천문학

우주가 확장 될 때 물체가 움직이지 않는다면 어떻게 확장으로 인해 적색 편이가 발생할 수 있습니까?

우주가 확장 될 때 물체가 움직이지 않는다면 어떻게 확장으로 인해 적색 편이가 발생할 수 있습니까?


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나는 평신도의 관점에서이 주제에 접근하고 이것을 논리 퍼즐로 보지만, 누군가가 논리를 받아들이도록 만들려고 할 때 나는 그들의 주장에 결코 확신하지 못합니다.

팽창하는 우주의 위키 페이지에 따르면, 우주는 팽창하고 있지만 (먼 은하에서 적색 편이 된 빛을 보는 방식입니다),이 팽창은 물체가 서로 멀리 떨어져있는 공간을 가로 질러 움직이는 결과를 초래하지 않습니다. 대신,이 확장은 공간의 모든 물체가 공간과 정적 인 관계를 유지하는 새로운 공간의 형성입니다.

이것은 우리에게서 멀어지고있는 먼 광원에 의해 생성 된 빛이 광자에서 멀어지지 않는다는 것을 의미해야합니다. 그런 다음 광자는 우주를 가로 질러 이동하고,이 여행은 확장의 결과로 더 오래 걸리지 만, 광자가 지구 근처의 우주에 있으면 지구는 빛에서 멀어지지 않습니다. 빛이 망원경 앞에있는 손전등과 망원경으로부터 같은 거리에있을 때, 망원경은 손전등에 의해 생성 된 광자에서 멀어지는 것보다 더 이상 광자에서 멀어지지 않습니다.

따라서 확장이 공간을 가로 지르는 운동의 결과가 아니라면 어떻게 적색 편이를 표시합니까 ??????

또 다른 코멘트, 평신도 관점
충분히 멀리있는 물체가 빛의 속도보다 더 빨리 우리에게서 멀어 질 수 있다는 것이 합리적 일 수있는 모든 이유는 (망원경이 더 이상 볼 수없는 이유입니다) 이러한 물체가이 확장을 달성하기 위해 공간을 가로 질러 움직이지 않기 때문입니다.

건포도 케이크에 대한 또 다른 의견. 팽창하는 우주를 건포도 케이크가 붓는 것으로 이해하므로 건포도와 접촉하는 실제 케이크는 해당 건포도와 접촉 상태를 유지하고 건포도는 케이크를 통해 움직이지 않습니다. 떨어져서. 그러나 우주에서 건포도는 실제로 케이크를 통해 이동하고 있습니다. 또한 먼 광원에서 망원경으로 우주를 가로 질러 이동하는 PHOTON은 우주를 가로 질러 이동합니다. 또한 건포도 케이크의 에너지 거래를 생각하는 것은 유용하지 않습니다. 왜냐하면 건포도는 케이크가 부풀어 오를 때 서로 다른 공간을 가로 질러 이동하기 때문입니다. 그러나 이것은 우리가 멀어지는 공간의 물체를 이해할 수있는 방법이 아닙니다. 지구상에서 빛의 속도보다 빠릅니다.


적색 편이는 실제로 물체의 움직임이 아니라 확장 자체에 의해 발생합니다. 이것은 널 측지선에서 이동하는 광선에 대한 FLRW 메트릭을 고려한 이론적 결과입니다.

파생어는 여기에서 찾을 수 있습니다.

우주적 적색 편이 $ z $ ~에 의해 주어진다 $ z + 1 = 1 / a $, 어디 $ a $ 빛이 방출 될 때의 축척 계수 (우주의 크기)입니다. 이 결과는 상관하지 않습니다. 어떻게 우주가 확장되었습니다. 원칙적으로 당신은 빛이 방출 될 때 정적이었던 우주를 상상할 수 있습니다. $ a $ 그리고 그 사이에 우주가 점진적으로 확장 된 것처럼 같은 적색 편이를 관찰 할 수 있습니다. 이것은 정상적인 도플러 이동과는 뚜렷한 대조를 이루며, 그러한 가상의 경우 적색 편이가 관찰되지 않습니다.

또한 은하는 빛의 속도보다 빠르게 후퇴합니다. $ c $ 우리가 그들을 보는 데 방해가되지 않습니다. 관측 된 적색 편이가 다음보다 큰 모든 은하 $ z simeq1.4 $ 보다 빨리 후퇴하다 $ c $. 가장 먼 곳에서 관측 된 은하 GN-z11의 적색 편이는 $ z = 11.09 $, 및 후퇴 $ v simeq2.2c $. 그것이 우리가 보는 빛을 방출했을 때, 그것은 더 빨리, 즉 $ v simeq 4.3 c $. 직관적 인 설명을 위해 고무줄 "역설"에있는 개미를보십시오.


우주가 확장 될 때 물체가 움직이지 않는다면 어떻게 확장으로 인해 적색 편이가 발생할 수 있습니까?

개체 때문에 아르 서로 관련하여 이동합니다. 둘 다 공간을 통해 이동하는 것이 아니라 공간이 확장되고 있습니다. 따라서 10 억 광년 떨어져 있던 두 은하계는 이제 20 억 광년 떨어져 있습니다.

팽창하는 우주의 위키 페이지에 따르면, 우주는 팽창하고 있지만 (먼 은하에서 적색 편이 된 빛을 보는 방식입니다),이 팽창은 물체가 서로 멀리 떨어져있는 공간을 가로 질러 움직이는 결과를 초래하지 않습니다. 대신,이 확장은 공간의 모든 물체가 공간과 정적 인 관계를 유지하는 새로운 공간의 형성입니다.

예, 그들은 지역 공간과 정적 관계를 유지하지만 서로는 그렇지 않습니다. 건포도 케이크 비유를 참조하십시오. 은하들은 팽창하는 공간에 박혀 있기 때문에 멀어지고 있습니다.

이것은 우리에게서 멀어지고있는 먼 광원에 의해 생성 된 빛이 광자에서 멀어지지 않는다는 것을 의미해야합니다. 그런 다음 광자는 우주를 가로 질러 이동하고,이 여행은 확장의 결과로 더 오래 걸리지 만, 광자가 지구 근처의 우주에 있으면 지구는 빛에서 멀어지지 않습니다. 빛이 망원경 앞에있는 손전등과 망원경으로부터 같은 거리에있을 때, 망원경은 손전등에 의해 생성 된 광자에서 멀어지는 것보다 더 이상 광자에서 멀어지지 않습니다. 그렇다면 확장이 공간을 가로 지르는 움직임의 결과가 아니라면 어떻게 적색 편이를 표시할까요?

공간이 확장되기 때문에 두 은하가 서로 떨어져 움직이기 때문에 상대적인 속도를 가지므로 광자가 적색 편이 된 것처럼 보입니다. 실제로 적색 편이가되지 않았습니다. 에너지를 잃지 않았습니다. 광원에서 멀어지면 적색 편이 된 것처럼 보이지만 빛은 변하지 않고 대신 변했습니다. 우주 학자 타마라 데이비스 (Tamara Davis)는 2010 년 Scientific American 기사에서 Is the Universe leaking energy?

Tamara Davis와 Scientific American의 이미지는 우주가 에너지를 누출하고 있습니까?를 참조하십시오.

