Radius of Observable Universe

Obecnie, najlepszym wyliczeniem tego kiedy nastąpił Wielki Wybuch -

nie lubię zbytnio tego określenia, ponieważ nasuwa na myśl

jakąś eksplozję, a chodzi tak naprawdę o rozszerzanie się przestrzeni -

kiedy przestrzeń zaczęła się rozszerzać od początkowej osobliwości,

nasze najlepsze wyliczenie odnośnie tego kiedy nastąpiło to wydarzenie

wynosi około 13.7 miliardów lat i pomimo tego, ze jesteśmy przyzwyczajeni

do liczb liczonych w miliardach, szczególnie gdy mówimy o

dużych sumach pieniędzy i czegokolwiek innego, jest to niewyobrażalnie wielka ilość czasu.

Pozornie wydaje się czymś łatwym w zrozumieniu, ale tak naprawdę

nie jest. W przyszłych filmach, spróbuję

opowiedzieć o różnych skalach czasu, byś mógł naprawdę docenić

to, że nie jesteśmy w stanie objąć jak wiele czasu stanowi 13.7 miliarda lat.

Chcę również podkreślić, że podałem

najlepsze obecnie dostępne wyliczenie. W trakcie mojego

życia, gdy wiedziałem już o Wielkim Wybuchu

i gdy interesowało mnie jakie jest najlepsze dostępne wyliczenie,

ta liczba nieco się zmieniała, podejrzewam

że w przyszłości, może stać się nieco dokładniejsza

lub może się trochę jeszcze poprzesuwać.

Ale to jest nasze najlepsze przypuszczenie. Mając to za sobą

chciałbym pomyśleć o tym, co mówi nam ta liczba o rozmiarze

widzialnego Wszechświata.

Jeżeli więc ekspansja rozpoczęła się 13.7 miliardów lat temu...

i z tego co wiemy, nasz trójwymiarowy Wszechświat

znajdował się w jednym punkcie,

najwięcej czasu ile mogłaby zająć podróż dowolnemu fotonowi,

który właśnie do nas dociera...

(narysujemy tutaj oko...)

(powiedzmy, że tutaj znajduje się moje oko)

(dorysujemy rzęsy, o tak)

najwięcej ile mógł - tak więc, mamy jakiś foton światła,

który właśnie wpada do mojego oka, albo

właśnie wpada przez soczewkę teleskopu -

najdłużej ile mogła trwać jego podróż

to 13.7 miliardów lat.

Gdy więc patrzyliśmy na to przedstawienie

(pojawiło się jak sądzę 2 lub 3 filmy temu)

widzialnego wszechświata

które narysowałem - był to okrąg.

Był to ten okrąg.

Kiedy obserwujemy światło pochodzące z tych

odległych obiektów, to dociera ono do nas tutaj,

tutaj znajdujemy się my. Tutaj na tym przedstawieniu

jest miejsce, gdzie znajdował się ten odległy obiekt,

ale światło pochodzące z tego odległego obiektu dopiero teraz do nas dociera.

Zajęło mu 13.7 miliardów lat by do nas dotrzeć.

Teraz uwaga, staram się ostrożnie dobierać słowa,

ponieważ mówimy teraz o ogromnych dystansach

i gigantycznych skalach czasu... w trakcie których

przestrzeń sama w sobie się rozszerza. Zauważymy wkrótce,

że nie można powiedzieć, że ten tutaj obiekt -

niekoniecznie musi być...

to jest NIE

(Napiszę to wielkimi literami.)

Ten obiekt NIE znajduje się 13.7 miliardów lat świetlnych od nas!

Jeżeli zajmowalibyśmy się mniejszymi skalami czasu

czy też mniejszymi odległościami

to można by tak w przybliżeniu powiedzieć.

Rozszerzanie Wszechświata samo w sobie

nie uczyniłoby tak wielkiej różnicy.

Spróbuję rozjaśnić to jeszcze bardziej.

Chodzi mi o obiekt znajdujący się w tym miejscu,

możemy również mówić o współrzędnych tego miejsca w przestrzeni,

I te współrzędne w ...i w zasadzie powinienem powiedzieć:

"Współrzędne tego miejsca w czasoprzestrzeni."

ponieważ przyglądamy się mu w pewnym, konkretnym momencie.

Ale to położenie NIE znajduje się 13.7 miliardów lat świetlnych

od naszego położenia.

Jest parę powodów dlaczego tak sądzimy.

Po pierwsze, pomyśl.

To światło zostało wyemitowane 13.7 miliardów lat temu.

W momencie kiedy było wyemitowane, byliśmy znacznie bliżej tego położenia.

Ta współrzędna była znacznie bliżej tej.

