Apakah usia alam semesta relatif terhadap lokasi pengamat di alam semesta itu?

Menurut Wiki, usia alam semesta adalah 13 miliar tahun, dan saya diajari bahwa radiasi latar membuat seragam semesta ke segala arah.

Tidakkah ini mendefinisikan ruang ruang di alam semesta dengan Bumi sebagai pusatnya? Bola ini akan memiliki radius 13 miliar tahun cahaya.

Kita (di Bumi) tidak dapat melihat apa pun di luar lingkup ini. Karena cahaya tidak ada lebih dari 13 miliar tahun yang lalu. Jadi bagi kita ini mendefinisikan semacam keunggulan bagi alam semesta.

Tetapi apa yang terjadi ketika seorang alien di galaksi lain 5 miliar tahun cahaya jauhnya dari Bumi juga memandang ke arah bintang-bintang. Tidakkah mereka melihat radiasi latar yang seragam dan mengukur usia alam semesta yang sama?

Alien itu juga akan memiliki lingkup 13 miliar tahun.

Jadi kita memiliki dua bidang, satu untuk Bumi dan satu untuk teman alien kita.

Kedua bidang ini akan tumpang tindih satu sama lain hingga 5 miliar tahun. Yang berarti, jika kita melihat ke arah yang berlawanan dari galaksi alien itu. Kita dapat melihat tambahan 5 miliar tahun lebih jauh dari yang mereka dapat.

Jika kita mengukur total lebar dua bidang yang tumpang tindih, kita mendapatkan jarak 18 miliar tahun cahaya.

Saya sekarang memegang rambut saya dalam kebingungan. Apakah ini mungkin bahwa dua bola terlihat bisa tumpang tindih untuk membuat jarak yang lebih panjang dari sinar cahaya tertua? Dan dari sana saya jatuh ke pertanyaan lagi. Bisakah dua orang mengukur usia alam semesta yang sama dari titik-titik berbeda di alam semesta.

Itu sebabnya saya pikir ide saya salah, tetapi bagaimana bisa salah dan mengapa?

Anda bekerja di bawah kesalahpahaman bahwa seberapa jauh kita bisa melihat secara langsung memberikan usia alam semesta. Meskipun benar bahwa cahaya tertua yang dapat kita lihat dipancarkan sekitar 13,7 miliar tahun yang lalu, hal-hal yang memancarkan cahaya sekarang sekitar 46 miliar tahun cahaya jauhnya, berkat perluasan alam semesta.

Alam semesta itu sendiri mungkin meluas secara signifikan di luar ini dan mungkin tak terbatas. Itu tidak bertentangan dengan model big bang atau relativitas. Jika alam semesta tidak terbatas maka selalu tak terbatas. Tempat-tempat yang dipisahkan oleh lebih dari sinar cahaya tertua seperti yang Anda katakan, tidak bersentuhan dengan sebab-akibat dan, tergantung pada parameter kosmologis, mungkin tidak akan pernah terjadi.

Di alam semesta isotropik yang homogen (dan jangan lupa kita hanya bisa membuat asumsi tentang wilayah di luar alam semesta yang dapat kita amati), semua pengamat akan menyetujui usia alam semesta dan bahwa alam semesta dulunya jauh lebih kecil dan semua akan melihat (di rata-rata) alam semesta yang sama di semua arah.

Untuk memastikan bahwa tempat-tempat yang berada di luar kontak kausal sekarang homogen mensyaratkan bahwa mereka berada dalam kontak kausal di masa lalu. Ini adalah sifat dari "masalah cakrawala" ".

Saya mengambil gambar di bawah ini dari situs web "slideplayer", saya tidak yakin siapa pencetusnya, tetapi ini melayani tujuannya di sini dan saya pikir merangkum pertanyaan Anda. Tampak dalam diagram ini bahwa A dan B tidak pernah dapat "dikomunikasikan" dan tidak pernah dapat berasal dari tempat yang sama. Solusi yang diberikan oleh inflasi adalah memiliki ruang ekspansi eksponensial besar-besaran di fraksi pertama sedetik. Singkatnya, jarak antara titik-titik di ruang angkasa (atau galaksi jika Anda suka, meskipun tidak ada galaksi di zaman inflasi) tiba-tiba meningkat oleh banyak, banyak urutan besarnya. Ini memberi penampilangerakan lebih cepat dari cahaya, meskipun batas kecepatan kosmik hanya berlaku untuk pengukuran lokal dan tidak untuk perluasan ruang itu sendiri. Hasil akhirnya adalah alam semesta yang tampak homogen jauh melampaui batas-batas usia jagat raya di tahun-tahun cahaya.