충분히 멀리있는 물체가 빛의 속도보다 더 빨리 우리에게서 멀어 질 수 있다는 것이 합리적 일 수있는 모든 이유는 (망원경이 더 이상 볼 수없는 이유입니다) 이러한 물체가이 확장을 달성하기 위해 공간을 가로 질러 움직이지 않기 때문입니다.

우리는 항상 빛보다 빠르게 우리에게서 멀어지고있는 은하를 볼 수 있습니다. Expanding Confusion : Tamara Davis와 Charles Lineweaver의 우주적 지평에 대한 일반적인 오해와 우주의 초강력 확장을 참조하십시오. 고무줄에있는 개미도보세요


팽창하는 우주는 로렌츠 수축을 따르나요?

거리에 비례하는 후퇴 속도로 분리 된 물체로서, 후퇴 속도가 될만큼 충분히 먼 거리에있는 물체와 공간 자체가 Lorentz 길이 수축 효과가 될만큼 충분히 크다고 생각하는 것이 적절 해 보입니다. 눈에.니다.

이 논리에 따르면 경기 침체 속도가 c에 가까운 거리에서 우주는 팽창 방향으로 더 평평 해 보입니다. 후퇴 속도가 c 인 지점에서 확장 방향의 모든 물체 (및 물체를 포함하는 공간)의 길이는 0이됩니다. 이것은 물론 관측 가능한 우주의 지평선에 영향을 미칠 것 같습니다.

그러나 그것은 분명히 그것이 아닙니다. 후퇴 속도가 c에 도달하는 지점을 훨씬 넘어서는 깊이가 관찰되며 이러한 평탄화는 없습니다.

제가 생각해 낼 수있는 유일한 설명은 Lorentz 팽창은 관성 프레임에만 적용된다는 것입니다. 물론 거리에 따라 속도가 다르게 증가하는 팽창하는 우주에는 관성 프레임과 같은 것이 없지만 여전히 상대 론적 효과는 적색 편이 이외에서 눈에.니다.

설명을 찾을 수있는 곳을 알려주세요. 감사합니다.


어떻게 빛을 정확하게 측정 할 수 있으며 우주는 어떻게 확장 될 수 있습니까?

빛의 속도를 그렇게 정확하게 측정하는 것이 어떻게 가능합니까 ?? 어떤 물체의 속도는 다른 물체를 기준으로 만 측정 할 수 있습니다. 우리는 두 방향으로 빛의 속도를 측정하고 지구의 그 지점이 움직이는 정확한 속도를 가질 수 없습니다 (C-측정 된 C = 그 속도 지구의 포인트.

추가 질문 : 우주가 어떻게 팽창하고 있습니까? 나는 이것에 대한 큰 이론이 있지만 우주의 팽창을 어떻게 측정 할 수 있습니까 ?? 우주가 확장되면 우리도 확장되고 있기 때문에 측정 도구도 확장되고 우리 자신의 몸, 마음, 눈이 확장된다면 우리가 10 미터로 인식 한 것이 이제 20 미터라는 것을 어떻게 알 수 있습니까? , 원자, 그리고 우주의 광자까지도 팽창합니까?

나는 이것이 과학자들이 우주가 빛의 속도보다 더 빨리 팽창한다고 말합니다.

추가 추가 보너스 최종 보스 쉬운 질문

운동량 공식이 f = m.v가 f 힘, m 질량 및 v 부피이면 어떻게 무언가가 빛의 속도를 통과하지 못할 수 있습니까? 빛의 속도보다 1kg 더 빠르게 움직이려면 빛의 속도보다 더 많은 뉴턴이 필요합니다. 뉴턴은 항상 동일한 에너지를 사용합니까? 아니면 하나의 뉴턴이 이전에 적용된 것과 비교하여 더 많은 에너지를 사용합니까 ??

내 마음을 깨끗이 해주셔서 미리 감사드립니다! 나는 이것에 대해 많이 생각하지만 학교는 똥, I & # x27m 16 그리고 우리는 움직임을 배우고있다. 나는 a.t + iv = fv가 아닌 플랑크에 대해 배우고 싶다. 그건 쉬운 지루한 똥. (작은 호언으로 죄송합니다)

편집 : 답변 해주신 모든 분들께 감사 드리며이 사이트의 인터넷 점수 기록입니다.

어떤 물체의 속도는 다른 물체를 기준으로 만 측정 할 수 있습니다. 우리는 두 방향으로 빛의 속도를 측정 할 수 없습니다.

빛의 속도는 항상 움직여도 마찬가지입니다. 속도 만 이하 상대적인 빛의 속도.

당신이 설명하는 것은 거의 정확히 Michelson-Morley 실험입니다. 두 방향으로 빛의 속도를 측정하는 것입니다. 하지만 작동하지 않습니다. 항상 같은 빛을 측정하지만 서로 다른 속도로 움직이는 두 사람도 c에서 움직이는 것으로 측정되었습니다.

당신이 그것을 측정 할 때 빛의 속도를 유지하기 위해 본질적으로 음모를 꾸미는 방식으로 당신의 속도를 변화시키면서 공간과 시간이 서로 "회전"합니다. 한 실험자가 공간 (및 시간)으로 보는 것은 다른 (상대적으로 움직이는) 실험자가 공간 (및 시간)으로 보는 것과 동일하지 않습니다.

이 상위 댓글을 탈취하여 다른 관련 질문을 제기합니다.

우리는 c에 접근함에 따라 시간 팽창의 효과가 기하 급수적으로 증가한다는 것을 알고 있습니다. 시간은 C에서 문자 그대로 "동결"됩니다 (우리가 알고있는 질량이있는 물체에는 불가능 함). c 여행이 가능한 이론적 우주에서 우주의 두 지점에서 여행하는 것은 문자 그대로 순간적입니다. 이를 염두에두고, 빛에는 "시간"이라는 개념이 없다는 명백한 이해를 바탕으로 빅뱅에서 방출 된 빛이 현재 우주의 가장자리에 도달했다고 가정 할 수 없습니다. 곧? 에서처럼 우주의 나이는 0? 빅뱅에서 방출되는 빛을 포함하는 기준 프레임이 시간의 흐름을 경험하지 않았다는 사실과 함께 시간에 대한 인식과 측정 된 우주의 나이를 어떻게 융합시킬 수 있을까요?

나는이 질문을하는보다 직접적인 방법은 이것이라고 생각한다 : 나는 시간의 경험이 전적으로 상대적이고 본질적으로 계산 된 우주의 나이가 1 년이 얼마나 긴지에 대한 우리의 개념에서 생각해서는 안된다는 것을 이해한다. 말 그대로 지구가 태양 주위를 맴도는 횟수 (또는 존재한다면 그 횟수)로, 객관적이고 측정 가능합니다. 그러나 나는 존재하는 참조 프레임에서 우주의 나이가 여전히 무효라는 사실에 내 마음을 감쌀 수 없습니다.

빛이 저속 또는 고속으로 이동하면 이상한 일이 벌어 질까요? 결국 빛과는 다른 것이 될까요?

첫 번째 질문에. 두 개의 시계를 동기화하여 하나의 시계를 매우 멀리 가져간 다음 매우 특정한 시간에 하나에서 다른 시계로 물체를 보낸 다음 도착하기까지 걸리는 시간을 세어 속도를 측정 할 수 있습니다. 측정이 충분히 빠르면 예를 들어 프로세서에서 매우 작은 거리에서 빛의 지연을 측정 할 수도 있습니다.

