Měřítka ve vesmíru
Přihlásit se
Měřítka ve vesmíru (12/17) · 16:39

Poloměr pozorovatelného vesmíru Rozpínání vesmíru v praxi

V současnosti nejlepší odhad toho, kdy se odehrál velký třesk, a já tento výraz nemám moc rád, protože tak trochu říká, že šlo o nějaký druh výbuchu, ale ve skutečnosti je to rozpínání prostoru. Moment, kdy se prostor začal rozpínat ze singularity. Náš nejlepší odhad říká, že se to odehrálo před 13,7 miliardami let. Přestože jsme zvyklí zacházet s čísly v miliardách, zejména když mluvíme o velkých částkách peněz a bůh ví o čem, toto je nepředstavitelné množství času. Vypadá to jako něco, co je pochopitelné, ale opravdu to není. V dalších videích budu mluvit o časových osách, abyste mohli skutečně pochopit, nebo alespoň začali chápat, že nemůžeme chápat, jak dlouhá doba je 13,7 miliard let. A taky chci zdůraznit, že toto je nejlepší současný odhad. Dokonce i během mého života, kdy jsem věděl o velkém třesku a věnoval pozornost tomu, jaký byl nejlepší odhad, se toto číslo měnilo, takže tuším, že v budoucnosti se toto číslo může stát přesnějším nebo se ještě změní. Ale toto je náš nejlepší odhad. Teď se zamysleme nad tím, co nám to říká o velikosti pozorovatelného vesmíru. Pokud celé rozpínání začalo před 13,7 miliardami let, tak před těmito 13,7 miliardami let vše, co známe v našem trojrozměrném vesmíru, bylo v jediném bodě. Nejdelší dobu, jakou mohl jakýkoliv foton světla cestovat, aby se k nám teď dostal… Toto je mé oko a mé řasy. A nějaký foton světla právě dopadl do mého oka a nebo se možná dostává do čočky dalekohledu. Nejdelší doba, po jakou mohl cestovat, je 13,7 miliard let. Mohl putovat 13,7 miliard let. Takže když jsme se dívali na zobrazení, to bylo myslím o 2 nebo 3 videa dříve, pozorovatelného vesmíru, tak jsem nakreslil kruh. Když vidíme světlo přicházet z těchto vzdálených objektů, to světlo se dostává přímo k nám, tady jsme. Toto je myslím místo, kde v tom zobrazení byl ten vzdálený objekt. Ale světlo z tohoto vzdáleného objektu se k nám teprve dostává. A tomu světlu trvalo 13,7 miliard let, aby se k nám dostalo. S čím trochu váhám, protože mluvíme o tak velkých vzdálenostech a tak velkých časových úsecích, během nichž se roztahuje samotný prostor... V tomto videu uvidíme, že nemůžete říct, že tady ten objekt… Toto není… Napíšu to velkými písmeny. Toto není vzdálené 13,7 miliard světelných let. Když se bavíme o menších časových osách nebo menších vzdálenostech, mohli byste přibližně něco takového říct. Rozpínání vesmíru by neudělalo až tak velký rozdíl. Vyjasněme to ještě trochu. Mluvím o objektu tady, ale můžeme mluvit i o této souřadnici v prostoru. Vlastně bych měl říct: souřadnice v časoprostoru. Protože se na to díváme v určitém okamžiku. Tato souřadnice není vzdálená 13,7 miliard světelných let od naší souřadnice. Je pár důvodů, proč se nad tím zamyslet. Toto světlo bylo vyzářeno před 13,7 miliardami let. Když bylo vyzářeno, byli jsme této souřadnici mnohem blíže. Tato souřadnice byla mnohem blíže. To, kde se teď ve vesmíru nacházíme bylo tomuto bodu ve vesmíru mnohem blíže. Další věcí na zamyšlení je toto. Nakreslím to. Vraťme se do období 300 000 let po počáteční expanzi ze singularity. Teď se nacházíme jen 300 000 let po vzniku vesmíru. Toto je zhruba 300 000 let života vesmíru. Myslím, že se na to tak můžeme dívat. Nejprve: V té době se ještě věci žádným významným způsobem neodlišovaly. Budeme se o tom bavit více, až se budeme bavit o reliktním záření, ale v této době byla ve vesmíru téměř stejnoměrná rozžhavená plazma vodíku. Vyzařovala mikrovlnné záření a o tom se budeme bavit více v dalším videu. Ale pojďme se zamyslet nad dvěma body v tomto raném vesmíru. V tomto raném vesmíru máte tento bod a máte souřadnice, kde jsme teď my. Máte souřadnice, kde se teď nacházíme. Nebudu to dělat uprostřed. Protože myslím, že to je lehčí, když to není uprostřed. A řekněme, že ve velmi raném období vesmíru, pokud byste mohli okamžitě vzít pravítka a změřit to, naměřili byste, že tato vzdálenost je 30 milionů světelných let. A řekněme, že v tom momentě tady ten objekt… Udělám to purpurovou. Tady ten objekt vyzářil foton. Možná to bylo ve frekvenci mikrovlnného záření. A uvidíme, že to byla frekvence, s níž byl vyzářen. Ale vyzařuje foton. A ten foton putuje rychlostí světla! On je světlo! A tak si ten foton říká: „Hmm. Musím urazit jenom 30 milionů světelných let. To není tak hrozné. Dostanu se tam za 30 milionů let.