Diameter alam semesta saya yang dapat diamati adalah 90 miliar diukur dalam jarak yang tepat. Tapi bukankah kuantitas relatif dalam teori Relativitas? Bisakah seorang pengamat bergerak dengan kecepatan yang berbeda dari saya mengukur diameter yang berbeda untuk Alam Semesta yang dapat diamati?
Jawaban:
Jika pengamat selalu bergerak dengan kecepatan tinggi, maka ya, ia akan mengukur nilai yang berbeda dari Anda. Tetapi jika dia berakselerasi ke kecepatan tinggi sekarang, Anda akan mendapatkan hasil yang sama.
Alasannya adalah bahwa jari-jari Alam Semesta yang dapat diobservasi didefinisikan sebagai jarak yang dimiliki cahaya sejak Big Bang, dan itu tidak tergantung pada kecepatan sesaat Anda.
Namun, jika seorang pengamat mulai bergerak pada, katakanlah, 0,866 kali kecepatan cahaya ketika Semesta dilahirkan, maka dalam kerangka referensi pengamat itu, Semesta hanya akan menjadi 1/2 usia yang diukur oleh Anda, yaitu 6,9 Gyr. Pada usia ini, jari-jari alam semesta yang teramati hanya ~ 39 Gly, yaitu ~ 0,8 kali dari nilai sekarang.
Perhatikan bahwa agar hasil ini tepat, pengamat harus perlahan-lahan mempercepat. Alasannya adalah bahwa dalam Semesta yang mengembang, kecepatan yang diberikan "aneh". masalah di sekitarnya akan berkurang secara perlahan, karena sistem koordinat yang mengembang mengembang bersama Semesta. Sebagai contoh, seorang pengamat memulai dengan pada saat latar belakang gelombang mikro kosmik dirilis 380.000 tahun setelah Big Bang, hanya akan bergerak pada 80 km / detik hari ini jika ia tidak terus mempercepat.
Jika pengamat itu pandai, dia mungkin akan menyadari bahwa dia tidak hidup di alam semesta asimetris di mana semua materi tampak berputar mendekati kecepatan cahaya, tetapi bahwa Semesta cukup isotropik, tetapi Dia entah bagaimana memperoleh kecepatan tinggi dengan memperhatikan segala hal lainnya. Maka akan mungkin untuk menyimpulkan usia "sejati" Semesta.
Apa yang akan dilihat pengamat jika mereka bergerak dengan kecepatan cahaya yang hampir? Mereka akan melihat jarak di sepanjang arah gerakan tampak lebih pendek, tetapi tegak lurus dengan jarak arah itu akan tampak normal (mis. Sama dengan pengamat dalam bingkai yang tidak bergerak). " Non-bergerak ", katamu dengan marah. "Semua gerak itu relatif. Bagaimana bisa ada kerangka yang tidak bergerak?" Nah, ada bingkai khusus yang relatif terhadap rata-rata semua massa di alam semesta yang terlihat dan dalam bingkai ini, Radiasi Latar Belakang Microwave seragam untuk semua arah di langit. Ini adalah bingkai alami yang tidak bergerak (dan tidak berputar) untuk melakukan kosmologi yang disebut bingkai comoving.
Sekarang kembali ke bingkai bergerak. Di sana, seseorang mengamati semua galaksi terdekat ke arah gerakan sebagai berubah warna dan semua galaksi terdekat di belakang sebagai tergeser merah. Oleh karena itu, Hukum Hubble akan menjadi fungsi arah dan akan cukup rumit kecuali seseorang membuat semua koreksi relativistik yang sesuai. Jika para pengamat tidak mengetahui relativitas, dan langsung saja memperbaiki Hukum Hubble sesuai dengan kecepatan terukur dan pengukuran jarak bebas kecepatan, mereka akan menyimpulkan bahwa alam semesta berbentuk seperti ellipsoid oblate (terlalu pendek dalam 1 arah dan mengoreksi yang lain) 2 arah, dari sudut pandang kami). Tetapi, pada kenyataannya, bagi mereka itu sebenarnya adalah bentuk itu dan mereka sebenarnya dapat melakukan perjalanan lebih cepat antara bintang-bintang dan galaksi-galaksi di arah 1 itu daripada yang kita dapat (setidaknya dalam arah ke depan mereka). Tentu saja,
Mereka juga akan mengamati Latar Belakang Microwave yang sedikit lebih hangat di satu arah dan lebih dingin di arah yang berlawanan dan 2,7K di lingkaran di antara keduanya. Jika mereka tahu relativitas, mereka akan memahami mengapa ini dan mengapa kepadatan galaksi lebih tinggi dalam satu dimensi dan mengapa Hukum Hubble begitu rumit. Tapi ya, alam semesta mereka akan, dalam arti sebenarnya, lebih kecil (dalam satu dimensi) dari kita.
Galaksi-galaksi memang memiliki beberapa gerakan dalam bingkai comoving dan ini disebut kecepatan aneh. Bima Sakti ditarik ke arah galaksi Andromeda dengan kecepatan sekitar 50 km / detik dan seluruh Grup Lokal ditarik ke arah Virgo Cluster (pusat Supercluster Lokal) dengan kecepatan 100 - 200 km / s. Galaksi di Virgo Cluster memiliki dispersi kecepatan 700 km / s, sehingga beberapa bergerak sekitar dua kali lipatnya. Dan wilayah besar di sekitar bergerak pada ~ 500 km / s karena superclusters pada jarak yang jauh. Tapi, karena kecepatan aneh ini cenderung bertambah hingga kurang dari 2.000 km / dt, tidak ada ras alien yang akan berada pada kecepatan relativistik kecuali mereka berada di pesawat ruang angkasa dari rancangan mereka sendiri.
Satu lagi masalah. Pada skala waktu satu miliar tahun atau beberapa, bingkai bergerak ini akan pindah ke lokasi di ruang yang bergerak pada kecepatan yang sama dan karenanya mereka akan bergabung dengan kerangka tidak bergerak (tetapi meluas). Jadi, perlahan alam semesta oblate mereka berubah menjadi bulat, kecuali mereka memiliki cara untuk terus mempercepat.