Jedan od osnovnih zakona fizike, koje je Ajnštajn postavio pre više od 100 godina, jeste da postoji krajnja brzine, preko koje ništa ne može da se kreće. Brzina svetlosti. Ta maksimalna brzina, 299.792.458 m/s, je brzina kojom sve čestice bez mase putuju kroz vakuum svemira. Ako imaju masu, mogu se samo približiti (ali nikada dostići) tu brzinu. Maksimala brzina kretanje kroz sredinu koja nije vakum, manja je od brzine svetlosti u vakumu.

Kako onda možemo da vidimo objekte u našem univerzumu, koji su nastali nešto posle Velikog praskom pre nekih 13,8 milijardi godina, a koji su udaljeni do 46 milijardi svetlosnih godina od nas? Kako su uspeli da se za 13 milijardi godina udalje 46 miljardi svetlosnih godina, kao da su putovali brzinom koja skoro 4 puta veća od brzina svetlosti?

Moramo se vratiti malo u prošlost. Pre Ajnštajna, gravitacija je bila njutnovski pojam. Prema Njutnu, prostor i vreme su bili apsolutni, a ne relativni entiteti. Gravitaciona sila privlačenja između bilo koje dve mase morala je da se širi beskrajno brzo, umesto da je ograničena brzinom svetlosti.

1

Slika 1. Rezultati Eddingtonove ekspedicije 1919. godine pokazali su, konačno, da je Opšta teorija relativnosti objasnila savijanje svetlosti zvezde oko masivnih objekata, skidajući sa trona njuntonovsku sliku statičnog i pravilnog prostora. Ovo je bila prva posmatračka potvrda Ajnštajnove opšte relativnosti. Posmatrači su zvezdu videli ne na njenom mestu na nebu, nego pomerenu. Ilustracija iz dnevne štampe 1919. god.

Kao što su dokazi jasno pokazali, Ajnštajnova opšta teorija relativnost govori nam da je prostor zakrivljen masom i energijom a taj zakrivljeni prostor određuje kretanje mase i energije. Ova nova konceptualizacija gravitacije i samog tkanja prostora i vremena donela je sa sobom još jedno otkriće: činjenica da tkanje Univerzuma, iako je svuda popunjeno približno jednakim količinama materije i energije, ne može biti statično i nepromenljivo. Detaljnije uz odgovarajuće ilustracije smo o tome pisali u dva članka Novi način vizualizacije opšte teorije ralitivnosti: ovde i ovde.

Umesto toga, kako su posmatranja još 1920-ih počela definitivno da pokazuju, postojala je sistematska veza između udaljenosti objekta od nas i pomeranju svetla tih objekata ka crvenom delu spektra. Time je otkriveno širenje vasione[1]. Naravno, nezavisno od širenja, galaksije se kreću jedna u odnosu na drugu, ali brzinama reda stotinu ili hiljada km/s. Npr. Mlečni put se kreće brzinom od oko 600 km/s, zajedno sa klasterom u kome se nalazi ka Velikom atraktoru (o tome ćemo pisati u nekom od narednih članaka). Ipak, kada gledamo crvene pomake udaljenih galaksija, oni odgovaraju mnogo mnogo većim brzinama udaljavanja.

2

Slika 2. Odnos daljine/crvenog pomaka (brzine udaljavanja), najudaljenijih objekta, njihovih supernova tipa Ia, koje služe kao reperi. Podaci snažno favorizuju svemir koji se ubrzano širi. Obratite pažnju da y-osa sadrži brzine koje su veće od brzine svetlosti. Ovaj dijagrarm ne govori celu priču o tome šta se zapravo dešava sa svemirom koji se širi.

Astronomi su brzo shvatili da se udaljenje galaksije ne kreću tim velikim brzinama udaljavanja, nego da se samo tkanje svemira širi, noseći sa sobom galaksije. Kao recimo suvo grožđe u testu koje raste. Dok testo raste grožđe se pomera, ali ne u odnosu na testo. Tako da se ni galaksije ne pomeraju u odnosu na prostor, osim kretanja pod dejstvom lokalnih gravitacionih uticaja.

Udaljene galaksije emituju svetlost svojih zvezda, koju mi vidimo tek kada svetlost stigne do naših očiju posle dugog putovanja kroz univerzum. Ali ne Njutnov univerzum, nego kroz Ajnštajnov univerzum koji se širi.

https://www.youtube.com/watch?v=3OiSoptcEDs 

Jutjub video sa animacijom koja nam prikazuje kako dolazi do pomaka talasne dužine svetlosti ka crvenom delu spektra. Obratite pažnju da svetlost udaljene galaksije ne prelazi rastojanje između dve galaksije u trenutku polaska svetlosti, ni rastojanje koje je na kraju putovanja, nego veće.