두 번째 질문입니다. 나는 우주 팽창의 메커니즘 뒤에 숨겨진 세부 사항을 많이 알지 못하지만 모든 것이 더 커지지 만 물체가 위치한 공간이 더 커지는 것은 아닙니다. 공간 내부의 콘텐츠를 가속화하는 일종의 힘처럼 작동합니다. 물체를 묶는 힘이 더 크면 물체 자체의 크기가 커지지 않습니다. 멀리있는 물체가 우리에게서 멀어지면서 빛을 보내는 주파수에서 도플러 이동을 일으키기 때문에 우리는 그것이 확장되고 있음을 압니다. 그들은 우리에게서 멀어지면 더 빨갛게 보이고 우리를 향해 움직이면 더 파랗게 보입니다. 구급차가 당신에게 와서 당신에게서 멀어 질 때 다른 소리를내는 것과 비슷합니다.

공식 f = mv가 올바르지 않습니다. F = m이어야합니다.ㅏ. 모든 것이 동일하지만 a는 가속도입니다. 그러나 우리의 속도를 제한하는 상대성 이론을 고려하면이 방정식을 고쳐야하고 그 방정식은 세부적으로 들어가는 것이 편하지 않은 지점까지 훨씬 더 복잡해지며 이것에 너무 많은 도움이 될 것이라고 생각하지 않습니다. 포인트. 제 생각에 여러분이 이것을 빼앗아 야 할 가장 중요한 교훈은 물리학의 일부 방정식이 완벽하지는 않지만 특정 조건 내에서 충분히 훌륭하고 예를 들어 빛의 속도의 상당 부분을 가지지 않는 한 충분하다는 것입니다. 빛의 속도에 도달하기 시작하면 발생하는 원리는 시간이 서로 다른 기준 프레임에 대해 똑같이 빠르게 움직이지 않아 모든 종류의 비 상대 론적 물리학이 제대로 작동하지 않게한다는 것입니다.

무언가가 정말 빠르게 진행된다면 (예를 들어 빛의 99.99 % 속도), 고정 된 관찰자의 관점에서 본 시간은 '거의'멈출 것입니다. 여기서 힘의 정의에 대한 문제를 볼 수 있습니다.

& quot 공식 f = mv가 올바르지 않습니다. F = ma 여야합니다. & quot

OP가 Momentum을 언급했듯이, 그의 방정식의 수정은 ""에서 ""로 ""로 "", ""에서 ""로 ""라고 생각합니다. p = mv는 운동량에 대한 올바른 방정식입니다.

당신이 말한 첫 번째 실험은 제 생각에 이해가되지 않습니다. 빛의 속도로 물체를 보낼 수 없다면 두 지점 사이에 물체를 보내는 것은 무엇을해야하는지에 대한 것입니다.

그렇다면 두 번째 답변에서 어떻게 확장되지만 중력이 그들 사이에 더 강하면 그것들이 확장되지 않습니까 ?? 멀리있는 물체는 자신의 입자를 향해 중력을 가지고 있습니다. 만약 "그들을 분리시키는"힘이 우주를 향해 가지고있는 중력보다 더 강하다면, 그들은 팽창하지 않고, 단지 한 방향으로 이동하고 있습니다. 나는 우주가 증가하는 속도로 확장되어 자체 원자로 확장되어 확장되어 논리적 오류 (잘못 입증 될 수 없음)이거나 확장되지 않고 다른 물질에 의해 분리됨 우주 외부 또는 우리가 고려하지 않는 다른 요인이 있습니다. 나는 우리가 우주의 중심에 있지 않고 빛이 아직 추적되지 않았기 때문에 우리에게서 멀리 떨어진 것을 볼 수 없다고 생각했습니다.

세 번째 질문에서 마음을 비우고 다른 두 질문에 대해 더 많은 질문을 주 셨으니 답장 해 주셔서 감사합니다.

다른 속도를 측정 할 수있는 것처럼 빛의 속도를 측정 할 수 있습니다. 빛의 속도는 초당 300,000,000 미터에 불과합니다. 초당 1000 회 이상 측정하는 것을 쉽게 만들 수 있습니다. 따라서 빛의 속도를 측정하는 데 필요한 것은 150km 길이의 거리, 거울 및 초당 1000 회 샘플링 속도입니다. 이것이 바로 우리가 빛의 속도를 처음 측정 한 방법입니다. 우리는 펄싱하는 광선을 만들어 거울에 쏘은 다음 방사체 옆의 RPM을 변경할 수있는 회전 디스크를 사용했습니다.이를 통해 펄스의 이동 시간을 매우 정확하게 측정 할 수 있습니다.

우리 몸, 원자, 눈은 팽창하지 않습니다. 모든 것을 서로 밀어내는 힘은 엄청나게 약하고 거의 모든 물체의 중력이 그것을 극복 할 수 있습니다. 하지만 은하들 사이의 공간은 은하 내부 공간보다 훨씬 큽니다. 따라서 우주를 확장시키는 암흑 에너지 힘은 은하를 서로 끌어 당기는 매우 작은 힘보다 커서 은하들이 서로 멀어집니다. 다른 것, 그러나 우리 자신의 지역 그룹과 같이 은하 내부와 매우 가까운 은하 사이의 힘은 이러한 것들을 함께 유지하기에 충분합니다.

빛의 속도는 당신이 생각하는대로 작동하지 않으며 빛 자체와는 아무런 관련이 없습니다. 우리가 빛의 속도라고 부르는 것은 실제로 인과성의 속도입니다. 그것의 자체 참조 프레임의 빛은 거의 제로 시간에 거의 무한 거리를 이동합니다. 빛은 자신의 참조 프레임에있는 빛의 속도보다 훨씬 더 빠르게 움직입니다. 따라서 f = ma는 자신의 참조 프레임에서 무한대까지 작동합니다. 빛의 속도로 움직이는 사물을 보는 것은 고정 된 외부 관찰자뿐입니다. 우리는 이것이 원인을 정확히 알지 못하지만 한 가지 이론은 그것이 Higgs 장이라는 것입니다. 힉스 장은 우주를 채우고 우주의 물체에 질량을 부여하여 다른 물체와 상호 작용할 수있는 양자 입자의 바다입니다.

매체에서 소리의 속도가 작동하는 방식에 익숙하다면 공기, 강철 또는 물의 입자가 한 입자에서 다른 입자로 파동을 전달할 수있는 최대 속도이기 때문에 소리의 속도를 얻습니다. 빛의 속도 / 인과성의 속도는 같은 방식으로 작동한다고 생각됩니다. 우주의 한 위치에서 다른 위치로 이동할 때 질량은 다시 이동하기 전에 함께 이동해야합니다. 따라서 더 빠르고 빠르게 움직일수록 Higgs 필드는 이전 위치의 입자에서 새 위치로 충분히 빠르게 질량을 전달하는 데 어려움을 겪습니다. 질량 없이는 시간을 경험할 수 없기 때문에 Higgs 필드가 위치를 업데이트하여 이러한 지연을 경험하지 않지만 외부 관찰자는 지속적으로 버퍼링되는 YouTube에서 지연된 비디오를 보는 것처럼 느린 동작으로 움직이는 것을 봅니다. 버퍼링이 매우 느린 SR-71 블랙 버드의 비디오를 보는 사람들이 먼 거리를 건너는 데 훨씬 더 많은 시간이 걸린다는 것을 알기 때문에 비디오의 비행기가 조금 느리다는 것을 의미하지는 않습니다. 비행기는 여전히 엄청나게 빠르게 움직이고 있습니다. 단지 외부 관찰자로서 버퍼링으로 인해 훨씬 ​​느리게 움직이는 것을 경험할뿐입니다. 마찬가지로 외부 관찰자들은 점진적으로 더 많은 버퍼링과 함께 빛의 속도 또는 그 근처에서 움직이는 것을 봅니다. 빛의 속도에 가까워지는 물체는 여전히 믿을 수 없을 정도로 빠르게 움직이고 있습니다. 자체 기준 프레임에서 초당 수 천조 미터 또는 그 이상이지만, 우리가 그러한 물체를 관찰 할 때 초당 약 3 억 미터의 속도로만 위치를 업데이트 할 수 있습니다. .


