Expansão do espaço em termos leigos

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Até agora, entendi que a expansão do espaço não deve ser entendida como estrelas se afastando ainda mais pelo espaço. Há algo mais fundamental - por exemplo, você não pode simplesmente medir a velocidade, nem dizer onde está o centro do universo (o ponto médio da expansão). Bem, algumas pessoas inteligentes me fizeram saber a resposta que é "Simples, óbvia, pura e errada" a "Não tenho idéia do que é".

Existe um recurso / método que permita a um leigo entender como pensar em distorções do espaço como sua expansão; visualizar e entender o conceito corretamente e sem simplificações errôneas ; entendê-lo antes de tentar se aprofundar nos detalhes subjacentes da física?

SF.
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Eu vi um bom exemplo que mostrava uma folha 2D cheia de pontos uniformes que se estendiam nas duas direções. Quando você alinha as folhas em qualquer ponto, parece que todos os pontos estão se afastando daquele que você escolheu para alinhá-los.
ChrisF
... também, se tudo, inclusive todos os nossos dispositivos de medição se expandirem na mesma velocidade, como podemos determinar o fato de que está se expandindo? : D
SF.

Respostas:

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Basicamente, se duas partículas forem colocadas sem nenhuma outra interação entre elas , a distância entre elas aumentará.

Imagine viver na superfície de um balão que está sendo explodido. Seu tamanho permanece fixo, porque você é mais ou menos rígido, mas os itens não anexados a você se afastam ainda mais. Sua régua, outro corpo rígido, permanece fixa em tamanho (embora possa dobrar para acomodar a nova curvatura - isso não é tão importante). Mas duas réguas (que não estão presas uma à outra) se afastam ainda mais.

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... também, se tudo, inclusive todos os nossos dispositivos de medição se expandirem na mesma velocidade, como podemos determinar o fato de que está se expandindo? : D

No início, isso parece verdade, porém há outras forças em jogo aqui. Nossos dispositivos de medição são mantidos juntos por interações eletromagnéticas, e a força delas não muda. Portanto, o dispositivo de medição se mantém unido.

Imagine dois átomos distantes. Quando o espaço se expande, a distância entre os dois átomos aumenta. No entanto, o tamanho 1 do átomo não - isso é determinado pelo equilíbrio eletrostático (e considerações da mecânica quântica), e isso permanece inalterado. Mesmo que o átomo fosse esticado, ele se recuperaria.

Isso é dimensionado para dispositivos de medição, para que eles também não sejam distorcidos. De fato, a expansão do espaço só realmente faz sentido quando você olha para galáxias - elas estão bem distantes (quando não estão no mesmo super aglomerado) e não têm interações mantendo uma distância de equilíbrio entre elas.

1. Qualquer que seja o análogo mais próximo, precisamos "dimensionar" os átomos; por exemplo, a área que contém 99% da densidade de carga; ou o enésimo raio de Bohr.

Manishearth
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Relacionados resposta a Physics.SE que também é seu ;-)
do Waffle louco Amendoim
A principal coisa que eu não gosto na analogia do balão é que ela requer uma mudança topológica no pensamento, olhando para um objeto tridimensional mudando tridimensionalmente, mas discutindo o que um observador bidimensional veria
Jeremy
@Jeremy certeza, mas é difícil explicar como as métricas podem mudar e tudo para um leigo, os trabalhos coisa balão :)
Manishearth
Não tenho certeza, sim, a maioria dos leigos não está acostumada com a mudança topológica no pensamento e a considera em três dimensões. Eles vêem isso sendo explodido e tudo se afastando do centro do balão.
Jeremy
Hum. Vou tentar melhorar isso mais tarde, mas não estou realmente convencido de que haja algo que possa ser melhorado sem perder o tom de leigo.
Manishearth 26/03
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Uma boa analogia que mostra que a expansão não tem centro é uma de uma folha 2D coberta com pontos uniformes - representando as galáxias onde a que está no centro somos nós:

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À medida que o universo se expande, os pontos (galáxias) ficam mais distantes um do outro:

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Agora, se você sobrepuser as imagens futuras e atuais alinhadas na galáxia central (nós), poderá ver que todas as outras galáxias parecem estar se afastando de nós e que quanto mais distantes elas são, mais rápido parecem recuar:

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No entanto, se você alinhar em qualquer outra galáxia na imagem, pode ver que todas as outras galáxias parecem estar se afastando delas:

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Como não há dois pontos que podem ser o centro do universo, podemos apenas concluir que não há centro para o universo.

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ChrisF
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