A medida que el universo se expande, ¿por qué algunas cosas se estiran pero otras no?

Question

Llegué a ver un vídeo en Olbers' Paradoja hace un par de días, y a partir de ahí leer acerca de los orígenes del universo, su expansión, y así sucesivamente... siempre me fascinó, pero ahora algo que me molesta. He escuchado muchas analogías acerca de ello (el punto del globo, la pasas pan de hogaza, y otros), pero ninguno realmente parecen explicar esta cuestión. (Esto viene a cerrar, pero danzas alrededor de la respuesta que más que explicar.)

En el comienzo del universo tal como lo conocemos, el universo en sí era muy pequeño, por lo que todas las estrellas que emiten luz hubiera hecho muy brillante (16:29 en este video). Desde ese momento, la longitud de onda de la luz ha sido estirada (17:01, el mismo vídeo). He encontrado un par de explicaciones diciendo que el propio espacio se estira (aquí; se describe como "éter" en el artículo), el que se extiende la longitud de onda.

Pero aquí está lo que me molesta: Si el espacio se extiende, redshifting toda la luz que vuelan por todo nuestro universo, ¿por qué no estamos de estiramiento? En teoría, el universo se está expandiendo de una increíble cantidad más rápido que la velocidad de la luz, y el borde del universo es inimaginablemente grande número de megaparsecs de distancia de nosotros. Pero no vamos a notar algunos de los estirar aquí, también?

Es decir, si la luz en el espacio (el "éter", a pesar de que no me gusta de ese término) se extiende, por qué lo es todo en la Tierra siendo el mismo tamaño como era hace cien años? Es el estiramiento de manera uniforme, pero somos incapaces de notar un pequeño tramo? O la misa de algún tipo de propiedad que el espacio y la luz no, que impide a los estiramientos? Yo también he escuchado sobre el tiempo de estiramiento, también, que esto tiene un impacto en él?

Answer 1

La expansión del universo se debe a la expansión del espacio-tiempo. Hay un buen artículo sobre esto aquí.

Suponga que usted toma dos partículas que interactúan, poner algo de distancia y hacer de ellos estacionaria con respecto a cada uno de los otros. Si ahora verlos por unos pocos millones de años vas a ver las partículas comienzan a acelerar lejos el uno del otro. Esto sucede debido a que el espacio-tiempo entre las dos partículas es el estiramiento es decir, hay más "espacio" entre ellos.

Una manera de interpretar la aceleración es decir que existe una fuerza entre dos partículas, repelente de ellos. Esto es un poco cutre descripción porque realmente no es una fuerza; es sólo la expansión del espacio. Sin embargo, si usted atado dos partículas, junto con una cuerda y reloj por unos mil millones de años habría una tensión en la cuerda por lo que la fuerza es real en este sentido.

De todos modos, ahora tenemos todo lo que necesitamos para entender por qué la Tierra no es el estiramiento. La expansión del espacio-tiempo, se crea una fuerza de estiramiento, pero esto sólo tiene efecto si no hay ninguna otra fuerza para oponerse a ella. Por ejemplo, usted está, de hecho, se extendía por la expansión, pero el interatómica de las fuerzas entre los átomos en su cuerpo son mucho más fuertes que el estiramiento debido a la expansión, por lo que permanece del mismo tamaño. Asimismo, la fuerza gravitacional entre el Sol y la Tierra es mucho mayor que la de la fuerza de estiramiento para la órbita de la Tierra no cambia.

La fuerza de estiramiento es muy pequeña en pequeñas distancias, pero se vuelve más y más con el aumento de la distancia, así que en algún momento se lo gana. Las galaxias y, de hecho, los cúmulos de galaxias son todavía demasiado pequeños para ser estirada, pero en el mayor de los tamaños de esto el estiramiento gana. Es por eso que los cúmulos de galaxias son los objetos mayores observados en el universo. En el mayor de los tamaños de espacio-tiempo de expansión de la gana.

Una nota a pie de página: si alguien sigue interesado en este tema, hay un papel Local cosmológico efectos de orden H en el movimiento orbital de un sistema binario que acaba de salir alegando que el efecto de la expansión en el Sistema Solar, puede ser medible.

Answer 2

Este no es mi campo, pero la manera en que yo entiendo es que la expansión implica independiente de los estados. No afecta enlazados a los estados. Por ejemplo, los protones, obligado por la interacción fuerte, una vez generado, durante la expansión, y disociado, es decir, el quark gluon plasma ha dejado de existir, siendo los protones con las dimensiones que conocemos. La incorporación de su comentario, pregunta:

Hay una respuesta en cuanto a si el cosmológico o de fuerza atómica fue mayor de lo inicialmente?

La disociación significa que a medida que la expansión de avanza local cosmológica de la fuerza se hace menor que la fuerza fuerte ( en el caso de los protones a la disociación) y por lo tanto ya no hay tiempo de su disolución y la recreación de los protones de la energía de la sopa del Big Bang, en este caso, el quark gluon plasma que deben existir antes de que los protones pueden aparecer.

