Mở rộng không gian theo thuật ngữ giáo dân

Cho đến nay tôi đã hiểu việc mở rộng không gian không thể hiểu được khi các ngôi sao trôi xa hơn trong không gian. Có một cái gì đó cơ bản hơn - ví dụ, bạn không thể đơn giản đo tốc độ của nó, cũng không thể biết trung tâm của vũ trụ (trung điểm của sự giãn nở) ở đâu. Chà, một số người thông minh đã cho tôi biết câu trả lời là "Đơn giản, rõ ràng, gọn gàng và sai" thành "Tôi không biết nó là gì".

Có tài nguyên / phương pháp nào cho phép giáo dân hiểu cách suy nghĩ về sự biến dạng của không gian như sự mở rộng của nó không; để hình dung và hiểu khái niệm một cách chính xác và không có sự đơn giản hóa sai lầm ; hiểu nó trước khi cố gắng đi sâu vào chi tiết cơ bản của vật lý?

Về cơ bản, nếu hai hạt được đặt mà không có tương tác nào khác giữa chúng , khoảng cách giữa chúng sẽ tăng lên.

Hãy tưởng tượng sống trên bề mặt của một quả bóng đang được thổi lên. Kích thước của bạn vẫn cố định, bởi vì bạn ít nhiều cứng nhắc, nhưng các vật phẩm không gắn liền với bạn sẽ di chuyển xa hơn. Thước đo của bạn, một cơ thể cứng nhắc khác, vẫn giữ nguyên kích thước (mặc dù nó có thể uốn cong để phù hợp với độ cong mới - điều này không quá quan trọng). Nhưng hai người cai trị (không gắn bó với nhau) di chuyển xa hơn.

... Ngoài ra, nếu mọi thứ, bao gồm tất cả các thiết bị đo lường của chúng tôi mở rộng với cùng tốc độ, làm thế nào chúng tôi có thể xác định thực tế nó đang mở rộng? : D

Ban đầu điều này có vẻ đúng, tuy nhiên có những lực lượng khác đang chơi ở đây. Các thiết bị đo lường của chúng tôi được tổ chức với nhau bằng các tương tác điện từ và sức mạnh của chúng sẽ không thay đổi. Vì vậy, thiết bị đo sẽ giữ chính nó với nhau.

Hãy tưởng tượng hai nguyên tử ở xa. Khi không gian mở rộng, khoảng cách giữa hai nguyên tử tăng lên. Tuy nhiên, kích thước ¹ của nguyên tử không - điều này được xác định bởi trạng thái cân bằng tĩnh điện (và cân nhắc cơ học lượng tử), và điều này vẫn không bị ảnh hưởng. Ngay cả khi nguyên tử được kéo dài, nó sẽ hồi phục.

Điều này quy mô lên đến các thiết bị đo lường, vì vậy chúng cũng không bị biến dạng. Thật vậy, sự giãn nở của không gian chỉ thực sự có ý nghĩa khi bạn nhìn vào các thiên hà - chúng ở khá xa (khi không ở cùng một siêu sao) và chúng không có bất kỳ tương tác nào duy trì khoảng cách cân bằng giữa chúng.

^{1. Dù tương tự gần nhất, chúng ta phải "kích thước" cho các nguyên tử; ví dụ khu vực chứa 99% mật độ điện tích; hoặc bán kính Bohr thứ n.}

Một sự tương tự tốt cho thấy sự giãn nở không có trung tâm là một trong những tấm 2D được phủ các chấm đồng nhất - đại diện cho các thiên hà nơi một thiên hà ở giữa là chúng ta:

Khi vũ trụ mở rộng các chấm (các thiên hà) càng ngày càng xa nhau:

Bây giờ nếu bạn phủ lên các hình ảnh trong tương lai và hiện tại xếp hàng trên thiên hà trung tâm (chúng ta), bạn có thể thấy rằng tất cả các thiên hà khác dường như đang di chuyển ra xa chúng ta, và càng xa thì chúng càng xuất hiện nhanh hơn:

Tuy nhiên, nếu bạn xếp hàng trên bất kỳ thiên hà nào khác trong hình ảnh, bạn có thể thấy rằng tất cả các thiên hà khác dường như đang di chuyển ra xa chúng:

Vì không có hai điểm có thể là trung tâm của vũ trụ, chúng ta chỉ có thể kết luận rằng không có trung tâm nào trong vũ trụ.

Nguồn hình ảnh