Yah, hipotesis "pertama" adalah bahwa alam semesta tidak terbatas dan jumlah objek ruang angkasa tidak terbatas. Kemudian, teori Big Bang muncul dan kami menemukan bahwa alam semesta kita berusia sekitar 13 miliar tahun dan jari-jari alam semesta yang diamati adalah 13 miliar tahun cahaya, dan kami mendalilkan bahwa Semesta mungkin terhubung: tidak ada batas dan jika Anda bisa menghentikan waktu dan bergerak dalam satu arah Anda mungkin akan tiba pada titik yang sama seperti yang akan Anda lakukan di permukaan Bumi. Sekarang kita tahu bahwa itu bukan ide yang sangat tepat: jari-jari alam semesta yang diamati ternyata sedikit lebih besar: sekitar 14 miliar tahun, dan kebetulan galaksi yang paling jauh menjauh dari kita lebih cepat daripada cahaya, jadi jari-jari ini (14 miliar tahun) hanyalah jari-jari alam semesta yang terlihat saat ini (kita melihat bagaimana kelihatannya 14 miliar tahun yang lalu ketika alam semesta jauh lebih kecil). Sekarang radius ini telah mencapai 45 miliar tahun cahaya tetapi kita hanya dapat melihat masa lalu (atau 14 miliar tahun). Jadi kita melihat masa lalu, bukan ukuran sekarang. Fakta bahwa galaksi-galaksi yang sangat jauh dari satu sama lain bergerak menjauh satu sama lain lebih cepat daripada cahaya dikaitkan dengan perluasan ruang itu sendiri dan tidak melanggar Teori Umum Relativitas (kita dapat mengatakan itu membuatnya agak tidak tepat, seperti halnya relativitas membuat teori Newton sedikit tidak tepat). Ruang kami terkadang diilustrasikan sebagai karet gelang elastis di mana semakin jauh dua titik, semakin cepat mereka akan bergerak terpisah, ketika Anda memperpanjang karet gelang. Dan ruang kita berkembang dengan cara yang agak mirip. Kita tidak melihat bagian yang tak terlihat dari alam semesta (seluruh alam semesta mungkin berdiameter 150-600 miliar tahun cahaya - ukuran ini tidak akan pernah terlihat dan itu lebih dari jarak 45 miliar tahun cahaya yang paling jauh jaraknya. galaksi yang terlihat pasti telah bergerak sekarang, tetapi kita masih mengamati mereka seolah-olah mereka 13-14 miliar tahun cahaya). Juga kita tidak tahu apakah alam semesta kita tidak terbatas atau terbatas. Anda dapat membayangkan yang terbatas sebagai "alam semesta yang terhubung" yaitu jika kita dapat menghentikan waktu dan pergi ke satu arah akhirnya tiba di titik awal kita. Namun, jika itu tidak terjadi dan alam semesta kita terbuka dan tidak terhubung, kita dapat menyebutnya tak terbatas. Kedua teori itu baik-baik saja. Sayangnya kita tidak tahu yang mana yang benar! Jika Semesta tidak terhubung, mungkin ada kelainan seperti "ujung", maksud saya, mungkin ada titik di Alam Semesta di mana galaksi berakhir dan tidak ada galaksi lebih jauh di luar atau sesuatu yang jauh lebih aneh dari itu. Sayangnya ini berada di luar Alam Semesta yang kelihatan dan kita tidak tahu.

Hal lain adalah bahwa pertanyaan Anda berkisar pada konsep ruang. Ya, kira-kira tiga dimensi dalam kehidupan nyata, jika kita tidak menganggap sangat kecil (seperti dalam mekanika kuantum) atau jarak yang secara kosmologis besar. Namun, kita tahu bahwa ruang kita mungkin bengkok, jadi segalanya tidak sesederhana itu. Saat ini kami tidak tahu banyak tentang konfigurasi ruang metrik kami yang sebenarnya.