To gdzie my znajdujemy się we Wszechświecie teraz

było znacznie bliżej tego punktu we Wszechświecie.

Kolejną rzeczą, które trzeba wziąć pod uwagę, w trakcie... narysuję to.

Powiedzmy, że... przeniesiemy się około 300 tysięcy lat

po ekspansji tej początkowej osobliwości.

Przesunęliśmy się właśnie 300 000 lat w historii

Wszechświata licząc od jego początku.

Będzie to około 300 000 lat

istnienia Wszechświata.

I na tym etapie... cóż po pierwsze

na tym etapie, rzeczy nie zaczęły się jeszcze różnicować

w żaden konkretny sposób.

Powiemy sobie o tym więcej, gdy będziemy mówić o

kosmicznym promieniowaniu tła,

na tym etapie Wszechświat

był bardzo równomiernie wypełniony

gorącą plazmą składającą się z wodoru.

Powiemy sobie o tym więcej ... ta plazma emitowała

promieniowanie mikrofalowe, o tym właśnie powiemy sobie więcej

w przyszłym filmie.

Teraz wróćmy jednak do dwóch punktów we wczesnym Wszechświecie.

W tym wczesnym Wszechświecie, załóżmy że mamy ten punkt

i mamy też

położenie w którym obecnie znajdujemy się my.

Nie narysuję go w środku.

Lepiej widać o co mi chodzi,

gdy ten punkt nie leży w centrum.

I powiedzmy, że w tym wczesnym etapie rozwoju Wszechświata

gdyby udało Ci sie dorwać jakąś linijkę,

która pozwoliłaby zmierzyć tą odległość.

dystans wynosiłby powiedzmy,

30 milionów lat świetlnych.

Powiedzmy sobie, że z tego punktu

purpurowy obiekt

wysyła foton. Być może w zakresie częstotliwości

promieniowania mikrofalowego, przekonamy się że właśnie

w tym zakresie następowała emisja promieniowania.

Niemniej jednak był to foton.

I ten foton podróżuje z prędkością światła!

Foton to JEST światło!

Foton sobie myśli "Spoko.

Mam tylko 30 milionów lat świetlnych do przebycia.

Mogło być gorzej. Dotrę tam na luzie za jakieś

30 milionów lat."

Teraz... pominę parę rzeczy.

Jest tu trochę skomplikowanej matematyki, a to co chcę zrobić

to tak naprawdę dać Ci pewne pojęcie o tym,

co tu się tak naprawdę dzieje.

Wyobraźmy sobie, że ten foton mówi do siebie:

"No to za jakieś 10 milionów lat powinienem być

gdzieś w tym położeniu."

"Powinienem pokonać jedną trzecią drogi."

Co się jednak dzieje w trakcie tych 10 milionów lat?

Cóż, w trakcie tych 10 milionów lat,

Wszechświat się trochę rozszerzył.

Mógł się być może nawet bardzo rozszerzyć.

Narysuję rozszerzony Wszechświat.

Po 10 milionach lat Wszechświat

może wyglądać właśnie tak.

(Naprawdę mógł być nawet większy od tego co narysowałem).

(Narysuję go tak.)

Po dziesięciu milionach lat,

Wszechświat mógł się całkiem nieźle rozszerzyć.

Teraz przesuwając się dziesięć milionów lat w przyszłość.

Patrząc z punktu widzenia kosmicznej skali czasu,

Wszechświat wciąż jest w powijakach.

Obecnie liczy sobie 13.7 miliardów lat.

Powiedzmy, że minęło 10 milionów lat.

Wszechświat się rozszerzył.

To jest położenie, gdzie się w tym momencie znajdujemy,

znajduje się teraz dopiero tutaj.

Położenie z którego foton był

początkowo wysłany będzie

się znajdowało tutaj.

Teraz foton mówi do siebie "No dobrze.

"Po dziesięciu milionach lat świetlnych [sic] dotrę

do tego miejsca."

Trochę tutaj przybliżam, pomijam,

i nie tłumaczę wielu rzeczy - chce tylko tak naprawdę wytłumaczyć tą jedną rzecz.

To położenie, gdzie proton dostanie się

po mniej więcej 10 milionach lat świetlnych drogi.

Znajduje się tutaj.

Cały Wszechświat się rozszerzył.

Wszystkie położenia się od siebie oddaliły.

Co się właśnie stało?

Wszechświat się rozszerzył.

Ten dystans wynosił 30 milionów lat świetlnych.

Teraz - wymyślam teraz jakieś przykładowe liczby -

nie znam dokładnych liczb - te liczby są jedynie po to by dać

Ci jakieś pojęcie o tym dlaczego... by dać jakąś intuicję

odnośnie tego co tutaj naprawdę się dzieje -

Ten dystans to nie jest już 30 milionów lat świetlnych.

