Espansione dello spazio in termini laici

Finora ho capito che l'espansione dello spazio non è da intendersi come stelle che si allontanano ulteriormente attraverso lo spazio. C'è qualcosa di più fondamentale, ad esempio non puoi semplicemente misurarne la velocità, né dire dove si trova il centro dell'universo (il punto medio di espansione). Bene, alcune persone intelligenti mi hanno fatto conoscere la risposta "Semplice, ovvio, pulito e sbagliato" a "Non ho idea di cosa sia".

Esiste una risorsa / metodo che consentirebbe a un laico di capire come pensare a distorsioni dello spazio come la sua espansione? visualizzare e comprendere il concetto correttamente e senza semplificazioni errate ; capirlo prima di provare ad approfondire i dettagli sottostanti della fisica?

Fondamentalmente, se due particelle vengono posizionate senza altra interazione tra loro , la distanza tra loro aumenterà.

Immagina di vivere sulla superficie di un pallone che viene fatto saltare in aria. Le tue dimensioni rimangono fisse, perché sei più o meno rigido, ma gli oggetti non attaccati a te si sposteranno più lontano. Il tuo righello, un altro corpo rigido, rimane di dimensioni fisse (anche se può piegarsi per adattarsi alla nuova curvatura - questo non è così importante). Ma due sovrani (che non sono collegati l'uno all'altro) si allontanano ulteriormente.

... inoltre, se tutto, compresi tutti i nostri dispositivi di misurazione, si espande alla stessa velocità, come possiamo determinare il fatto che si sta espandendo? : D

All'inizio questo sembra vero, tuttavia ci sono altre forze in gioco qui. I nostri dispositivi di misurazione sono tenuti insieme da interazioni elettromagnetiche e la loro forza non cambierà. Quindi il dispositivo di misurazione si terrà insieme.

Immagina due atomi lontani. Quando lo spazio si espande, aumenta la distanza tra i due atomi. Tuttavia, la dimensione ¹ dell'atomo no - questo è determinato dall'equilibrio elettrostatico (e da considerazioni di meccanica quantistica), e questo rimane inalterato. Anche se l'atomo fosse allungato, rimbalzerebbe.

Ciò si adatta ai dispositivi di misurazione, in modo che non vengano distorti. In effetti, l'espansione dello spazio ha davvero senso solo quando si guardano le galassie: queste sono piuttosto lontane (quando non si trovano nello stesso super cluster) e non hanno interazioni che mantengono una distanza di equilibrio tra loro.

^{1. Qualunque analogo più vicino dobbiamo "dimensionare" per gli atomi; ad es. l'area che contiene il 99% della densità di carica; o l'ennesimo raggio di Bohr.}

Una buona analogia che mostra che l'espansione non ha centro è quella di un foglio 2D coperto da punti uniformi - che rappresentano le galassie in cui siamo al centro:

Man mano che l'universo si espande, i punti (galassie) si allontanano l'uno dall'altro:

Ora se sovrapponi le immagini del futuro e del presente allineate sulla galassia centrale (noi), puoi vedere che tutte le altre galassie sembrano allontanarsi da noi e che più sono lontane, più velocemente sembrano retrocedere:

Tuttavia, se ti allinei su qualsiasi altra galassia nell'immagine puoi vedere che tutte le altre galassie sembrano allontanarsi da loro:

Poiché non ci sono due punti al centro dell'universo, possiamo solo concludere che non esiste un centro per l'universo.

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