Prve zvezde i galaksije nastale su nekoliko stotina miliona godina posle Velikog praska (u međuvremenu inflacija je bila završena), tako da njihova svetlost koju sada mi vidimo u dubokoj infracrvenoj svetlosti, krenula je ka nama kao ultraljubičasta svetlost. Šta toliki pomeraj boje (frekvencije) svetlosti znači? Šta kaže računica? Kaže da se te galaksije udaljavaju od nas znatno većom od brzine svetlosti. Ali da se nalazimo u toj udaljenoj galaksiji, videli bismo da se galaksija ne kreće nadsvetlosnom brzinom nego nekom uobičajenom brzinom od 1% brzine svetlosti ili manje.

Sam prostor se širi, i to čini ogromnu većinu crvenog pomaka koji vidimo. A prostor se ne širi nekom konkretnom brzinom; širi se brzinom po jedinici udaljenosti: vrlo različitom vrstom brzine. Kada vidite brojeve poput 67 km/s/Mpc ili 73 km/s/Mpc (dve najčešće vrednosti koje su astronomi izmerili), to su brzine (u km/s) po jedinici udaljenosti Mpc (Mega parsek je oko 3,3 miliona svetlosnih godina).

Ograničenje „ništa se ne može kretati brže od svetlosti“ odnosi se samo na kretanje mase kroz svemir. Brzina kojom se sam prostor širi - brzina po jedinici udaljenosti - nema ogrančenje maksimalne vrednosti!

Iako je od Velikog praska prošlo 13,8 milijardi godina, zbog nadsvetlosne brzine širenja univerzuma možemo da posmatramo svetlost objekata koji su od nas udaljeni 46,1 milijardu svetlosnih godina. Što znači da je prečnik vidljive vasione oko 92 miljiarde svetlosnih godina. Detaljnjije o veličini vasione možete pročitati ovde. Iz nadsvetlosnog širenja prostora teoretski fizičari su došli na ideju nadsvetlosnog pogona. Lokalno širenje i skupljanje prostora koje bi pomeralo mehur prostora u kome bi bio vlastiti inercioni sistem unutar koga se nalazi brod koji stoji i nije izložen silama ubrazanja niti ograničenjima maksimalne brzine materije. Više o tome ovde.

[1] Zašto se vasiona širi? Sve beži od Čak Norisa.

Izvori:

http://www.astro.ucla.edu/~wright/sne_cosmology.html 

https://www.forbes.com/sites/startswithabang/2016/06/10/can-the-universe-expand-faster-than-the-speed-of-light/?sh=79f19ce53605

https://www.forbes.com/sites/startswithabang/2020/06/12/ask-ethan-how-does-the-fabric-of-spacetime-expand-faster-than-the-speed-of-light/?sh=5fd561703b5f

 


VRT FIZIKE: Gde se svemir širi?

