Hace aproximadamente un siglo, los científicos lucharon por reconciliar lo que parecía contrario a la teoría de la relatividad general Albert Einstein.
Publicado en 1915. Años y ya ha sido ampliamente aceptado físicos y matemáticos mundiales, la teoría supone que el universo es estático, inmutable, inquieto e inmutable. En resumen, Einstein creía que hoy el tamaño y la forma del universo eran, más o menos del mismo tamaño y una forma que siempre ha sido.
Pero cuando los astrónomos miraron el cielo nocturno en galaxias distantes con poderosos telescopios, vieron indicios de que el universo era cualquier cosa menos eso. Estas nuevas observaciones han propuesto lo contrario, que se expande.
Los científicos pronto se dieron cuenta de que la teoría de Einstein en realidad no dijo que el universo tenía que ser estático; La teoría podría apoyar el universo que se propaga. De hecho, utilizando las mismas herramientas matemáticas proporcionadas por la teoría de Einstein, los científicos han creado nuevos modelos que mostraron que el universo, de hecho, es dinámico y en evolución.
Pasé décadas tratando de comprender la relatividad general, incluido mi trabajo actual como profesores físicos profesores en este tema. Sé que la idea de la idea del universo para sentirse intimidante, y parte del desafío es superar su intuición natural sobre cómo funcionan las cosas. Por ejemplo, es difícil imaginar algo grande ya que el universo no es central, pero la física dice que es realidad.
El universo aumenta a diario. Espacio entre la galaxia
Primero, definamos lo que se entiende por "expansión". En la tierra, "extender" significa que algo crece. Y en términos del universo, es cierto, de alguna manera. La extensión también puede significar "todo está lejos de nosotros", lo que también es cierto en términos del universo. Cargue el telescopio en galaxias distantes y todos parecen ser arrastrados de nosotros.
Además, son más distantes, más rápido que parece moverse. Estas galaxias parecen permanecer el uno del otro. Por lo tanto, es más preciso decir que todo en el espacio se vuelve más distante que cualquier otra cosa, todo a la vez.
Esta idea es sutil pero crítica. Es fácil pensar en crear el universo, como la explosión de fuegos artificiales: comience con un Big Bang, y luego todas las galaxias en el espacio vuelan en todas las instrucciones desde un punto central.
Pero esa analogía no es correcta. No solo eso significaba que la expansión del universo comenzó desde un lugar, y eso no, sino que también sugiere que las galaxias que se mueven son, lo cual no es completamente cierto.
No hay tanta galaxia que se muevan entre sí: es espacio entre las galaxias, el tejido del universo en sí, siempre se está expandiendo a medida que pasa el tiempo. En otras palabras, estas no son realmente galaxias que se mueven a través del universo; Es más que el universo mismo lleva aún más a medida que se extiende.
La analogía habitual es imaginar cómo apuñalar algunos puntos en la superficie del globo. Mientras fuma el aire en el globo, se extiende. Dado que los puntos están atascados en la superficie del globo, se encienden. Aunque pueden parecer moverse, los puntos en realidad permanecen exactamente donde los pones, y la distancia entre ellos se vuelve más simplemente debido a la propagación de globos.
Es el espacio entre los puntos que crecen. NASA / JPL-CALTech, CC
Ahora piensas en los puntos como una galaxia y un globo como la tela del universo y comienzas a obtener una imagen.
Desafortunadamente, aunque esa analogía es un buen comienzo, ni siquiera obtiene los detalles.
Cuarta dimensión
Importante para cualquier analogía es la comprensión de sus limitaciones. Algunos defectos son obvios: el globo es lo suficientemente pequeño como para caber en tu mano, no tan universo. Otro defecto es más sutil. Ballon tiene dos partes: su piso de látex y su interior.
Estas dos partes de los globos se describen de manera diferente en el lenguaje de las matemáticas. La superficie del globo es bidimensional. Si lo ha pasado, podría avanzar, atrás, a la izquierda o a la derecha, pero no puede moverse hacia arriba o hacia abajo sin dejar la superficie.
Ahora podría sonar como si estuviéramos nombrando cuatro direcciones, hacia adelante, hacia atrás, izquierda y derecha, pero estos son solo movimientos a lo largo de dos caminos básicos: página a un lado y frente. Esto es lo que hace una superficie bidimensional: longitud y ancho.
El interior del globo, por otro lado, es tridimensional, por lo que podría moverse libremente en cualquier dirección, incluida la longitud hacia arriba o hacia abajo, el ancho y la altura.
Aquí hay un desastre. En lo que pensamos como un "centro" del globo es un punto en algún lugar de su interior, en el espacio aéreo debajo de la superficie.
Pero en esta analogía, el universo es más como la superficie del látex globo. El interior del aire de Balon no tiene colega en nuestro universo, por lo que no podemos usar esa parte de la analogía, solo problemas de superficie.
¿Tratando de entender cómo funciona el universo? Comience considerando el globo. Kristopher_k / istock a través de Getty Images Plus
Entonces preguntas: "¿Dónde está el centro del universo?" es un poco como preguntar: "¿Dónde está el centro de la superficie de Balon?" Simplemente no es una cosa. Puedes viajar en la superficie del globo en cualquier dirección, tanto como quieras, y nunca llegarás al lugar donde podrías llamar a su centro porque nunca dejarías la superficie.
De la misma manera que puedes viajar en cualquier dirección del universo y nunca encontrarás su centro porque, similar a la superficie del globo, simplemente no lo tiene.
Parte de la razón puede ser tan difícil de entender es por la forma en que el universo se describe en el lenguaje de las matemáticas. La superficie del globo tiene dos dimensiones, y el interior del globo tiene tres, pero el universo existe en cuatro dimensiones. Porque no se trata solo de cómo las cosas se mueven en el espacio, sino cómo se mueven en el tiempo.
Nuestro cerebro está conectado para pensar en el espacio y el tiempo por separado. Pero en el universo se entrelazan en una tela, llamada "espacio-tiempo". Esa unificación cambia la forma en que el universo funciona en relación con lo que nuestra intuición espera.
Y esta explicación incluso comienza a responder la pregunta de cómo se puede ampliar algo por un período indefinido: los científicos continúan desconcertando lo que se propagan los poderes de esta difusión.
Así que pregunto sobre el Centro del Universo, enfrentamos los límites de nuestra intuición. La respuesta que encontramos, todo, se extiende por todas partes, todo a la vez, simplifica cuán extraña y hermosa es nuestro universo.
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