ELI5 : 우주의 지름이 어떻게 나이를 초과 할 수 있습니까?

기본적으로 우주가 138 억 년 밖에되지 않고 빛보다 더 빨리 이동할 수없는 우주는 어떻게 930 억 광년이 될 수 있습니까?

빛보다 더 빨리 우주를 여행 할 수있는 것은 없습니다. 하지만 우주는 원하는대로 할 수 있습니다. 우리가 알 수있는 한 우주는 빛의 속도보다 빠르게 팽창하고 있습니다.

우리는 138 억년 전에 방출 된 물체에서 빛을 볼 수 있습니다. 이러한 물체가 여전히 존재한다면 공간 확장으로 인해 훨씬 ​​더 멀리 떨어져 있습니다 (450 억 광년).

중성미자가 할 수 있다고 생각 했나요?

또는 이것은 우리가 아직 이해하지 못하는 이론에 대한 잘못된 이론 일 가능성이 높습니다.

그만큼 확장 시공간의 속도는 빛의 속도보다 빠를 수 있습니다. 실제로 무엇 이다 시공간? 아무도 모른다. 어쩐지 시간과 공간은 일종의 & # x27same & # x27입니다. 말이 돼? 아니 그렇지 않아.

말이되지 않지만 사실 인 다른 것이 있습니다.

빛의 속도는 다른 속도와 다르며 빛은 기본적으로 마술을 할 수 있습니다. 빛은 기본적으로 시간을 무시할 수 있으며 "자신의 시간"에 존재합니다. 빛의 속도는 관찰자의 속도에 관계없이 일정합니다. 의미, 당신이 아무리 빨리 움직이더라도 빛의 속도는 항상 빛의 속도로 당신에게서 멀어 질 것입니다.

가만히 서 있고 자동차가 시속 60 마일로 추월한다고 가정 해 보겠습니다. 그 차는 당신에게서 멀어 질 것입니다. 60mph, 맞죠?

이제 시속 30 마일로 운전하는 차에 타고 있고 다른 차가 시속 60 마일로 추월한다고 가정 해 보겠습니다. 다른 차는 시속 30 마일의 속도로만 멀어지고 있습니다. 그 차이의 절반을 차지하고 있기 때문입니다.

빛은 그렇게하지 않습니다. 가만히 서서 손전등을 켜면 빔이에서 멀어집니다. 빛의 속도 맞죠?

그러나. 우주선에 탑승하여 빛의 절반 속도로 이동하고 조종석에서 손전등을 앞으로 켜면 광선은 여전히 ​​빛의 속도로 멀리 이동합니다. 당신이 차이의 절반을 차지하더라도, 당신의 관점에서 볼 때 빛은 여전히 ​​빛의 최대 속도로 당신에게서 멀어 질 것입니다. 그리고 빛은 더 빨라지지 않았습니다. 어쨌든 그렇게합니다. 그리고 당신을 보는 누군가는 빛의 속도가 같은 속도로만 가고 있다는 것을 알게 될 것입니다.

이것은 실제로 시간이 변화, 시간 확장이라고합니다. 속도는 실제로 시간이 작동하는 방식을 바꾸고, 빛의 절반을 사용하는 사람에게는 실제로 시간이 더 느리게 이동하여 빛이 일정한 속도를 유지할 수있는 기회를 제공합니다.

어떻게 가능합니까? 그렇지는 않지만 어쨌든 여전히 그렇습니다. 어떻게? 우리는 모릅니다.

빛에는 시간이 없기 때문에 가능합니다. 빛의 속도로 완전히 멈춰

감사합니다. 나는 새로운 것을 배우는 것을 즐깁니다. 그것은 매우 흥미롭고 당혹 스럽습니다.

저는 사람들에게 계속 말합니다. 빛의 속도는 범용 컴퓨터의 렌더링 한계 일뿐입니다.

많은 질량 = 움직이는 많은 입자 = 사물을 렌더링하는 데 필요한 많은 계산과 같습니다. 정말 빠르게 움직이는 것 = 많은 추가 계산.

빛의 속도는 주어진 기준 프레임에서 사물이 얼마나 빨리 움직일 수 있는지에 대한 상한 일뿐입니다. 그래서 배에서 0.5c 빛으로 같은 속도로 멀어집니다. 그 참조 프레임 안에서 사물은 상당히 정적이며 "움직이지 않을 때"예상대로 빛이 작동합니다. 그러나 관찰자에게는 이상한 일이 발생합니다. 왜냐하면 그것들은 다른 기준 프레임에있는 외부에 있기 때문에 갑자기 빠른 속도로 움직이는 빛을 비추는 물체를 수용해야합니다. 그래서 시간이 바뀌 었습니다.

이브 온라인 게임과 같습니다. 많은 선박이 같은 지역에있을 때 서버는 모든 것을 정상 속도로 렌더링 할 수 있으므로 모든 사람의 작업이 느려집니다.

좋은 설명이지만 약간 벗어났습니다.

만약 당신이 30mph를 움직이는 차 안에 있었고 20mph로 공을 던졌다면, 실제로 공이 길가에있는 사람에게 50mph를 움직이고있을 때 공은 당신에게 20mph로 움직이는 것처럼 보일 것입니다. (we & # x27ll 그를 Carl이라고 부르십시오). 손전등을 비추면 빛의 광선이 빛의 속도로가는 것처럼 보일 것입니다. 이것은 손전등을 비추는 것이 적어도 차에 탄 사람에게 공을 던지는 것과 같은 결과를 가져옴을 의미합니다.

이제 다른 점은 조금 전에 언급했듯이 공이 Carl에게 50mph (30mph (자동차) + 20mph (볼 속도))로가는 것처럼 보이지만 손전등 빔은 30mph (자동차) + 빛의 속도. 그것은 여전히 ​​빛의 속도로 가고 있습니다. 이것은 실제로 잠재적 인 시간 여행의 영역으로 이동합니다. 안타깝게도 저는 이론의 기초조차 설명 할만큼 똑똑하지 못하며 설득력있는 거짓말을 시도하기에는 너무 높습니다.

어느 쪽이든, 당신의 두뇌는 아침까지 잊을 수있는 미친 이론을 떠올리는 동안 밤새도록 잠을 자려고하면서 즐거운 시간을 보내십시오.

그것에 대한 나의 이해는 다음과 같습니다.

사람들이 "공간이 확장되고있다"고 말할 때, 우리는 모두 & # x27 그라운드 제로 & # x27 (즉, 우주가 시작된 공간의 지점)에서 멀어지고 있다는 공통된 이해가 있습니다.