Może to być 100 milionów.

To jest teraz powiedzmy 100 milionów lat świetlnych.

Wszechświat się rozszerza.

Przestrzeń się rozciąga.

Możesz sobie wyobrażać przestrzeń jako trampolinę

lub powierzchnię balona - którą się rozciąga.

Tak więc to jest położenie, gdzie światło znajduje się

Po dziesięciu milionach lat,

podróżowało przez 10 milionów lat,

ale przebyło znacznie większy dystans!

Przebyło - ten dystans może być

rzędu być może nawet 30 milionów lat świetlnych.

Nie korzystałem tutaj z żadnych dokładnych wyliczeń.

Ani nie użyłem matematyki by dowiedzieć się ile powinien dokładnie wynosić ten dystans.

No ale załóżmy, że przebył 30 milionów lat świetlnych.

I w zasadzie nie powinienem nawet próbować

zachowywać proporcji podczas rysowania dystansu który pokonał foton

i dystansu, który ma jeszcze do pokonania

ponieważ rozciąganie się Wszechświata nie będzie się

odbywało kompletnie liniowo. Przynajmniej gdy sam o tym myślę

to nie powinno rozciągać się liniowo.

Ale nie będę się przy tym

upierał.

Ale dystans, który przemierzył foton - być może

ten dystans tutaj wynosi teraz 20 milionów lat świetlnych

... ponieważ za każdym razem gdy pokona jakąś odległość,

ta przestrzeń, którą przemierzył jest rozciągana.

Jeżeli więc nawet podróżował przez 10 milionów lat,

przestrzeń którą pokonał to nie jest już tylko

10 milionów lat świetlnych.

Może być rozciągnięta nawet do 20 milionów lat świetlnych.

A przestrzeń, która została my do przemierzenia

to nie jest już tylko 20 milionów lat świetlnych.

Mogła się rozszerzyć nawet do 80 milionów lat świetlnych.

W tym momencie foton może się zwyczajnie wkurzyć.

Gdyby popatrzył na to z pozytywnej strony, mógłby pomyśleć

"Ale zasuwam! Dałem radę pokonać 20 milionów lat świetlnych

w ciągu 10 milionów lat!"

"Wygląda to jakbym zasuwał szybciej niż prędkość światła!"

W rzeczywistości tak nie jest, ponieważ współrzędne przestrzeni same w sobie

się rozszerzają.

Tak więc foton porusza się

z prędkością światła. Ale dystans, który tak naprawdę

pokonał w ciągu 10 milionów lat to więcej niż

10 milionów lat świetlnych.

Może to być 20 milionów lat świetlnych.

Nie możesz więc pomnożyć prędkości światła przez czas i otrzymać dokładnej odległości

gdy operujemy na tak wielkich, kosmologicznych skalach.

Szczególnie gdy poszczególne położenia same w sobie

oddalają się od siebie.

Możecie się teraz domyślić co będzie się działo dalej

Teraz foton sobie myśli "Dobra

muszę pokonać jeszcze 40 milionów lat świetlnych [sic] drogi

może wreszcie uda mi się tam dostać."

Ale tak naprawdę w ciągu następnych 40 milionów lat

uda mu się dostać tutaj.

Ponieważ tutaj jest 80 milionów lat świetlnych.

W rzeczywistości, po 40 milionach lat,

tak, więc kolejne 40 milionów lat mija...

Teraz znowu Wszechświat się rozszerzył

jeszcze bardziej!

Oszczędzę sobie rysowania całego Wszechświata,

ale miejsce skąd został wysłany foton

mogło się znajdować tutaj,

a nasza obecna pozycja tutaj.

To gdzie światłu udało się zawędrować w ciągu 10 milionów lat

to będzie gdzieś tutaj.

Teraz światło może się znajdować 40 milionach lat

gdzieś tutaj.

Teraz, ta odległość pomiędzy tymi dwoma punktami

gdy zaczynaliśmy wynosiła 10 milionów lat świetlnych,

później zwiększyła się do 20 milionów lat świetlnych

teraz może być rzędu - nie wiem...

może to być nawet miliard lat świetlnych!

I może ten dystans tutaj,

i w dalszym ciągu wymyślam te liczby,

jak teraz o tym myślę, to pewnie trochę przesadziłem z tą liczbą...

Powiedzmy, że jest to teraz 100 milionów lat świetlnych.

I teraz ten dystans może wynosić

na przykład 500 milionów lat świetlnych.

I może całkowity dystans pomiędzy dwoma punktami wynosi teraz miliard lat świetlnych.

Jak widzicie foton nie ma lekkiego życia.

