A megfigyelhető világegyetem sugara | Az univerzum méretei | Kozmológia és csillagászat | Khan Academy

Készítette Sal Khan.

Nézd meg a következő leckét: https://hu.khanacademy.org/science/cosmology-and-astronomy/universe-scale-topic/big-bang-expansion-topic/v/correction-radius-of-observable-universe?utm_source=YT&utm_medium=Desc&utm_campaign=cosmologystronomy

Kihagytad az előző leckét? https://hu.khanacademy.org/science/cosmology-and-astronomy/universe-scale-topic/big-bang-expansion-topic/v/big-bang-introduction?utm_source=YT&utm_medium=Desc&utm_campaign=cosmologystronomy

Kozmológia és csillagászat a Khan Academyn: A föld hatalmas, de parányi a Naphoz képest (ami óriási). A Nap viszont nagyon kicsi a Naprendszerhez képest, ami pedig kicsi a következő csillaghoz mért távolsághoz képest. Tényleg, azt vajon már említettük, hogy a galaxisunkban több mint 100 milliárd csillag van (aminek az átmérője körülbelül 100 000 fényév), és a mi galaxisunk csak egyike a több százmilliárd galaxisnak, amelyek az univerzumban (ennek mérete lehet, hogy végtelen) megfigyelhetőek? Ne érezd magad kicsinek! Mi ettől csak szárnyalunk: a mindennapok stressze semmiség a hatalmas világegyetemhez képest, melynek részei vagyunk. Becsüld meg, hogy része vagy ennek a mérhetetlennek!

Mi a Khan Academy? A Khan Academy gyakorló feladatokat, oktatóvideókat és személyre szabott tanulási összesítő táblát kínál, ami lehetővé teszi, hogy a tanulók a saját tempójukban tanuljanak az iskolában és az iskolán kívül is. Matematikát, természettudományokat, programozást, történelmet, művészettörténetet, közgazdaságtant és még más tárgyakat is tanulhatsz nálunk. Matematikai mesterszint rendszerünk végigvezeti a diákokat az általános iskola első osztályától egészen a differenciál- és integrálszámításig modern, adaptív technológia segítségével, mely felméri az erősségeket és a hiányosságokat.

Küldetésünk, hogy bárki, bárhol világszínvonalú oktatásban részesülhessen.

Iratkozz fel a Khan Academy magyar csatornájára:
https://www.youtube.com/subscription_center?add_user=khanacademymagyar

A magyar fordítás az Akadémia Határok Nélkül Alapítvány (akademiahataroknelkul.hu) fordítócsapatának munkája.

Jelenlegi legjobb becslésünk arra,
hogy mikor volt az ősrobbanás, a „nagy bumm”

– ismétlem, nem nagyon szeretem ezt a kifejezést,

mert azt sugallja, hogy valamilyen robbanás volt,

pedig valójában ez valamifajta tágulása a térnek,

amikor a tér elkezdett egy szingularitásból
kiindulva tágulni –,

de a legjobb becslésünk szerint

13,7 milliárd évvel ezelőtt volt.
[13,8 a legújabb becslések szerint.]

És bár megszoktuk, hogy milliárd nagyságrendű
számokkal foglalkozunk

– főleg, ha nagy pénzösszegekről beszélünk,
vagy ilyesmi –,

ez egy hihetetlen időtartam.

Úgy látszik, mintha kezelhető lenne,
de valójában nem az.

A későbbi videókban pontosabban
fogok beszélni az időskáláról,

így majd valóban fel tudjuk fogni,
milyen hosszú,

vagy elkezdjük felfogni,
hogy nem tudjuk felfogni,

milyen hosszú 13,7 milliárd év.

És azt is szeretném hangsúlyozni, hogy ez
a jelenlegi legjobb becslésünk.

Még az én életemben is, még az én életemben is,

amikor már ténylegesen tudtam az ősrobbanásról,
amikor már odafigyeltem rá,

hogy mennyi a legjobb becslés,

változott ez a szám,

tehát gyanítom, hogy ez a szám a jövőben

még pontosabb lehet, vagy változhat egy kicsit.