그러나 다른 사람들이 언급했듯이 공간의 모든 지점은 다른 모든 지점에서 멀어지는 것처럼 보입니다. 당신이 서있는 곳마다 나타납니다 & # x27 그라운드 제로 & # x27. 이것이 의미하는 바는 실제 "센터"또는 "그라운드 제로"가 없다는 것입니다. 우주에 두다 초기 폭발이 시작된 곳.

대신, "시공간"은 ​​풍선의 피부와 비슷합니다. IT & # x27s 팽창스트레칭. "시작"에서 우주는 수축 된 풍선과 같았고, 모든 물질은 표면에 점이 있고 정말 가깝습니다. 우리는 거의 무한히 닫혔지만 다른 시간에 대한 이야기입니다.

그런 다음 풍선이 팽창하기 시작합니다. 풍선 표면의 점 (문제)이 움직이지 않습니다. 우주를 통해 서로 떨어져-오히려 공간 중에서 포인트가 늘어나고 있습니다.

이제 물질, 에너지, 아 원자 입자, 이름을 지정합니다. 속도 제한 법칙은 우리가 아는 한 보편적 인 것입니다. 이러한 것들은 공간을 통해 이동 빛의 속도보다 빠릅니다. 그러나 우주가 확장됨에 따라 "움직임"이 일어나지 않습니다. 오히려 풍선이 확장되어 기본적으로 두 지점 사이의 공간.

우주에서 움직이는 사물에는 & # x27 유니버설 속도 제한 & # x27 법칙이 적용됩니다. 실제로 풍선 표면에있는 점은 풍선 표면을 따라 물리적으로 다른 지점으로 이동합니다. 우리의 비유에서 풍선이 팽창하면 (우주가 확장 됨) 점은 실제로 위치를 변경합니다.

움직임이 없기 때문에 보편적 인 속도 제한 법칙을 위반하는 것은 없습니다. 우주는 단순히 성장하고 늘어나고 있습니다.

적어도 그것이 현존하는 (그리고 내가 이해하는대로) 추론입니다.


14 Replies to & ldquo 은하가 빛의 속도보다 빨리 반사 할 수있는 방법은? & rdquo

관련 : & # 8220 은하가 빛의 속도보다 더 빨리 통과 할 수있는 방법 & # 8221

'은하'가 결국 빛의 속도보다 더 빨리 우리에게서 멀어지는 것처럼 보일 수 있습니다. 그 시점에서 먼 은하를 떠나는 빛은 결코 우리에게 도달하지 않을 것입니다. 그럴 때 먼 은하계는 마지막 광자가 지구에 도달함에 따라 사라질 것이며, 우리는 그것이 그곳에 있다는 것을 결코 알 수 없을 것입니다.

빛이 왜 우리에게 닿지 않는지 이해할 수 없습니다. 빛이 빛의 속도로 이동하면 은하가 어떤 속도로 이동하더라도 결국 우리에게 도달하는 것 같습니다. 그것의 주파수는 확실히 감소 될 것입니다. 주어진 광자가 우리에게 도달하는 것은 시간 문제 일 뿐인 것 같습니다. 멀수록 우리에게 도달하는 데 더 오래 걸리는 것 같습니다.

물체가 우리와 매우 가깝지만 빛의 속도보다 더 빠른 속도로 우리에게서 멀어진다면 우리는 여전히 그것을 관찰 할 수 있겠지만 더 낮고 붉어지는 주파수에서 관찰 할 수 있습니까?

의견을 보내 주셔서 감사합니다.

빛은 우리에게 도달하는데 137 억년 밖에 걸리지 않았기 때문에 우리에게 닿지 않을 것입니다. 이 때문에 150 억 또는 200 억 광년 거리에 무언가가있을 수 있으며 우리에게 도달하는 데 몇 십억 년이 더 걸리기 때문에 우리는 그것에 대해 알지 못할 것입니다.

우주의 팽창은 쿠키를 굽는 것과 매우 유사합니다. 은하계가 쿠키 속의 초콜릿 칩이라고 가정 해보세요. 요리 할 때 칩이 서로 멀어지지 않습니다. 반죽이 팽창합니다. 우주는 이와 똑같이 작동합니다.

흠. . . 흥미로운 질문입니다. 공간 자체가 정적 일 수 있다고 생각합니다. 그것은 은하가 그것과 함께가 아니라 그것을 통해 여행한다는 것입니다. 은하가 말 그대로 가속 된 속도로 날아가는 이유는 무엇입니까? 이 현상은 중력 인력과는 반대로 '유사 극성 반발'에 해당하는 것에 의해 구동 될 수 있습니다. 그래서. . . & # 8220 은하는 빛의 속도보다 빠른 속도로 어떻게 후퇴 할 수 있습니까? & # 8221 왜 안돼! 우리는 적색 편이의 불황 률이 다시는 볼 수없는 빛보다 더 빨리 후퇴함으로써 교차하는 실제 장벽을 나타낼 수 있다는 것을 알고 있거나 적어도 우리가 알고 있다고 생각합니다. 은하. 이것이 사실에 가깝다면, 이것은 우리 우주의 관찰 가능한 부분이 이해할 수없는 마음을 굽히는 전체 우주의 무한히 작은 부분임을 암시합니다. 다시, 왜 안되죠? 어떤 물리적 법칙을 어겼습니까? 그리고 & # 8220 빅뱅 & # 8221이이 모든 것에 어떻게 들어 맞을까요? 나는 그렇게 믿지만 받아 들여진 의미로는 아니다. 더 늦게..

Tomassoni는 매우 옳습니다 (적어도 첫 번째 부분). 은하가 빛의 속도로 멀어 지도록 * 보이는 * 우리로부터의 거리가 허블 반경을 정의합니다. 우리는 항상 그보다 멀리 떨어진 은하를 봅니다. 우리는 과거에 그들을 봅니다. 그 사이의 공간 확장이 너무 빠르지 * 않으면 * 미래에 볼 수 있습니다. 암흑 에너지는 잠시 잊으세요. 결국에는 c보다 더 빨리 멀어지는 은하의 광자가 우리의 & # 8220 허블 구체 & # 8221로 건너 가서 실제로 멀어지는 대신 우리를 향해 이동합니다. 그리고 그것은 결국 우리에게 도달 할 것입니다.

암흑 에너지는 그것을 더 복잡하게 만듭니다. 허블 반경이 c보다 빠르게 감소하면 (가속 확장으로 인해), 우주의 확장이 계속해서 광자를 우리에게서 멀어지게하기 때문에 반대편 은하에서 방출되는 광자를 볼 수 없습니다. 이것이 가인이 설명하려는 것입니다.

이러한 혼란스러운 것들에 대한 기술적 인 검토는 http://arxiv.org/abs/astro-ph/0310808을 참조하십시오.