W czasie gdy pokonuje coraz większą drogę, to patrząc wstecz

mówi "Wow! Zaledwie 50 milionów lat, a mi udało się pokonać 600 milionów lat świetlnych!"

"Niezły wynik."

Ale może się z drugiej strony zdenerwować, ponieważ to co

wydawało mu się 30 milionami lat świetlnych do pokonania

ciągle się rozciąga.

Ponieważ przestrzeń sama w sobie sie rozciąga.

Wracając do miejsca gdzie zaczęliśmy,

ten foton, który właśnie do nas dociera

i który podróżował przez powiedzmy 13.4 miliardów lat.

Tak, że dociera do nas właśnie w tej chwili. Przewinę teraz czas do przodu 13.4 miliardów lat

od tego punktu w czasie do teraźniejszości.

Jeżeli więc narysuje cały widzialny Wszechświat tutaj.

Ten tutaj punkt będzie miejscem skąd został wysłany.

My znajdujemy się tutaj.

Wyjaśnię jedną rzecz. Jeżeli rysuję cały widzialny Wszechświat,

centrum powinno znajdować się dokładnie w punkcie w którym znajdujemy się my.

Obserwujemy taki sam dystans z dowolnego kierunku.

Tak, więc lepiej jeżeli narysujemy to na środku.

Tak, więc to jest cały widzialny Wszechświat i foton został wysłany stąd.

13.4 miliardów lat temu. 300 000 lat [sic] po początkowym wybuchu.

I zmierza do nas.

Prawdę jest, że foton podróżował do nas 13.7 miliardów lat [sic].

Może się wobec tego wydawać nieco pokręcone, że ten obiekt wskutek rozszerzania Wszechświata

(według naszych najlepszych przybliżeń)

znajduje się 46 miliardów lat świetlnych od nas.

I żeby była jasność:

obiekt obecnie znajduje się 46 miliardów lat świetlnych od nas.

Gdy wykorzystamy światło do pomiaru odległości

dostajemy informację, że podróżowało do nas 13.7 miliardów lat.

Gdybyśmy mieli obecnie dostęp do linijki

ogromnej linijki potrafiącej mierzyć kosmiczne dystanse

to gdybyśmy przyłożyli ją do Wszechświata i zmierzyli ten dystans

wyszłoby nam, że obiekt jest od nas oddalony o 46 miliardów lat świetlnych.

By dać wam chociażby pewne pojęcie o czym mówimy

( chodzi o kosmiczne promieniowanie tła)

jak będziemy postrzegać ten punkt w przestrzeni?

Ten obiekt znajduje się 46 miliardów lat świetlnych od nas.

Foton potrzebował jednak tylko 13.7 [sic] miliardów lat by do nas dotrzeć.

Jak będzie wyglądał ten obiekt?

Możemy stwierdzić jak wygląda ten obiekt wyłącznie na podstawie

fotonów, które obecnie do nas docierają.

Zostały one wyemitowanie 13.4 miliardów lat temu.

Fotony zostały wyemitowane

przez bardzo jednorodną strukturę,

przez rozgrzaną do wysokiej temperatury plazmę składającą się z wodoru.

Będziemy więc obserwować jednorodną rozgrzaną mgłę

gorącej plazmy.

Niezróżnicowaną na poszczególne atomy, a tym bardziej na gwiazdy czy galaktyki.

Będziemy po prostu obserwować tą gorącą plazmę.

Informacje w postaci fotonów, które otrzymujemy mają 46 miliardów lat [sic].

Obecnie prawdopodobnie powstały w tym miejscu stabilne atomy oraz uformowały się planety, gwiazdy i galaktyki.

Jeżeli znajduje się tam teraz cywilizacja to kosmiczny astronom

obserwuje światło, które dochodzi do niego

wysłane teraz z naszego położenia [sic].

Nie będą widzieć nas, będą wiedzieć nasz stan

sprzed 13.4 miliardów lat. Będą obserwowali

nasz region przestrzeni w super prymitywnym stanie,

w czasie gdy zasadniczo była to rozgrzana do białości plazma.

Powiemy sobie o tym więcej w następnym filmie, ale pomyśl o tym.

Dowolny foton pochodzący z tamtego okresu czasu,

tak więc foton z dowolnego kierunku, który podróżował

przez 13.4 miliardów lat z dowolnego kierunku

będzie pochodził z tego prymitywnego stanu lub precyzyjniej

został wyemitowany w czasie gdy Wszechświat znajdował się

w tym prymitywnym stanie, gdy był po prostu wypełniony rozgrzaną do białości

plazmą, niezróżnicowaną na poszczególne cząstki masą.

Mam nadzieję, że da to pewną intuicję odnośnie tego

skąd pochodzi mikrofalowe kosmiczne promieniowanie tła.