Lo mismo es cierto para las galaxias, que son un ligadas gravitacionalmente estado y separados entre sí debido a la expansión, pero siguen vinculados internamente.

Sin embargo el sólo localmente efecto visible de la aceleración de la expansión es la desaparición (por runaway redshift) de galaxias distantes; ligadas gravitacionalmente objetos como la vía Láctea no se expanda.

Los fotones (y neutrinos) no están enlazados a los estados, y por lo tanto, seguir la expansión del espacio de cambiar su longitud de onda debido a ella. Siempre tenga en mente que esta expansión ocurre localmente en cada punto en el espacio-tiempo de lo que podemos definir como el espacio de tiempo para que de costumbre estudios de física.

Este es un campo que se investiga todavía, pero este modelo parece encajar las observaciones hasta ahora.

Answer 3

Cuando el modelo de la expansión del universo en la cosmología, lo hace con una solución particular de las ecuaciones de campo de Einstein llamó la FRW métrica. La característica definitoria de esta métrica es, por supuesto, la métrica de expansión. Esto significa que las distancias aumentará con el tiempo. Una suposición que va en el FRW métrica es la homogeneidad. Puesto que el universo es homogéneo a gran escala, esto funciona muy bien para muy grandes porciones del universo. Sin embargo, las galaxias son sin duda no es homogénea. Así, es necesario utilizar diferentes métricas en el interior de las galaxias, y debido a esto, el espacio en el interior de las galaxias está totalmente afectado por la expansión métrica. Ni siquiera es que el efecto es demasiado pequeño como para ser notado, las galaxias son totalmente afectado por la expansión. Así, podemos generalizar esto para decir que la expansión se produce en entre enlazado sistemas. Hay una buena entrada en este en el Usenet FRECUENTES:

http://math.ucr.edu/home/baez/physics/Relativity/GR/expanding_universe.html

La energía oscura, sin embargo, es un poco más complicado. Ya que es una presión negativa del vacío de la energía, se ejerce una extremadamente pequeña fuerza en todas partes. Así, tiene un pequeño efecto en el interior de la envolvente de los sistemas. Esto es debido a que la energía oscura es una constante cosmológica - que es también un término en las ecuaciones de campo de Einstein. Ya que estos aún gobiernan las interacciones gravitacionales en el interior de las galaxias, la energía oscura tiene un efecto en ella. La forma más fácil de ver es mirar atractivo que la fuerza gravitacional entre dos objetos con una constante cosmológica en el límite Newtoniano: $$F = {GMm \over r^2} - {\Lambda m c^2 \over 3} r$$ sin Embargo, este efecto es absolutamente insignificante.

Answer 4

No creo que nadie en este momento puede responder a esta pregunta con certeza debido a que podría haber un número de explicaciones de lo que otros están observando. Creo que debemos aprender de la naturaleza para algunas de estas preguntas más difíciles. Mi teoría podría ser; que todo el universo está en expansión, incluyendo a usted, a mí y a todo lo que compone el universo. Por ejemplo, en lugar de el big bang o la gran tramo, podríamos tener la gran revolución. Esta opción sería seguir el curso de la naturaleza, tal vez un poco más de cerca. La mayoría de las cosas que conocemos en el universo giran en y o en la órbita. Todo en el espacio que vemos es el movimiento y orbitando alrededor de algo o de otra. Parece que mediante la medición de la luz podemos ver un cambio de algún movimiento de lejos y a los demás acercarse. Ahora usted leer que dicen que el espacio entre una y otra es el estiramiento. Tal vez se está expandiendo a medida que se expanden y, a continuación, la observación podría ser similar. Si fuera cierto y todos estamos expandiendo a continuación, puede explicar algunas de las partes de las leyes de la gravedad así, pero no todos ellos. Tal vez puede ser explicado en virtud de una ley diferente. En la naturaleza de la propia tierra está girando y se renueva por el movimiento si sus placas. Con el tiempo todos nuestros registros de la existencia, será borrado de la faz de la tierra. Tal vez nuestro sol y nuestras estrellas conocido como la luz blanca es parte de una dimensión que podemos ver, y todas las partículas de esta fuente son viajar y la expansión por el espacio y el tiempo recogerán en los agujeros negros que escupir hacia el otro lado ( otra dimensión ) hasta que vuelva a ser devuelto a nuestra dimensión a través del sol y las estrellas. Por lo tanto tenemos la gran revolución. Nosotros tenemos una punto de vista, va a tomar miles de millones de años para que esto suceda. Tal vez desde otro punto de vista que se tome una fracción de segundo por su tiempo. Tal vez nuestro universo está dentro y es una parte de otro universo, tal vez alguien en el otro universo es frío y va a lanzar otro leño en el fuego, y por lo tanto nuestro universo va en una nube de humo. Todo lo que sé seguro es que tenemos un largo camino por recorrer para acercarse a la verdad, los chicos de la NASA están en la pista de la derecha, un paso a la vez y mediante el uso de sólo demostrado la ciencia de construir a partir de la próxima misión.