나는 이것을 내 자신의 방식으로 이해하려고 노력하고 있지만이 이론은 내가 가진 다음과 같은 나쁜 꿈과 유사 할 수 있습니까? 복도 (공간 / 시간) 하나와 복도 양쪽 끝에 두 개의 문이 있습니다. 내가 1 번 문이라고 부르는 것은 먼 은하를 나타내고, 다른 쪽 끝의 2 번 문은 지구, 지구 자체 또는 우리 은하계의 관측자 일 것입니다. 어느 것이 든 상관 없습니다. 이제이 꿈에서 나는 빛 그 자체를 나타냅니다. 1 번 문 (먼 은하)을 빠져 나 가면서 복도를 따라 내려갑니다 (빛이 시공간을 통과 함).하지만이 희미한 암흑 에너지로 인해 복도 자체가 실제로 늘어나 기 시작합니다 (확장). 은하수 안에있는 지구상의 사람들을 향해 달려 갈 때 (다른 쪽 끝에있는 두 번째 문) 두 번째 문이 내가 걸을 때마다 점점 더 멀어짐에 따라 점차적으로 두 번째 문이 보이지 않습니다. 내가 달리는 속도를 잃지 않을 수있는 곳에서는 복도가 내가 달릴 수있는 것보다 더 빨리 확장되어 먼 은하계를 빠져 나가 은하수에 도달하려고 시도합니다. 나는이 비유에서 왜 암흑 에너지가 복도의 거리를 증가시키는 지 묻는 것이 다른 시나리오 (아마도 다른 우주)에서 복도가 정적 상태로 유지되는 이유를 묻는 것과 관련이 있다고 생각합니다. 확장하는 것은 우리 우주의 예정된 본성이며 내부는 우리가 느끼는 의미입니다. 혼란스러운 점은 어떤 것도 멀리 c보다 더 빨리 이동할 수 없다는 데 동의하는 것입니다. 그러나 거리 자체에있을 때 전혀 여행하지 않으면 더 커지고 있습니다. 나는이 현상을 우주 자체가 어디로 든 여행 할 수도 있고 여행하지 않을 수도있는 짐승의 뱃속에있는 우리의 관점에서 성장과 여행의 환상으로 생각하고 있습니다. That would be like the hallway I am running in traveling towards another hallway some other me might be running in, while either hallway elongates. We experience time (as does light) when a distance is traveled, but the universe contains time and is said distance so its expansion, and the resulting effect that has on its internal parts, is quite a different experience than the one I can think of having. Then again, I could be completely off the mark, I am just thinking.

p.s. when I say the universe contains time I mean it in the same way that the human body contains water, both are essential to the natural design and function of the resulting body (universe), when either time runs out or water dries out the universe and body are at their end.

To Dark Gnat, Isn’t it generally accepted that red-shift is as much a measure of recessional speed as is this thing you call expansion?

The light from the farthest galaxies is red shifted. Some are so red shifted that we can only get a good look at them through infra-red imaging.

The reason for the red-shifting is because the space between the galaxies and us is expanding, and the waves are spreading apart. The radiation from the earliest times that we can detect is in microwaves (cosmic microwave background radiation).

Eventually, the farthest galaxies will be so far away, that the we won’t be able to detect the whole wavelength, and it will thus be invisible.

A simpler way to look at it is this: We look at ourselves as stationary and “see” them receding faster than the speed of light. From their point of view, we are the ones receding at a superluminal velocity. Either way, we are lost ot each other.

Our traditional model of an expanding Universe is probably on the wrong track. See my study “The Mystery of Life – Does science hold the key?” (www.dwv-net.de).
Sincerely, Wolfgang

if galaxies were getting far away from us at the speed of light we would never lose the light of them because they can only speed up to the speed of light, only change would be the picture we get, simply i would be just older.

Since light does not require an “ether†, it propagates freely and independently of space, meaning it propagates free of any expansion of space. Even if the apparent velocity of expansion reaches or exceeds the absolute velocity of light, light will eventually reach us from even the most distant objects in the Universe. The only way to outrun light is to exceed the absolute velocity of light, which is impossible. Suppose the velocity of a bullet to be 1000 meters/second. Now two automobiles are speeding away from each other, each travelling at 600 meters/second. Their net velocity of 1200 m/s exceeds the velocity of the bullet. Now fire a gun from one auto, directed at the other. Do you think the auto, travelling at 600 meters per second will outrun the bullet, travelling at 1000 meters per second? It will take a bit longer, but the bullet will catch up with the car and a simple quadratic equation will prove it! Also, as space expands, gravity will pull the galaxies in our local group closer together, making the night sky much brighter than it is today, not darker!

I thought that according to theory, if you were to look at someone moving at the speed of light, they would appear to be staying still. Wouldn’t they be in another dimension were they to hit the speed of light, thus being in another dimension altogether? The galaxy would not be able to recede at light-speed otherwise it would cause us to travel to another dimension.

I like the idea of being a primordial photon. As I travel across the expanding Universe just behind me is the Big Bang, where I came from and just ahead of me is the Big Crunch, where I am heading to. In your reference frame my time stands still, and the Universe compresses to Zero distance in my line of direction. We perceive our Universe as it is simply because we cannot travel anywhere near light speeds for these effects to happen to us. As Einstein put it “Everything is just an illusion”. “Time and distance have no meaning to the photon. We “see” our Universe the way it is because of our frame of reference.

This is the dilemma to me. To say that only space is expanding at + C and the matter/galaxies it contains are not makes no sense. A bubble of space moving at + C, containing a galaxy within it, means that the contained matter is going +C at plus SOL matter supposedly becomes infinitely dense! Also, at C, time essentially stops. Therefore, beyond the speed of light we have: infinite density for matter (infinite compression as in a singularity?), time stops, and we enter a zone of effects were we can’t even make a good guess at what happens. Is my logic faulty here? Please send me your reply at: [email protected]



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Does the expansion of the Universe heat stars and bodies?

The expansion of space is about 68 km/s/Mpc, or 0.00002 km/s/light year. The radius of the sun is about 700000 km. Thus, initially ignoring additional forces, the change in radius of the sun due to the expansion of space is about 1.5*10^-9 m/sec, or 5 cm/year.

I assume that this expansion is real, and thus that there is a real separation of the constituents of matter. Gravitational forces acting on the less dense matter, however, will result in its collapse, which will convert the gravitational potential energy into kinetic energy, heating the system.

I don't know what the gravity profile of the sun is, but if you considered the collapse of an outer shell of the sun, having 1/4th the mass of the sun (5*10^29 kg), with surface gravity (270 m/s), moving 5 cm/yr will release about 2*10^23 W.

This is only about 0.05% of the energy from nuclear fusion (4*10^26 W), but could be more important in other bodies.

Is this reasoning flawed? The only objection I can think of is gravitational bounding means that the atomic positions do not change because some equilibrium position is found, but I don't see how that is really the case because the particles must move through space to maintain the apparent equilibrium.


Answers and Replies

Yes, it is correct to say that all inertial motion can only defined relative to something else. The statement "A is moving" without saying what that motion is relative to is as meaningless saying that something is "bigger" without saying what the comparison is with. We can say that A is moving relative to B, and we will get the same results whether we analyze that situation as if A is at rest while B is moving or vice versa.

This idea is one of the essential concepts behind Special Relativity, so if you're comfortable with it you're well-positioned to start learning SR.

Yes, it is correct to say that all inertial motion can only defined relative to something else. The statement "A is moving" without saying what that motion is relative to is as meaningless saying that something is "bigger" without saying what the comparison is with. We can say that A is moving relative to B, and we will get the same results whether we analyze that situation as if A is at rest while B is moving or vice versa.

This idea is one of the essential concepts behind Special Relativity, so if you're comfortable with it you're well-positioned to start learning SR.

Yes, it is correct to say that all inertial motion can only defined relative to something else. The statement "A is moving" without saying what that motion is relative to is as meaningless saying that something is "bigger" without saying what the comparison is with. We can say that A is moving relative to B, and we will get the same results whether we analyze that situation as if A is at rest while B is moving or vice versa.