De ez a legjobb becslésünk.

Ezt figyelembe véve szeretném,
ha elgondolkodnánk azon,

hogy mit árul el ez nekünk a megfigyelhető
világegyetem méretéről.

Tehát ha az egész tágulás 13,7 milliárd
évvel ezelőtt kezdődött,

13,7 milliárd évvel ezelőtt

minden, amit ismerünk a háromdimenziós
univerzumunkban,

egyetlen pont volt, akkor ez a leghosszabb idő,

ameddig egy olyan fényfoton
utazhatott, amelyik éppen most ér el minket.

Tehát mondjuk, ez itt az én szemem,

ez a szempillám, itt,

éppen most ér néhány fényfoton a szemembe,

vagy esetleg egy teleszkóp lencséjébe.

A leghosszabb idő, amióta ez utazhatott,

13,7 milliárd év,

13,7 milliárd évig utazhatott.

Tehát ha megnézzük ezt az ábrát

– ez azt hiszem, két vagy három
videóval ezelőtt volt

a megfigyelhető világegyetemről –,
amit rajzoltam, ez a kör volt,

és amikor erről a távoli objektumról jövő fényt nézzük,

ez a fény éppen most ér el minket,

mi itt vagyunk,

azt hiszem, itt volt az ábrán a távoli objektum,

és erről a távoli objektumról induló fény

éppen most ér el hozzánk,

ennek a fénynek 13,7 milliárd évbe telt
eljutni hozzánk.

Most hezitálok, hogy mit csináljak,

mert olyan hatalmas távolságokról beszélünk,

és olyan hatalmas időtartamokról beszélünk,

hatalmas időtartamokról, amelyek alatt maga a tér tágul,

meg fogjuk látni ebben a videóban,
hogy nem mondhatjuk,

hogy ez az objektum itt,... ez nem szükségszerű, ez nem,

nagybetűvel írom, ez NEM 13,7 milliárd
fényévre van tőlünk.

Ha kisebb időtartamról beszélnénk,

vagy kisebb távolságokról,

akkor mondhatnánk ezt közelítőleg,

magának az univerzumnak a tágulása
nem okozna akkora különbséget.

Hadd tegyem még világosabbá!

Egy objektumról beszélek itt,

de beszélhetnénk akár erről a pontról a térben,

valójában a térben és időben kellene
beszélnem erről a pontról,

mert egy bizonyos pillanatban nézzük.

De ez a pont nem 13,7 milliárd fényév távolságra van
a mi jelenlegi helyünktől.

Jó pár okunk van elgondolkodni ezen.

Először is gondoljunk arra, hogy ezt a fényt

13,7 milliárd évvel ezelőtt bocsátotta ki valami.

Amikor ez a a fény elindult,

akkor sokkal közelebb voltunk ehhez a ponthoz.

Ez a pont sokkal közelebb volt ehhez a ponthoz,

ahol most vagyunk az univerzumban,

sokkal közelebb volt ehhez a ponthoz
az univerzumban.

A másik dolog, amin el kell gondolkodnunk,

hogy ez – hadd rajzoljam le!

Mondjuk, menjünk 300 000 évvel későbbre,

mint amikor ez a szingularitás elkezdett tágulni,

tehát most 300 000 évnél tartunk
az univerzum történetében,

szóval nagyjából 300 000 évnél az univerzum életében.

Szerintem nézhetjük így.

Először is, ebben az időben még nem
különültek el érdemben a dolgok

úgy, mint most

– fogunk erről többet beszélni, amikor

a kozmikus mikrohullámú háttérsugárzásról
beszélünk –,

ekkor az univerzum

valamiféle szinte egyenletes, fehéren izzó
hidrogénplazma volt.

Majd fogunk erről beszélni,

ez mikrohullámokat bocsátott ki,

sokat fogunk erről beszélni a
következő videókban.

De csak gondoljunk két pontra ebben a
korai univerzumban!

Tehát ebben a korai univerzumban mondjuk,
van ez a pont,

és mondjuk legyen ez az a pont, ahol most vagyunk.

