Thời đại của vũ trụ và sự giãn nở thời gian

Dựa trên kiến ​​thức và mô hình vũ trụ tiêu chuẩn, chúng tôi ước tính tuổi của vũ trụ là khoảng 13,7 tỷ năm tuổi.

Làm thế nào nhiều ý nghĩa để nói về thời đại của vũ trụ nói chung?

Chúng ta có thể quan sát sự giãn nở thời gian để chúng ta biết thời gian trôi qua khác nhau đối với người quan sát di chuyển ở các tốc độ khác nhau (sự giãn nở thời gian tương đối đặc biệt) hoặc nằm ở các khoảng cách khác nhau từ trung tâm của trường hấp dẫn mạnh (như được giải thích bởi thuyết tương đối rộng). Là tuổi ước tính của vũ trụ là một tài sản của vũ trụ hay của chúng ta là quan sát viên của nó?

Một người quan sát khác sẽ nhận thấy thời đại của vũ trụ sẽ khác đi? Các phần khác nhau của vũ trụ có độ tuổi khác nhau? Các nguyên tắc của thuyết tương đối đặc biệt thậm chí áp dụng khi suy nghĩ trên quy mô phổ quát?

Câu trả lời là sự giãn nở thời gian có ảnh hưởng đến thời gian mà một người quan sát trải qua kể từ vụ nổ lớn cho đến thời điểm hiện tại (vũ trụ học).

Tuy nhiên, có một nhóm các nhà quan sát đặc biệt nhất định gọi là các nhà quan sát hài hước, đây là những người quan sát mà Vũ trụ xuất hiện đẳng hướng. Ví dụ, chúng ta có thể nói Trái đất đang di chuyển với tốc độ khoảng 350 km / giây so với một người quan sát hài hước gần đó bằng cách đo sự dị thường trong nền vi sóng vũ trụ (thực tế nó gây ra hiện tượng dị thường tương đối lớn, những hình ảnh về CMB mà bạn nhìn thấy từ WMAP, vv là với anistropy này bao gồm).

Một đặc tính đặc biệt của một người quan sát hài hước trong Vũ trụ là họ tối đa hóa tuổi của Vũ trụ, tức là không người quan sát nào khác có thể trải nghiệm nhiều thời gian kể từ vụ nổ lớn hơn một người quan sát hài hước (trong trường hợp bạn hỏi không có người quan sát nào giảm thiểu thời gian kể từ đó các vụ nổ lớn). Khi chúng ta nói về thời đại của Vũ trụ, chúng ta đang nói về thời đại của Vũ trụ từ POV của một người quan sát hài hước.

Trong mô hình tiêu chuẩn, vũ trụ trông giống nhau cho tất cả các vị trí di chuyển trong khung nghỉ ngơi cục bộ. Điều này bao gồm tuổi rõ ràng của nó. Bạn có thể biết liệu bạn có ở trong khung nghỉ cục bộ hay không nếu sự mở rộng của các thiên hà xung quanh bạn đối xứng theo mọi hướng và nền vi sóng cũng giống nhau theo mọi hướng. Nói một cách đơn giản, bất kỳ nền văn minh nào trên bất kỳ thiên hà nào trong vũ trụ hữu hình đều sẽ đo cùng tuổi của vũ trụ mà chúng ta làm.

Tuy nhiên, nếu một số vật thể có thể di chuyển với tốc độ gần bằng tốc độ ánh sáng so với các khung nghỉ cục bộ của nó, nó sẽ thay đổi liên tục, trong một phần đáng kể tuổi của vũ trụ, sẽ có sự giãn nở thời gian tương đối và vật thể đó sẽ không già đi nhiều như phần còn lại của vũ trụ. Đó là, nếu có một chiếc đồng hồ trên tàu, nó sẽ ghi lại ít thời gian hơn. Tuy nhiên, vì làm điều này đòi hỏi phải tăng tốc liên tục và năng lượng lớn, không có hiện tượng tự nhiên nào chúng ta biết có thể trải nghiệm điều này.

Nếu một vật thể tăng tốc đến tốc độ ánh sáng và sau đó cắt động cơ của nó, thì do sự mở rộng của Hubble, nó sẽ di chuyển đến các vị trí có liên quan đến các thiên hà địa phương mới, nó không còn ở gần tốc độ ánh sáng và do đó sự giãn nở thời gian như nhìn thấy bởi các nhà quan sát địa phương giảm xuống. Các nhà vũ trụ học thường sử dụng các tọa độ mở rộng, mở rộng theo thời gian với quy mô toàn cầu, để thực hiện các phép tính. Khi mở rộng tọa độ, hiệu ứng này xuất hiện như một lực hư cấu (phát sinh từ sự biến đổi của hệ tọa độ) có tác dụng làm giảm vận tốc.