่งอย่างต่อเนื่องและพลังงานที่กว้างใหญ่ไม่มีปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่เรารู้ว่าจะมีประสบการณ์

หากวัตถุเร่งความเร็วแสงและตัดเครื่องยนต์ออกจากนั้นเนื่องจากฮับเบิลขยายตัวมันจะเดินทางไปยังสถานที่ซึ่งสัมพันธ์กับกาแลคซีท้องถิ่นใหม่มันจะไม่เข้าใกล้ความเร็วแสงอีกต่อไป เห็นโดยผู้สังเกตการณ์ในท้องถิ่นลดลง นักจักรวาลวิทยามักจะใช้พิกัดขยายซึ่งขยายออกไปตามเวลาทั่วโลกเพื่อทำการคำนวณ ในพิกัดที่ขยายออกเอฟเฟกต์นี้จะปรากฏเป็นกำลังที่สมมติขึ้น (เกิดขึ้นจากการเปลี่ยนแปลงของระบบพิกัด) ซึ่งทำหน้าที่ลดความเร็ว