Širenje svemira - šta se širi



Komentari  

dragant
+3 #7 dragant 18-03-2021 07:52
@Neđo Tako je, svakog dana nebeski objekti na rubu vidljive vasione nestaju iz našeg vidokruga. Ako se trend širenja vasione nastavi, u dalekoj budućnosti, ako bude nekoga, ostaće samo predanje o drugim galaksijama.
Neđo
+3 #6 Neđo 17-03-2021 15:05
Zar se iz ovoga ne bi moglo zakljuciti da kad budemo otkrili dovoljan broj galaksija na samom obodu vidljivog univerzuma (13,7 milijardi SG udaljenosti), da ce iste poceti da nestaju jedna po jedna iz naseg vidokruga?
Ljubomir
0 #5 Ljubomir 17-03-2021 02:37
-
- Ako postoje i frekvencije iznad ultraljubicaste , onda nema crvenog pomaka.
-
Siniša
+2 #4 Siniša 15-03-2021 17:07
Kada bi naše Sunce, počela privlačiti neka ,,crna rupa'', onda bi se protok vremena, sve više usporavao za nas. Nama bi tada izgledalo, da se širenje svemira sve više ubrzava, ali, to bi bilo samo relativno. Prostor se kreće brzinom svetlosti, dok se nama čini, pod uticajem sažimajućih masa, i usporenja protoka vremena za nas, da se prostor s ,,oboda'' galaksija i svemira, širi većom brzinom, od brzine svetlosti. To je relativistički efekat. Masa se ne može svesti na nultu zapreminu-to je samo matematički model. Pri urušavanju neke zvezde, materija se te zvezde urušava brzinom svetlosti, vreme se na trenutak zaustavlja, ali pod uticajem inercije, materija probija barijeru prostor-vremena , nastavljajući svoje kretanje, s promenjenim ,,strelom'' vremena. Vreme, iza horizonta događaja, unutar supermasivne ,,crne rupe'', bilo koje galaksije, protiče sa obrnutom ,,strelom'' vremena, u odnosu na materiju, koja kruži oko pomenute ,,rupe''. Tako izgleda naš razapeti svemir. Kada se supermasivna ,,crna rupa'' nađe pod uticajem, još masivnije ,,rupe'', onda se ,,cedi'' deo njene mase. Tako nastaju kvazari, a od njih obične galaksije. Naš se svemir nalazi unutar Beskraja. Tamo postoje samo vibracije i svetlost. Vreme protiče munjevito, ali nema prostornog kretanja, jer Beskraj nema granice, te se nema u šta širiti. Beskraj, koji je stanje i postojanje, ili Svepostanje. Pri tetičko-antitet ičkom kretanju pojma, pojmove ne smemo protivstavljati po vrednosnom sistemu, već isključivo po merilu strukture. S jedne strane, naš se svemir maksimalno sažima, na nivou masa, a s druge se strane maksimalno širi, na nivou praznine, odnosno, prostora. Elektron, kada mu predamo dovoljno energije, nastavlja svoje kretanje, s promenjenom ,,strelom'' vremena, kada probije barijeru prostor-vremena . Nama to izgleda, kao anihilacija. Mislimo da elektronu prilazi pozitron, i poništavaju se. Pozitron, je taj isti elektron, s promenjenom ,,strelom vremena''. Ali, mi to iz naše ravni,vidimo obrnuto.
dragant
+5 #3 dragant 15-03-2021 10:34
Uočimo formiranje neke galaksije. Njenim nastankom svetlost je krenula ka našoj galaksiji i Zemlji. Svetlost nastanka te galaksije stiže do nas i mi (da smo tada postojali) bi je videli. Prolaze milioni i milijarde godina, galaksija se udaljava od nas. Sa Zemlje se i dalje svo to vreme vidi ta galaksija koja je sve dalja i dalja. Svetlosti treba sve više vremena da stigne do nas, ali stiže, nema prekida. Nama stiže brzinom svetlosti, zbog međusobne brzine udaljavanja, cena je pomeraj u crveni pomak. Ali, sa većim međusobnim rastojanjem, većim prostorom između, međusobna brzina udaljavanja je sve veća, dok jednog trenutka ne bude veća od brzine svetlosti. Od tog trenutka svetlost od udaljene galaksije više nikada neće stići do nas. Jer je svetlost udaljene galaksiej zarobljena u delu prostora koji odlazi od nas brzinom većom od brzine svetlosti (Na neki način, slično crnoj rupi, kada masa preraste granicu, brzina svetlosti nije dovoljna da izbegne dejstvo mase). Zbog toga nastaje Efekat crnog noćnog neba. Pročitajte ovde: https://www.astronomija.org.rs/nauka/fizika/14727-paradoks-nocnog-neba
Siniša
+1 #2 Siniša 15-03-2021 09:52
Bojim se, da naučnici nisu ništa shvatili. Nema veće brzine, od brzine svetlosti. Nije tačno, da se prostor širi većom brzinom, od brzine svetlosti. Suština je u tome, da vreme protiče neuporedivo brže, između galaksija i na ,,obodu'' svemira, dakle, tamo, gde su gravitacioni uticaji masa najmanji. Govorim, o dramatičnom rastu talasne frekvencije, samog prostora, kada je on slabo izložen uticaju masa. Prostor,odnosno , vakuum se širi, ili pada, brzinom svetlosti, ali njegovo vreme protiče neuporedivo brže, od protoka vremena, oko centara neke mase. Vreme je relativno. Kada bi stvorili neku letelicu, sa 20 x uvećanom frekvencijom oscilovanja, onda bi vreme za tu letelicu proticalo 20 x brže, u odnosu na naš referentni sistem. Ako bi se ta letelica kretala 900 km/h u svom sistemu, nama bi izgledalo, u našem referentnom sistemu, kao da se kreće 18000 km/h. Ako bi stvorili takav kosmički brod, s komorom, koja bi bila zaštićena od promene frekvencije, onda bi posada u toj komori posle 1 minuta, mogla biti u orbiti, oko druge zvezde, pod uslovom, da se ostatak broda izloži dramatičnom uvećanju frekvencije. Brod bi dramatično ostario, i prevalio ogromno rastojanje, dok bi posada u komori ostarila 1 minut, baš kao i ljudi na Zemlji. Ostvaruje se, na taj način, manipulacija trenutnog putovanja. Možda prostor-vreme, doživljavam na naučno-fantasti čan način, ali priznajte, ovako je uzbudljivije.
Vladimir Kerleta 2
+1 #1 Vladimir Kerleta 2 14-03-2021 12:39
Meni samo nije jasno kod ovog koncepta kako mi uopste vidimo svetlost zvezda galaksija koje od nas beze brzinom vecom od brzine svetlosti. Osim ako ih ne gledamo uiz trenutka pre nego sto su pocele da beze. Ali onda ne bi bideli ni crveni pomak. S druge strane ako postoji sirenje prostora ono mora da bude brze od svetlosti, jer ako bi bilo sporije osujetileabi ga gravitacina polja izmedju jata.

Dodaj komentar


Sigurnosni kod
Osveži