This idea is one of the essential concepts behind Special Relativity, so if you're comfortable with it you're well-positioned to start learning SR.

I'm saying because that there is no definitive point of reference, to track movement, there is no motion according to the universe(look at previous analogy). Only changes in distance from separate bodies of mass. Which is what we define as motion

The only way to could measure that in a void is you versus radius of the universe I guess.

Unfortunately this thread is marked as level B, although it's clearly at least level I. So I try to answer the question "as simple as possible but not simpler" (Einstein).

The question is, if in any sense we "move" or are "at rest" in the universe. As has been stressed several times in this thread, the first thing you have to do is to find a reference frame, according to which you measure velocities. You must always say in which reference frame you measure velocity, otherwise it doesn't tell you anything.

Now, and that's why I think the "B label" in unjustified, to answer the question we need the general theory of relativity, and that's very hard to explain without math, but I'll try. According to general relativity the geometry of space and time, which together are described as a four-dimensional spacetime geometry, is determined by the energy-momentum content, and the geometry of spacetime is not Euclidean, i.e., it has a curvature, and this curvature describes gravitation. The Einstein field equations determine the geometry of spacetime for a given energy-momentum distribution.

It's also a question concerning cosmology, and in cosmology we have (by assumption!) a preferred frame of reference, because we assume that there's no preferred location or time nor a preferred location in space (cosmological principle). Now math tells us that there is a specific class of spacetimes that fulfill this cosmological principle, the socalled Friedmann-Lemaitre-Robertson-Walker spacetimes (FLRM spacetimes). These are exactly those spacetimes with a maximal symmetry, and there is a preferred frame of reference, where an observer at rest with respect to this reference frame is comoving with the energy-momentum distribution of the universe, which of course must also be homogeneous and isotropic as seen in this reference frame.

But observation tells us that this cannot be true, because we see the stars at the sky, and they are not just one isotropic huge light in the sky but consist of point-light sources. What's homogeneous and isotropic is the large-scale averaged energy-momentum density, and a closer investigation shows that this assumption of a maximally symmetric FLRW spacetime as a model for the large-scale coarse graint few on the cosmos is well justified: There is the cosmic microwave background radiation, which is just the relic soup of electromagnetic radiation from the big bang (which socalled Hubble expansion is by the way also implied by the FLRW-solution of the Einstein equations of GR). In earlier epochs the universe was very hot and dense, and the matter consisted of charged particles: In the very early stages of the elementary constituents of matter, of which we know only a tiny part in terms of the particles in the standard model, the quarks, leptons, photons, weak gauge bosons, and gluons, but that's another story than a bit later in form of the stable particles known today like protons, neutrons, electrons, etc. but they all were still charged particles. Now electromagnetic radiation is scattered by charged particles and thus this medium of charged particles (plasma) is opaque to radiation as long as it is dense enough. The matter itself is strongly interacting and thus in thermal equilibrium with a definite temperature, but it's cooling due to the Hubble expansion. Now since the photons are scattering also all the time with this dense plasma, it's also in equilibrium forming a socalled "black-body spectrum".

Now at a certain point the universe got cold enough such that the protons and electrons built stable bound states of hydrogen atoms, which are electrically neutral, and from then on the electromagnetic radiation decoupled from the medium, but it's spectrum still stays a black-body spectrum although with ever cooler temperatures the longer the Hubble expansion goes further on.

Indeed, the cosmic background radiation can nowadays be measured very accurately, showing a nearly perfect black-body spectrum with a very isotropic temperature of around 2.73 K, which shows that indeed our visible universe seems to be very isotropic on the large-scale average. On the other hand, the tiny temperature flucutaions of ##delta T/T simeq 10^<-5>## provide very important information on the universe and have thus vigorously studied in recent years with a lot of high-precision measurements, most importantly by satellites like COBE, WMAP, and PLANCK, but that's again another story.

Now the last paragraph was a bit simplified, and now I can finally come to your question, whether we are "moving" or are "at rest" in the universe, and this answer makes sense, because we have this preferred reference frame of the FLRW geometry of spacetime, which is defined as the frame, where a resting observer is comoving with the cosmological substrate, and where the cosmic microwave background has a isotropic temperature. Now we can also answer the question, whether we on Earth are moving with respect to this reference frame. Obviously we are, because the earth is moving around the sun and the sun is moving around the center of the galaxy and whatever other "peculiar" motion all the objects in our direct neighborhood make. The important point, however is, how to measure whether we are moving against the comoving FLRW frame or not, and this is possible again by measuring the temperature of the cosmic microwave background in all directions.

In the comoving frame by definition the temperature is isotropic around each point and the background radiation is described as a black-body spectrum, i.e., it looks precisely like the electromagnetic radiation from a perfectly black body at rest relative to the spectrometer. For an observer/spectrometer moving against the so defined restframe of the black-body radiation, sees this radiation blue or red shifted when he measures its spectrum in a direction moving towards or against the direction of its velocity vector relative to this CMBR restframe. Quantitatively it comes out that in each direction such a moving observer measures again a perfect black-body spectrum in any direction, but he finds a temperature, depending on the direction. The temperature shows a systematic variation with the direction of the spectrometer, which is described by a socalled dipole part of the CMBR temperature variations.

Indeed when the satellite COBE meausured a dipole component in the CMBR temperature variations, which indicated that we move with a speed of around 390 km/s in direction of the Leo constellation. So we can say that we indeed move relative to the comoving reference frame of the large-scale averaged FLRW spacetime.


Answers and Replies

Are we accepting that clusters of galaxies are expanding along with the space between them or not?

You implicitly say that stronger forces stop the expansion on levels smaller than clusters. You mean that these forces stop THINGS from moving.

When I stand on the surface of the earth, is it not said that I am accelerating at 32 ft/sec/sec, although I'm not MOVING toward or away from the center of the earth? Can there not be accleration or even expansion without movement?

It does not make intuitive sense to me that at some arbitrary level, expansion would no longer exist.

We may have to discover that at some relevant frame of reference, the forces of which you speak are not stronger than one another.

I agree and have puzzled about this contradiction as well. I explain it thusly:

Hubble parameter measures expansion of space and it is greater at increasing distances. Since these distances are HUGE and measured in light years, the information provided by these observations are VERY OLD. I conclude that the universe is no longer expanding since we do not see a hubble shift in our neighborhood, although we could detect it.

here is what i wrote:
https://www.physicsforums.com/showthread.php?t=335946
http://forums.anandtech.com/messageview.aspx?catid=50&threadid=2320348&enterthread=y [Broken]

Are we accepting that clusters of galaxies are expanding along with the space between them or not?

You implicitly say that stronger forces stop the expansion on levels smaller than clusters. You mean that these forces stop THINGS from moving.

When I stand on the surface of the earth, is it not said that I am accelerating at 32 ft/sec/sec, although I'm not MOVING toward or away from the center of the earth? Can there not be accleration or even expansion without movement?

It does not make intuitive sense to me that at some arbitrary level, expansion would no longer exist.

We may have to discover that at some relevant frame of reference, the forces of which you speak are not stronger than one another.

