Zaman semesta dan pelebaran waktu

Mengingat pengetahuan kami dan model kosmologis standar, kami memperkirakan bahwa usia alam semesta adalah sekitar 13,7 miliar tahun.

Seberapa masuk akal untuk berbicara tentang usia alam semesta secara keseluruhan?

Kita dapat mengamati pelebaran waktu sehingga kita tahu waktu berlalu secara berbeda untuk pengamat yang bergerak dengan kecepatan berbeda (pelebaran waktu relativistik khusus) atau terletak pada jarak yang berbeda dari pusat medan gravitasi yang kuat (seperti yang dijelaskan oleh relativitas umum). Apakah perkiraan usia alam semesta adalah milik alam semesta atau kita sebagai pengamatnya?

Akankah pengamat yang berbeda memandang usia alam semesta berbeda? Apakah berbagai bagian jagad raya memiliki umur yang berbeda? Apakah prinsip relativitas khusus bahkan berlaku ketika berpikir dalam skala universal?

Jawabannya adalah ya pelebaran waktu tidak mempengaruhi berapa banyak waktu yang dialami pengamat sejak ledakan besar hingga saat ini (kosmologis).

Namun ada satu set pengamat khusus yang disebut pengamat yang datang, ini adalah pengamat di mana Semesta tampak isotropik. Sebagai contoh kita dapat mengatakan bahwa Bumi bergerak sekitar 350 km / s relatif terhadap pengamat terdekat dengan mengukur anistropi dalam latar belakang gelombang mikro kosmik (pada kenyataannya ia menyebabkan anistropi yang relatif besar, gambar-gambar CMB yang Anda lihat dari WMAP, dll dengan anistropi ini diperhitungkan).

Salah satu sifat khusus dari pengamat yang bergerak di Alam Semesta adalah bahwa mereka memaksimalkan usia Alam Semesta, yaitu tidak ada pengamat lain yang dapat mengalami lebih banyak waktu sejak ledakan besar daripada pengamat yang bergerak (jika Anda bertanya tidak ada pengamat yang meminimalkan waktu sejak Ledakan Besar). Ketika kita berbicara tentang zaman Alam Semesta, kita membicarakan tentang umur Alam Semesta dari populasi pengamat yang datang.

Dalam model standar, alam semesta terlihat sama untuk semua lokasi yang bergerak dalam kerangka istirahat lokal. Ini termasuk usia yang jelas. Anda dapat mengetahui apakah Anda berada dalam kerangka istirahat lokal jika ekspansi galaksi di sekitar Anda simetris di semua arah dan latar belakang gelombang mikro juga sama di semua arah. Sederhananya, setiap peradaban di galaksi mana pun di alam semesta yang terlihat akan mengukur usia yang sama dengan alam semesta yang kita lakukan.

Namun, jika beberapa objek berhasil bergerak hampir dengan kecepatan cahaya relatif terhadap kerangka istirahat lokalnya, yang akan terus berubah, untuk sebagian kecil dari usia alam semesta, akan ada pelebaran waktu relativistik dan objek itu akan tidak menua sebanyak sisa alam semesta. Artinya, jika ada jam di atas pesawat, itu akan mencatat lebih sedikit waktu yang berlalu. Namun, karena melakukan ini memerlukan akselerasi dan energi yang besar secara terus-menerus, tidak ada fenomena alam yang kita ketahui dapat mengalami hal ini.

Jika suatu objek berakselerasi ke kecepatan cahaya dan kemudian memotong mesinnya, maka karena ekspansi Hubble, ia akan berpindah ke lokasi-lokasi di mana relatif terhadap galaksi-galaksi lokal baru, ia tidak lagi mendekati kecepatan cahaya dan karenanya pelebaran waktu sebagai terlihat oleh pengamat lokal turun. Ahli kosmologi biasanya menggunakan koordinat yang diperluas, yang berkembang seiring waktu dengan skala global, untuk melakukan perhitungan. Dalam memperluas koordinat efek ini muncul sebagai kekuatan fiktif (timbul dari transformasi sistem koordinat) yang bertindak untuk meredam kecepatan.