Ez az a pont, ahol most vagyunk.

Csak vázlatosan csinálom,
nem a középpontba teszem,

mert szerintem így könnyebb elképzelni,

ha nem a középpontban van.

És ha mondjuk az univerzumnak
ebben a nagyon korai állapotában

gyorsan fogtál volna néhány vonalzót,
és megmérted volna ezt a távolságot,

és ez 30 millió fényév lett volna.

És mondjuk ebben a pontban

ez a test itt
– rózsaszínnel rajzolom –,

ez a test kibocsát egy fotont,

talán a mikrohullámú frekvenciatartományban

– majd fogjuk látni,
hogy abban a tartományban bocsátotta ki –,

tehát kibocsát egy fotont.

Ez a foton fénysebességgel halad,
hiszen ez fény.

És a foton azt mondja: – Tudod, mit?

Csak 30 millió fényévet kell megtennem.

Nem túl rossz.

30 millió év múlva odaérek.

Leegyszerűsítve fogom csinálni,

sokkal bonyolultabb a matematikája,
mint ahogy itt csinálom,

de csak szemléltetni szeretném,

hogy mi történik itt.

Tehát mondjuk, ez a foton

azt mondja 10 millió év múlva,
nagyjából 10 millió év múlva:

– Körülbelül ebben a pontban kellene lennem,

a távolság harmadánál kellene lennem.

De mi történik ez alatt a 10 millió év alatt?

Nos, ez alatt a 10 millió év alatt

az univerzum tágult valamennyit,

az univerzum talán jócskán kitágult.

Hadd rajzoljam le a kitágult világegyetemet!

Tehát 10 millió év elteltével a világegyetem lehet,
hogy így néz ki,

sőt lehet, hogy még ennél is nagyobb,

ilyet rajzolok.

10 millió év alatt az univerzum

lehet, hogy jócskán kitágult.

Tehát 10 millió év a jövőbe,

a kozmológiai időskálán még szinte

a világegyetem gyerekkorában vagyunk,

hiszen 13,7 milliárd évről beszélünk.

Tehát mondjuk, 10 millió év,

10 millió év telik el.

A világegyetem kitágult.

Ez a pont, ahol ebben a pillanatban voltunk,

most már itt van.

Ez a pont, ahonnan a foton eredetileg elindult,

most itt lesz.

A foton azt mondja:

– Oké, 10 millió fényév után ide fogok jutni.

Közelítek, nagyon leegyszerűsítem,

csak azt szeretném, ha lenne elképzelésed.

Tehát ez a pont, ahová a foton kb. eljut

10 millió év alatt, körülbelül itt van.

Az egész univerzum kitágult,

az összes pont távolabb került egymástól.

Mi is történt itt?

Az univerzum kitágult,

ez a távolság, ami 30 millió fényév volt, most

– csak közelítő számokat mondok,

nem tudom a tényleges számokat,

ez valójában... ez tényleg csak azért,

hogy legyen elképzelésed,

igen, legyen elképzelésed arról,
hogy mi történik itt –,

ez a távolság most már nem 30 millió fényév,

lehet, hogy 100 millió,

tehát most már 100 millió fényévre
vannak egymástól.

A világegyetem tágul,

ezek a pontok,
a tér lényegében megnyúlik,

el tudod képzelni, olyan, mint egy trambulin,

vagy egy léggömb felszíne,

egyre jobban kifeszül.

És így ez a pont, ahol történetesen a fény van

10 millió év elteltével

– 10 millió évig utazott,

de sokkal nagyobb távolságra jutott –,

ez a távolság most nagyságrendileg...

talán nagyságrendileg 30 millió fényév.

Ez nem precíz matematikailag,

nem csináltam matematikai számításokat.

Tehát ez 30 millió fényév.

És igazából nem is kellene ugyanabban az irányban lennie,

mert a távolság, amit megtett, és a távolság,
amit meg kell tennie

– a tágulás miatt – nem fog teljesen egy egyenesbe esni.

