Il diametro del mio universo osservabile è di 90 miliardi misurato alla giusta distanza. Ma la lunghezza non è una quantità relativa nella teoria della relatività? Un osservatore che si muove a una velocità diversa da me potrebbe misurare un diametro diverso per il mio Universo osservabile?
Risposte:
Se l'osservatore si è sempre mosso ad alta velocità, allora sì, misurerà un valore diverso da te. Ma se accelerasse ad alta velocità proprio ora, otterrai lo stesso risultato.
Il motivo è che il raggio dell'Universo osservabile è definito come la luce della distanza ha avuto il tempo di viaggiare dal Big Bang, e ciò non dipende dalla tua velocità istantanea.
Tuttavia, se un osservatore inizia a muoversi a, diciamo, 0,866 volte la velocità della luce quando l'Universo è nato, allora nel quadro di riferimento di quell'osservatore, l'Universo sarebbe solo 1/2 dell'età misurata da te, ovvero 6.9 Gyr. A questa età, il raggio dell'Universo osservabile era solo ~ 39 Gly, cioè ~ 0,8 volte il valore attuale.
Si noti che affinché questo risultato sia esatto, l'osservatore dovrebbe accelerare lentamente. La ragione è che in un Universo in espansione, un dato wrt di velocità "peculiare". la materia circostante diminuirà lentamente, poiché il sistema di coordinate in movimento si espande con l'Universo. Ad esempio, un osservatore che inizia con al momento in cui il fondo cosmico a microonde fu rilasciato a 380.000 anni dopo il Big Bang, oggi si muoverebbe a 80 km / s solo se non continuasse ad accelerare.
Se l'osservatore fosse intelligente, probabilmente si renderebbe conto che non viveva in un universo asimmetrico in cui tutta la materia sembrava roteare vicino alla velocità della luce, ma piuttosto che l'Universo fosse abbastanza isotropo, ma aveva acquisito in qualche modo un'alta velocità con rispetto per tutto il resto. Sarebbe quindi possibile dedurre la "vera" età dell'Universo.
Cosa vedrebbe un osservatore se si muovesse quasi alla velocità della luce? Vedrebbero le distanze lungo la direzione del movimento apparire più brevi, ma perpendicolari a quella direzione le distanze sembrerebbero normali (cioè lo stesso degli osservatori nel frame non mobile). " Non-commovente ", dici con rabbia. "Tutto il movimento è relativo. Come può esserci una cornice non mobile?" Bene, esiste una cornice speciale relativa alla media di tutta la massa nell'universo visibile e in questa cornice la radiazione di fondo a microonde è uniforme su tutte le direzioni nel cielo. Questa è una cornice naturale non mobile (e non rotante) per fare la cosmologia chiamata la cornice comovente.
Ora torniamo al fotogramma in movimento. Lì, si osservano tutte le galassie vicine nella direzione del movimento come spostate verso il blu e tutte le galassie vicine dietro spostate verso il rosso. Pertanto, la Legge di Hubble sarebbe una funzione di direzione e sarebbe piuttosto complicata a meno che non si apportassero tutte le opportune correzioni relativistiche. Se gli osservatori non conoscessero la relatività e semplicemente procedessero e correggessero semplicemente la Legge di Hubble in base a velocità misurate e misure di distanza indipendenti dalla velocità, concluderebbero che l'universo ha la forma di un ellissoide oblato (troppo corto in 1 direzione e corretto nell'altra 2 direzioni, dal nostro punto di vista). Ma, in effetti, per loro in realtà è quella forma e in realtà possono viaggiare più rapidamente tra stelle e galassie in quella direzione 1 di quanto possiamo (almeno nella loro direzione in avanti). Ovviamente,
Osserveranno anche uno sfondo a microonde che è un po 'più caldo in una direzione e più freddo nella direzione opposta e 2,7K nel cerchio tra questi. Se conoscono la relatività, capiranno perché questo è e perché la densità delle galassie è maggiore in una dimensione e perché la Legge di Hubble è così complicata. Ma sì, il loro universo sarà, in un certo senso, più piccolo (in una dimensione) del nostro.
Le galassie hanno tutte un po 'di movimento nel telaio in movimento e questo si chiama velocità peculiare. La Via Lattea viene tirata verso la galassia di Andromeda a circa 50 km / se l'intero gruppo locale viene tirato verso il Cluster Vergine (il centro del Supercluster locale) a 100-200 km / s. Le galassie nel cluster Vergine hanno una dispersione della velocità di 700 km / s, quindi alcune si muovono a circa il doppio di quella. E una grande regione intorno si sta muovendo a ~ 500 km / s a causa di superammassi a grandi distanze. Ma dal momento che queste peculiari velocità tendono ad sommarsi a meno di 2.000 km / s, nessuna razza aliena si troverà a velocità relativistiche a meno che non si trovino su un'astronave di propria iniziativa.
Un altro problema. Sulla scala temporale di un miliardo di anni o più, questo telaio mobile si sposterà in una posizione nello spazio che si muove a una velocità simile e quindi si fonderanno con il telaio non mobile (ma in espansione). Quindi, lentamente il loro universo oblato si sta trasformando in uno sferico, a meno che non abbiano i mezzi per accelerare continuamente.