“ Udělám to samostatně. Ta matematika je ve skutečnosti komplikovanější. Chci vám jenom dát představu o tom, co se tu děje. A ten foton si třeba říká: „Za zhruba 10 milionů let bych měl být u té souřadnice. Měl bych urazit asi 1/3 té vzdálenosti.“ Ale co se během těch 10 milionů let stane? Za těch 10 milionů let se vesmír o něco zvětší. Možná se zvětší o hodně. Nakreslím tento rozpínající se vesmír. Takže za 10 milionů let může vesmír vypadat nějak takhle. Vlastně možná bude ještě větší. Nakreslím to takhle. Za 10 milionů let se vesmír možná o pěkný kus zvětšil. Takže toto je o 10 milionů let později. Na kosmologické časové ose je však vesmír ještě ve svém raném dětství, protože se bavíme o 13,7 miliardách let. Takže řekněme, že uplynulo 10 milionů let. Vesmír se rozpíná. Tato souřadnice, kde jsme v současnosti, je teď až tam. Souřadnice, kde byl foton původně vyzářen, teď bude tam. A ten foton řekl: „Ok, za 10 milionů světelných let se dostanu sem.“ A já to dělám přibližně a velmi nespojitě. Opravdu vám chci dát jenom představu. Ta souřadnice, kam se zhruba foton dostane za 10 milionů let, je někde tady. Celý vesmír expandoval. Všechny souřadnice se vzdálily. Co se tady stalo? Vesmír expandoval. Vzdálenost, která byla 30 milionů světelných let, a teď dělám ta čísla jenom zhruba, neznám ta přesná, tak teď to je… Toto je skutečně jenom proto, abych vám dal představu proč a abyste měli tušení, co se odehrává. Tato vzdálenost už není 30 milionů světelných let. Možná je to 100 milionů. Takže toto je teď 100 milionů, 100 milionů světelných let od sebe. Vesmír se rozpíná. Prostor se rozšiřuje. Můžete si to představit jako trampolínu nebo povrch balónu. Ztenčuje se a rozpíná se. Takže tato souřadnice, kde je světlo po 10 milionech let, se rozšiřovala 10 milionů let, a tak světlo urazilo mnohem větší vzdálenost. Urazilo už asi 30 milionů světelných let. Ta čísla tu nejsou přesná. Nepočítal jsem to, abych na ně přišel. Ale podstatou je, že urazilo 30 milionů světelných let. A vlastně bych ani to ani neměl dělat ve stejném poměru. Uražená vzdálenost a vzdálenost, kterou musí urazit, protože se prostor rozpíná, nebudou v lineární závislosti. Alespoň když nad tím v duchu přemýšlím, tak by neměly být. Netvrdím to na 100 procent. Možná ta vzdálenost tady je teď 20 milionů světelných let. Protože pokaždé, když urazil nějakou vzdálenost, tak prostor, který překonal, se roztáhl. Takže i když putoval 10 milionů let, vzdálenost, kterou překonal, už teď není jenom 10 milionů světelných let. Teď se roztáhla na 20 milionů světelných let. A vzdálenost, kterou ještě musí urazit, už není jenom 20 milionů světelných let. Může to teď být 80 milionů světelných let. Je to teď 80 milionů světelných let. Takže tento foton může být frustrovaný. Ale může se na to podívat optimisticky: „Páni! Dokázal jsem urazit 20 milionů světelných let během jen 10 milionů let. Asi se pohybuji rychleji než světlo.“ Ve skutečnosti to tak však není, protože samotný prostor se rozpíná. Takže ten foton se prostě pohybuje rychlostí světla. Ale vzdálenost, kterou urazí za 10 milionů let, je větší než 10 milionů světelných let. Je to 20 milionů světelných let. Tak nemůžete jednoduše vynásobit rychlost časem v těchto kosmologických měřítkách. Zejména pokud se i ty samotné souřadnice pohybují jedna od druhé pryč. Možná vidíte, kam toto směřuje. Tento foton říká: „Ach, za dalších… – Napíšu to. Je to 80 milionů světelných let. – Za dalších 40 milionů světelných let se možná dostanu sem.