Legalábbis ahogy én elképzelem,
nem kellene, úgy gondolom,

de nem állítom ezt erősen.

A megtett távolság, ez a távolság itt,
lehet 20 millió fényév,

mert odáig jutott.

Mindig, amikor megtett valamekkora távolságot,

a tér, amin áthaladt, kitágult.

Szóval még ha 10 millió évig is utazott,

a távolság, amelyet megtett,

már nem 10 millió fényév hosszúságú,

mostanra kitágult 20 millió fényévre.

És a távolság, amit még meg kell tennie,

már nem csak 20 millió fényév,

lehet, hogy most 80 millió fényév,

az most 80 millió fényév.

Így ez a foton lehet, hogy kezd frusztrálttá válni.

Van egy optimista nézőpont, hogy

„nahát, meg tudtam tenni 20 millió fényévet
10 millió év alatt,

úgy tűnik, gyorsabban mozgok, mint a fénysebesség!”

A valóság az, hogy nem, mert maguk a
térbeli koordináták húzódnak szét,

egyre ritkábbak lesznek.

Szóval a foton csak fénysebességgel mozog,

de a távolság, amit valójában megtesz

10 millió év alatt, több, mint
10 millió fényév,

ez 20 millió fényév.

Szóval nem lehet csak egyszerűen összeszorozni
a sebességet az idővel

ezen a kozmológiai skálán,
főleg, ha lényegében maguk a tér pontjai

– a koordináták távolsága –

távolodnak el lényegében egymástól.

Azt hiszem, látod, vagy esetleg látod,

merre tartunk.

Ez a foton azt mondja

– hadd írjam ezt le, ez 80 millió fényév –,

hogy további 40 millió év alatt talán elér ide.

De a valóság az, hogy 40 millió fényév,

bocsánat, 40 millió év múlva lehet,
hogy odaér

– mert ez 80 millió fényév –,

a valóság az, hogy 40 millió évvel később,

tehát ha további 40 millió év telik el,

az univerzum még jobban kitágul.

nem is rajzolom le az egész gömböt,

de a hely, ahonnan a foton elindult,

valahol itt lehet,

és a mi jelenlegi pozíciónk itt van.

10 millió év után a fény ide jutott,

és most, 40 millió év után

valahol itt van.

Tehát most ez a távolság,

ezen két pont közötti távolság,

amikor elkezdtük, akkor 10 millió fényév volt,

aztán 20 millió fényév lett,

és most lehet, hogy nagyságrendileg
– nem tudom –

egymilliárd fényév,

lehet, hogy most egymilliárd fényév.

És lehet, hogy ez a távolság

– csak találomra mondom ezeket a számokat,

ez valószínűleg túl nagy erre a pontra,

inkább talán ez most 100 millió fényév,

ez inkább 100 millió fényév –

és lehet, hogy most ez a távolság

– nem tudom – 500 millió fényév,

és lehet, hogy most az egész távolság a két pont között

egymilliárd fényév.

Tehát láthatod, hogy a foton egyre frusztráltabb lehet.

Megtesz egyre több távolságot,

hátranéz, és azt mondja:
– Nahát, csak 50 millió év telt el,

és megtettem 600 millió fényévet,

ez elég jó!

De csalódott is, mert azt gondolta,

hogy csak 30 millió fényév távolságot
kell megtennie,

de ez folyamatosan nő, mert a tér maga tágul.

Az igazság az – visszatérve az eredeti felvetéshez –,

hogy ez a foton, amelyik éppen most ért el hozzánk,

ez utazott..., mondjuk, 13,4 milliárd évig utazott,

és éppen most ért el hozzánk.

Hadd ugorjak 13,4 milliárd évet előre

ebből az időpontból a jelenbe!

Tehát ha megrajzolnám az egész
megfigyelhető univerzumot ide,

ez a pont, ahonnan a fotont kisugározta valami,
itt lesz,

mi pedig itt vagyunk.

És hadd tegyek valamit világossá!