The forces of which I speak all get stronger as the distance between the objects get closer together. The expansion of the universe does not. So yes, there is a boundary between expansion and nonexpansion. it is that point where galaxies are close enough for their mutual gravitational attraction is greater than their tendancy to move apart. Galaxy clusters do not expand because the individual galaxies are close enough to each other for gravity to hold them together. Galaxy clusters move apart because they are not close enough to each other.

An analogy: You are standing on a tile floor in your stocking feet. The floor has 1ft square tiles. The floor starts to expand (the 1 ft tiles eventually become 2 ft tiles, etc.)

You will see a person standing a few tiles away recede from you. (as the tiles expand, the distance between the center of the tiles increases. )

Now imagine a third person standing next to you, and you are holding hands. The person few tiles away will still recede from you, but the person standing next to won't. This is because your grip is stronger than the friction between both of your stockings and the floor. You are like two galaxies in a local cluster gravitationally bound to each other. The tiles still expand under your feet, you just don't move apart with them.


4 Answers 4

It isn't said that galaxies don't move, or at least it isn't said by any physicists I know. Distant galaxies are moving away from us, and indeed their recession velocity can be (approximately) calculated using Hubble's Law.

The question is why the galaxies are moving away from us, or more precisely is there a theory we can use to explain not only why distant galaxies are moving away but also predict how they will move in the future. This is where General Relativity and the FLRW metric are used.

The galaxies are moving away from us because the space in between us and the galaxies is expanding. 이것은 무엇을 의미 하는가? Well the way we measure distance in GR is using a geometrical object called the metric. The metric is a function of how matter is distributed, so for example around a black hole the metric is the Schwarzschild metric. If we take a system where matter is evenly distributed the metric that GR predicts is the FLRW metric.

The metric tells us how to calculate distances between objects. I won't go into details or this would turn into a book length answer. I'm afraid you'll have to accept that we can do this. So let's use the FLRW metric to calculate the distance to some distance galaxy, and suppose we get a billion light years. But the FLRW metric is a function of time, which means the distance we calculate depends on what time we do it. If we wait about 13.8 billion years and calculate the distance again we'll get the result two billion light years. Now we physicists would say this is because the space in between us and the galaxy has expanded, so there is more space to cross to reach the other galaxy. Yes, but the fact remains that the distance to the galaxy has increased by a billion light years in the 13.8 billion years between our two measurements so it must be moving away from us. We can even estimate its velocity as about 1/13.8 times $c$.

So the bottom line is that the galaxies are moving away from us because space is expanding. And General Relativity predicts how fast they are moving away from us.

Relative velocities are a problematic concept in general relativity: Whereas you can directly compare any two velocity vectors in a flat Minkowski universe, you cannot do so in a curved one.

Of course, we can locally approximate curved spacetime with Minkowski spacetime the same way we can approximate the surface of the earth with flat Euclidean space. This is most obvious in normal coordinates and works as long as the metric tensor $g_$ differs from the Minkowski version $eta_$ only negligibly due to small curvature or short distances: $ g_ = eta_ + frac13R_x^ ho x^sigma + mathcal O(x^3) $

In general, that's not an option: The tangent spaces (which is where velocities live) rooted at different spacetime events are separate and you need to perform a path-dependent parallel transport to meaningfully compare velocity vectors.

If I'm not mistaken (hopefully, someone will correct me if I am), gravitational redshift in Schwarschild spacetime and cosmological redshift in FLRW spacetime actually reduce to special-relativistic doppler shift via parallel-transported velocities along the appropriate null geodesic (ie light path).

In a FLRW spacetime (which we use to model our expanding universe), in addition to the local approximate and the generic path-dependent concept of relative velocities, there is yet another variant:

A certain class of distinguished inertial reference frames can be used to define comsmological time as well as a comoving coordinate grid in space. The proper distance between two points at rest relative to that grid increases, which yields the recessional velocity that appears in Hubble's law. At small distances, it agrees with our other concepts of relative velocities, but at large distances, it does not and can in particular exceed the speed of light $c$ (which relative velocities really shouldn't).

The common physical interpretation of this velocity is as rate of expansion of space: It measures the stretching of the fabric of the universe between two galaxies analogous to the growing distance between dots on an expanding balloon. In addition to that, we also need the so-called peculiar velocity to fully describe relative motion, which is measured relative to the rest frame defined by our comoving grid and will contribute a doppler part to the total redshift.


The exact issue of this question,

and indeed whether the whole pedagogical idea of "space expanding," is crap.

For example, section 2.6.2, is a question identical to the OP here.

2.6.2 Is everything expanding?

An extension of the argument against global expansion given in section 2.2 is that is should be undetectable, since everything will simply expand with it.

They essentially go on to say that because atoms don't expand 우리 can measure redshift, eg,

Which does seem to be the asymptotic answer here.

The "kid's" way of understanding the expanding universe is that: "space" is totally "ordinary", and all the galaxies are expanding through it (like an explosion). Of course, that's wrong.

It's not wrong. There is no difference in general relativity between "expansion of space" and simple relative motion. They are the same phenomenon described with respect to different coordinates.

Here's an analogy. On a planet-sized ball of dirt (the earth without oceans, mountains, etc.), carve a bunch of straight (great-circle) foot paths from one pole to the other, all of a fixed width (say 1 meter). As you go away from the poles, the foot paths get farther away from each other, reaching a maximum distance at the equator, then reconverge to the other pole.

Now consider this situation from the perspective of polar coordinates (latitude and longitude). Each path is at a constant longitude. As the latitude changes, the paths don't move apart or together they remain at fixed longitudinal separations, while the scale factor relating the longitude to physical distances changes.

Is the separation of paths now unobservable, because the metric itself is being rescaled? No. You don't change physical reality by choosing new coordinates for it. In polar coordinates, the coordinate width of the path decreases as the scale factor increases, meaning that the physical distance between the paths, measured using the physical path width as a meterstick, increases just as before. The decrease in coordinate width is not the result of a physical force acting against the expansion force. There is no expansion force. There are just paths of constant width that don't know or care about the properties of the coordinate system that you chose.

This is a very close analogy. FLRW cosmologies have an approximate symmetry similar to the symmetry of the earth around its axis of rotation, and FLRW coordinates are similar to polar coordinates. The cosmological time is the latitude, and the spatial position is the longitude.

The laws of physics are local. If you look at any small portion of the earth (away from the equator), the footpaths on it are diverging. That local divergence (relative motion) is all that the laws of physics actually "see". We humans recognize the overall shape, and the great circles, and choose global coordinates that respect the global symmetry. That's our choice. The universe doesn't care.



코멘트:

  1. Abdulla

    그리고 나는 그것을 초보자에게 읽어준다고 생각했습니다 ... (이것은 항상 그렇습니다) 그것은 잘 말하고 있습니다 - 그것은 읽고 이해하기에 짧고 편안합니다.

  2. Zulkishakar

    죄송합니다. 도와 줄 수 없습니다. 그러나 나는 당신이 올바른 해결책을 찾을 것이라고 확신합니다. 절망 하지마.

  3. Javin

    잘 했어, 당신은 단순히 훌륭한 아이디어로 방문했습니다.

  4. Enoch

    축하합니다. 저는 이것이 기발한 아이디어라고 생각합니다.

  5. Acim

    유용한 메시지

  6. Osmar

    지금 말을 할 수 없다는 것이 유감입니다. 저는 일하러 서둘러야 합니다. 나는 석방 될 것입니다 - 나는 분명히 내 의견을 표현할 것입니다.



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