“ Ale skutečnost je taková, že za 40 milionů let se možná dostane sem, protože to je 80 milionů světelných let. Ve skutečnosti po 40 milionech let… Takže uplyne dalších 40 milionů let. A náhle vesmír expandoval ještě víc. Vesmír expandoval ještě víc. Nebudu kreslit celou bublinu, ale místo, kde byl foton vyzářen, může být tady a naše současná pozice je tady. Místo, kam se světlo dostalo po 10 milionech let, je tady. A místo, kde je světlo po 40 milionech let, je někde tady. Vzdálenost mezi těmito dvěma body, když jsme začali, byla 10 milionů světelných let, pak 20 milionů světelných let. Teď je to možná, nevím, miliarda světelných let. Možná je to teď miliarda světelných let. A možná je tato vzdálenost… Jenom si tyto čísla vymýšlím, ve skutečnosti je to asi moc velké. Možná toto je teď 100 milionů světelných let. A tato vzdálenost může být, nevím, 500 milionů světelných let. Celková vzdálenost mezi těmito dvěma body by mohla být 1 miliarda světelných let. Takže jak můžete vidět, ten foton možná začíná být frustrovaný. Jak putuje dál a dál, podívá se zpátky a říká: „Páni, za pouhých 50 milionů let jsem zvládl urazit 600 milionů světelných let. To je dost dobré.“ Ale je frustrovaný, protože si myslel, že musí urazit vzdálenost 30 milionů světelných let. Ale ta vzdálenost se neustále natahuje, protože samotný prostor se roztahuje. Takže realita, abych se vrátil k původní myšlence, je taková, že tento foton, který se k nám právě dostává, putoval řekněme 13,4 miliard let. A právě teď se k nám dostává. Přesuňme se o 13,4 miliard let z této doby do současnosti. Takže když tady nakreslím celý viditelný vesmír, tak tento bod bude místem, kde byl vyzářen. My jsme tady. A ujasněme si tohle. Když kreslím celý pozorovatelný vesmír, jeho střed by měl být tam, kde jsme my. Protože pozorujeme stejnou vzdálenost, pokud se nestane něco mimořádného, stejnou vzdálenost v jakémkoli směru. Takže možná bychom se mohli umístit do středu. Toto je celý pozorovatelný vesmír. A foton byl vyzářen z tohoto místa před 13,4 miliardami let. Takže 300 000 lety po počátečním velkém třesku. A právě se dostává k nám. Ten foton putoval 13,4 miliardy let. Ale bláznivé na tom je, že tento objekt, protože se rozpínaly jeden pryč od druhého, tento objekt je teď, podle nejlepších odhadů, ve vzdálenosti 46 miliard světelných let od nás. A chci to udělat co nejjasnější. Tento objekt je teď 46 miliard světelných let daleko. Když pro jeho pozorování využijeme pouze světlo, vypadá to, pokud jde o světelné roky, že toto světlo k nám putovalo 13,7 miliardy let. To je jediný způsob, jak díky světlu přemýšlet o vzdálenosti. No možná je to 13,4… Neustále měním desetinné číslo. Možná je to 13,4 miliard světelných let daleko. Ale skutečnost je taková, že kdybyste měli v dnešní době pravítko, takové, co by měřilo světelné roky, tato hmota, prostor se roztáhl do takové míry, že toto je teď 46 miliard světelných let. Jenom naznačím, když mluvíme o reliktním záření, jak bude tento bod v prostoru vypadat? Toto místo je vzdálené 46 miliard světelných let, ale tento foton k nám letěl jen 13,7 miliard světelných let. Jak to bude vypadat? Když říkáme ‚vypadat‘, je to založeno na fotonech, které se k nám dostávají teď. Tyto fotony byly vyzářeny před 13,4 miliardami roků. Takže tyto fotony jsou fotony, které byly vyzářeny z této primitivní struktury, z doběla rozpáleného oblaku vodíkové plazmy. Takže to, co uvidíme v tomto doběla rozžhaveném oblaku… Uvidíme tento druh doběla rozpálené plazmy. Doběla rozžhavená, nediferencovaná, nerozlišená na pořádné stabilní atomy, tím méně pak hvězdy a galaxie. Uvidíme tuto doběla rozžhavenou plazmu. Realita je taková, že toto místo ve vesmíru, které je daleko 46 miliard let., je pravděpodobně rozdělené na stabilní atomy a hvězdy, planety a galaxie. A pokud je tam právě teď civilizace a oni tam sedí a pozorují fotony, které jsou vyzářené z naší pozice, z místa, kde se právě teď nacházíme, neuvidí nás. Uvidí, jak jsme vypadali před 13,4 miliardami let. Uvidí velice primitivní stav naší oblasti ve vesmíru, kdy nebyla ničím více než doběla rozžhavenou plazmou. Budeme se o tom bavit v příštím videu, ale zamyslete se nad tím. Jakýkoli foton, který pochází z tohoto období, který putoval 13,4 miliardy let z jakéhokoli směru, bude pocházet z tohoto nerozvinutého stavu. Byl vyzářen, když byl vesmír v tomto nerozvinutém stavu, když byl pouhou doběla rozžhavenou plazmou, stejnoměrnou hmotou. Snad vám to dá představu o tom, odkud pochází reliktní záření.
video