Seperti yang saya lihat, banyak orang mengalami kesulitan dalam membayangkan alam semesta yang terhubung. Baiklah, mari kita sederhanakan semuanya. Katakanlah Semesta kita seperti Bumi, dan mari kita bayangkan Bumi tumbuh dalam ukuran, jadi kota-kota yang jauh dari satu sama lain bergerak paling cepat satu sama lain. Kemudian Anda dapat mengambil panjang khatulistiwa dan menyebutnya diameter (atau gunakan saja bukan diameter) dari alam semesta "ujian" kami. Setengah jarak khatulistiwa akan menjadi jari-jari (atau gunakan saja alih-alih jari-jari) dari alam semesta "ujian" kita, dan itu akan sama di mana-mana, dan semuanya akan meluas seperti yang kita duga sebelumnya. Ini menjelaskan paradoks dengan alien dan dua lingkaran yang Anda sebutkan. Perhatikan bahwa kota-kota tidak tumbuh dalam ukuran karena, seperti halnya galaksi, kami menganggap di sini bahwa kota-kota kita dipegang oleh "gravitasi" dari ekspansi. Perhatikan juga bahwa kita menggunakan permukaan Bumi dalam contoh ini, yang dua dimensi, dan alam semesta tiga dimensi (mungkin, atau, katakanlah, kira-kira untuk menghindari ketidaktepatan). Harapan, ilustrasi bulat primitif ini sangat membantu.

Berikut ini adalah kutipan penjelasan dan bermanfaat dari artikel Metric Expansion of Space dari Wikipedia:

Alam semesta bisa tak terbatas dalam jangkauan atau bisa terbatas; tetapi bukti yang mengarah pada model inflasi alam semesta awal juga menyiratkan bahwa "alam semesta total" jauh lebih besar daripada alam semesta yang dapat diamati, sehingga setiap tepi atau geometri atau topologi eksotis tidak akan dapat diamati secara langsung karena cahaya belum mencapai skala pada aspek alam semesta seperti itu, jika ada, masih diizinkan. Untuk semua maksud dan tujuan, aman untuk mengasumsikan bahwa alam semesta tak terbatas dalam ruang, tanpa tepi atau keterhubungan yang aneh. [15] Terlepas dari bentuk keseluruhan alam semesta, pertanyaan tentang bagaimana alam semesta berkembang menjadi sesuatu yang tidak memerlukan jawaban sesuai dengan teori yang menggambarkan ekspansi; cara kita mendefinisikan ruang di alam semesta kita sama sekali tidak memerlukan ruang eksterior tambahan tempat ia dapat berkembang karena perluasan bentangan tak terbatas dapat terjadi tanpa mengubah luas bentangan tak terbatas. Yang pasti adalah bahwa bermacam-macam ruang tempat kita hidup hanya memiliki sifat bahwa jarak antara benda-benda semakin besar seiring berjalannya waktu. Ini hanya menyiratkan konsekuensi pengamatan sederhana yang terkait dengan ekspansi metrik yang dieksplorasi di bawah ini. Tidak ada "luar" atau embedding di hyperspace diperlukan untuk ekspansi terjadi. Visualisasi yang sering terlihat tentang alam semesta yang tumbuh sebagai gelembung menuju ketiadaan menyesatkan dalam hal itu. Tidak ada alasan untuk percaya ada sesuatu "di luar" dari alam semesta yang meluas ke mana alam semesta mengembang. Sekalipun luas spasial secara keseluruhan tidak terbatas dan dengan demikian alam semesta tidak dapat menjadi "lebih besar", kita masih mengatakan bahwa ruang mengembang karena, secara lokal, jarak karakteristik antara objek meningkat. Ketika ruang tak terbatas tumbuh, ia tetap tak terbatas

Anda mungkin ingin membaca artikel selengkapnya. Saya pikir itu tidak buruk dan kira-kira sejalan dengan sains modern. Ini akan memberi Anda informasi yang jauh lebih banyak daripada penjelasan saya yang disederhanakan. Anda mungkin juga ingin berkenalan dengan geometri Euclidean empat dimensi - saya pikir itu mungkin membuat beberapa hal lebih mudah untuk dipahami ketika berbicara tentang ruang metrik kita. Jadi, saya merekomendasikan artikel Metric Expansion of Space di Wikipedia sebagai pemula yang baik - saya harap ini tidak terlalu menantang.

NB: Harap dicatat bahwa penjelasan saya adalah penyederhanaan yang substansial. Berbagai topologi Alam Semesta atau ruang metrik (berbagai kombinasi dalam hal keterbatasan, tak terbatas, keterhubungan, dan kelengkungan) mungkin secara teori dimungkinkan. Izinkan saya menambahkan satu gagasan lebih lanjut di sini: Wheeler menyarankan bahwa topologi ruang-waktu mungkin berfluktuasi (busa ruang-waktu), sehingga membawa mekanika kuantum ke sini. Yah, saya kira, kita masih memiliki pengetahuan yang sangat terbatas dalam hal ruang metrik kita yang sebenarnya.