Saya minta maaf pertanyaan ini mungkin konyol untuk astronom profesional, di mana saya bukan salah satu dari mereka.
Saya sering mendengar di ceramah bahwa segera setelah Big Bang, alam semesta kecil, katakanlah, ukuran buah anggur atau sesuatu seperti itu. Tetapi karena inflasi yang membentang ruang pada cahaya super (tapi terbatas), kecepatan, alam semesta yang dapat diamati sekarang, mungkin bukan keseluruhan alam semesta, dan seluruh alam semesta mungkin tak terbatas. Jika itu tak terbatas, maka akan nampak tak terbatas dalam masa pertumbuhan juga, sangat padat. Bahkan, tampaknya "dalam batas", harus tanpa batas bahkan di Big Bang.
Jadi, pertanyaan:
Apakah alam semesta awal kecil, atau hanya padat tetapi masih tak terbatas?
Bagaimana kalau di Big Bang, apakah itu tak terbatas?
Ketika para astronom mengatakan alam semesta awal itu kecil, apakah mereka hanya berarti "bagian dari alam semesta yang sesuai dengan alam semesta yang dapat diamati, adalah kecil"?
sumber
Jawaban:
Pertanyaan ini sama sekali tidak konyol. Pertanyaan Anda adalah yang umum tentang kosmologi (studi tentang dari mana alam semesta berasal, bagaimana ia berevolusi dan bagaimana nasibnya nanti). Media sering membantai konsep-konsep ini dengan mengerikan, mengakibatkan banyak kebingungan (dari semua informasi ilmiah, mereka tampaknya memiliki waktu paling sulit untuk melaporkan kosmologi secara akurat). Inkuisisi Anda jelas merupakan hal yang baik.
Yah, mereka biasanya merujuk ke seluruh Semesta. Dalam paragraf terakhir saya, saya menjelaskan apa artinya ini bagi alam semesta yang dapat diamati.
Anda lebih dekat dengan kebenaran. Ketika kita berbicara tentang perluasan Alam Semesta, kita benar-benar mengatakan bahwa ruang diciptakan di antara semua materi.
Seperti yang Anda sebutkan, Semesta mungkin tidak terbatas. Ini bukan seperti bola, melainkan seperti kisi datar, dan "ekspansi" hanya berarti bahwa jarak antara objek di kisi semakin besar. Intinya, lebih banyak ruang dibuat di antara benda-benda. Itulah yang kami maksud dengan ekspansi - bahwa benda-benda bergerak menjauh satu sama lain, karena lebih banyak ruang diciptakan di antara mereka. Di bawah ini adalah gif yang saya buat untuk menunjukkan ini:
Cara yang lebih berguna untuk menggambarkan hal ini adalah dengan mengatakan bahwa grid sedang berkembang - ruang itu sendiri, sebagai sistem koordinat, sedang tumbuh. Sebagai analogi, bayangkan berjalan anjing Anda. Tiba-tiba, tanah mulai melebar di antara Anda. Anda dan anjing Anda akan berpisah dan terus menjauh dari satu sama lain.
Jadi hal yang sama terjadi dengan alam semesta kita. Grid sebenarnya tumbuh, dan benda-benda sedang hanyut bersamanya.
Oke, sekarang setelah kita menurunkan konsep intinya, saya akan memperkenalkan sedikit terminologi lagi. "Faktor skala Semesta" mengacu pada seberapa banyak Semesta telah berkembang, dibandingkan dengan sekarang. Sebagai contoh, jika dalam satu miliar tahun faktor skala adalah 3, itu berarti bahwa setiap objek di Alam Semesta adalah 3 kali lebih jauh dari satu sama lain dibandingkan dengan sekarang. Jika faktor skala 700 juta tahun yang lalu adalah 0,8, maka semuanya lebih dekat dengan faktor 0,8 pada waktu itu. Menurut definisi, faktor skala adalah 1 sekarang.
Jadi, jika Semesta berkembang sekarang, kita akan berharap itu menjadi lebih kecil ketika kita melihat lebih jauh ke masa lalu - yaitu faktor skala akan lebih kecil. Relativitas umum memprediksi faktor skala menjadi nol pada 13,8 miliar tahun yang lalu. Ini berarti bahwa setiap objek akan menjadi nol kali jaraknya saat ini dari kita - dengan kata lain, tidak akan ada ruang.
Jika Anda berpikir bahwa Semesta tanpa ruang tidak mungkin, Anda benar. Kami tampaknya memiliki kontradiksi. Dalam GR, Anda tidak dapat memiliki ruangwaktu dengan nol ruang.
Teori fisik modern kita bekerja dengan baik beberapa fraksi detik setelah momen kontradiksi, dan pengamatan kita setuju dengan gagasan alam semesta awal yang sangat padat. Namun, teori-teori kita runtuh ketika kita mencoba memodelkan Semesta pada waktu-waktu sebelumnya dan sebelumnya, sampai mereka tidak lagi terbukti akurat, mencegah kita menjelaskan momen yang paling menarik.
Inilah sebabnya mengapa Big Bang adalah salah satu misteri terbesar dalam kosmologi. Teori-teori seperti gravitasi kuantum telah muncul untuk mencoba menjelaskan kondisi di dekat Big Bang, tetapi tidak ada yang cukup seperti sekarang.
Memang, masalahnya bermula dari ambiguitas ketika seseorang mengatakan "alam semesta". Dalam hal ini, mereka mengacu pada alam semesta yang dapat diamati, yang sebenarnya berbentuk bola. Alam semesta yang dapat diamati memang jauh lebih kecil di dekat waktu Big Bang, dibandingkan dengan radiusnya sekarang.
Ini karena jari-jarinya sebenarnya tergantung pada faktor skala Alam Semesta * kita, yang berarti bahwa pada saat GR memperkirakan faktor skala menjadi nol, ia juga memprediksi ukuran alam semesta yang dapat diamati menjadi nol.
Jelas itu tidak mungkin terjadi, karena seperti yang telah kami jelaskan di atas, faktor skala seharusnya tidak mungkin menjadi nol. Namun, kita dapat mengatakan dengan keyakinan yang masuk akal bahwa alam semesta yang teramati kemungkinan adalah ukuran buah anggur pada satu titik, jika tidak lebih kecil (walaupun "jeruk bali" tampaknya pilihan yang sewenang-wenang untuk perbandingan. Saya tidak dapat menemukan kertas yang pertama kali menggunakan ini. analogi, jadi apa yang mereka maksud sebenarnya agak tidak jelas).
* Mengukur jarak sebenarnya sedikit rumit dalam kosmologi; dalam beberapa kasus, kami ingin berbicara tentang jarak atau gerakan benda sambil mengabaikan ekspansi Semesta. Untuk menyelamatkan Anda dari kebutuhan untuk belajar banyak terminologi, saya sekarang mempertimbangkan ekspansi Semesta ketika berbicara tentang ukuran alam semesta yang dapat diamati. Alam semesta yang dapat diamati juga tumbuh karena faktor-faktor selain ekspansi Semesta, yaitu cahaya dari galaksi yang semakin jauh mencapai kita.
sumber