Ha az egész megfigyelhető világegyetemet
rajzolom le,

akkor a középpontnak ott kell lennie,
ahol mi vagyunk,

mert ugyanakkora távolságot tudunk megfigyelni.

Hacsak nincs valami nagyon furcsán,

ugyanakkora távolságot tudunk megfigyelni
minden irányban,

úgyhogy tegyük is magunkat ide, középre.

Tehát ha ez lenne az egész megfigyelhető
világegyetem,

és a fotont 13,4 milliárd évvel ezelőtt
bocsátotta volna ki valami

– tehát 300 000 évvel a kezdeti
„nagy bumm” után –,

és éppen most ért ide,

akkor igaz, hogy ez a foton 13,7
milliárd évig utazott.

De ami kicsit őrületes ebben,
hogy ez az objektum,

mivel eltávolodtunk egymástól,
ez az objektum most

a legjobb becslésünk szerint,

ez az objektum 46 milliárd fényév távolságra
lesz tőlünk.

Nagyon világossá szeretném tenni.

Ez az objektum most 46 milliárd fényévre van tőlünk.

Ha csak a fényt akarjuk használni a megfigyeléséhez,

úgy tűnik, a fényévek alapján, hogy ez a fény

13,7 milliárd évig utazott,
hogy elérjen hozzánk,

a fény alapján ez az egyetlen lehetőségünk

a távolságról gondolkodni,

szóval esetleg 13,4, vagy mindegy...
– állandóan változtatgatom a tizedeket –

13,4 milliárd fényév távolságra van.

De a valóság az, hogy ha lenne most egy vonalzód,
egy fényév-vonalzód,

ez a tér annyira kitágult,

hogy ez most 46 milliárd fényév lenne.

És csak egy ötlet:

amikor a kozmikus mikrohullámú
háttérsugárzásról beszélünk,

hogy fog kinézni a térnek ez a pontja,

ez, ami valójában 46 milliárd fényév
távolságra van,

de a fotonnak csak 13,7 milliárd évig tartott,

hogy ideérjen?

Hogy fog ez kinézni?

Nos, amikor elmondjuk, hogy néz ki,

ezt a fotonok alapján mondjuk,
amelyek éppen most érnek el hozzánk.

Ezek a fotonok 13,4 milliárd évvel ezelőtt
indultak el,

tehát ezek azok a fotonok, amelyeket

ez a kezdetleges anyag bocsátott ki,

ez a fehéren izzó hidrogénplazma felhő.

Tehát ezt a fehéren izzó felhőt fogjuk látni,

ezt a fehéren izzó plazmát fogjuk látni,

fehéren izzik, differenciálatlan,

nem különül el valódi stabil atomokra,
még kevésbé csillagokra és galaxisokra,

de fehéren izzik.

Ezt a fehéren izzó plazmát fogjuk látni.

Az igazság az, hogy ma ez a pontja a térnek

46 milliárd fényévre van tőlünk,

valószínűleg elkülönült stabil atomokra,

csillagokra, bolygókra és galaxisokra.

És őszintén, ha ez a személy, ez a személy,

ha van most ott civilizáció,

és ők itt vannak, és megfigyelik azokat
a fotonokat,

amelyek innen indultak,

a térnek ebből a pontjából, ahol mi vagyunk,

akkor nem fognak látni minket,

azt fogják látni, ami 13,4 milliárd évvel ezelőtt volt itt,

nagyon kezdetleges állapotát fogják látni

a mi térségünknek, amikor

valójában csak fehéren izzó plazma volt itt.

Sokat fogunk beszélni erről a következő videóban.

De gondolkozz el erről!

Bármelyik foton, ami ebből az időszakból jön,

bármelyik irányból,
az 13,4 milliárd éven keresztül utazott

bármelyik irányból.

Ebből a kezdetleges állapotból jön,

vagyis akkor indult, amikor az univerzum

ebben a kezdetleges állapotában volt,

amikor csak ez a fehéren izzó plazma volt,
ez a differenciálatlan massza.

Remélem, ez segít elképzelni,

hogy honnan származik a kozmikus
mikrohullámú háttérsugárzás.