[Al_Ganonim]

Hej Astromirki,

Widzę że coraz więcej piszecie o tym, że gwiazda już wybuchła, tylko jej światło jeszcze do nas nie dotarło. Albo że widzimy obraz galaktyki sprzed 65 milionów lat. To nie jest do końca tak. Stwierdzenie, że "patrząc w kosmos patrzymy w przeszłość" jest romantycznym chwytem marketingowym, którego używa się w popularyzacji spłycając istotę rzeczy. Zapraszam do niedzielnego odcinka #astronomiaodkuchni, najbardziej poczytnego tagu o astronomii na mikroblogu, w którym mówię jak jest ( ͡° ͜ʖ ͡°).

Cały temat można zamknąć w jednym zdaniu: Informacja nie może poruszać się z prędkością większą od prędkości światła w próżni, a prędkość światła w próżni jest skończona. Wszechświat opisywany przez Ogólną i Szczególną Teorię Względności jest czterowymiarową czasoprzestrzenią, w której znajduje się materia i energia. Jakiekolwiek zmiany materii, energii lub geometrii czasoprzestrzeni mogą być nośnikiem informacji. Z tego powodu, nie mogą poruszać się z prędkościami większymi od prędkości światła w swoim otoczeniu. Informacja o płynięciu czasu, który jest jednym ze składników czasoprzestrzeni, też porusza się z prędkością światła. To znaczy, że nie istnieje coś takiego jak czas absolutny albo uniwersalny układ odniesienia.

Przyjęło się mówić, że jeśli patrzymy na galaktykę Andromedy, widzimy ją taką, jaką była 2.5 miliona lat temu. Brzmi to logicznie, skoro jest oddalona o 2.5 miliona lat świetlnych, czyli światło wysłane z tej Galaktyki potrzebuje 2.5 miliona lat, żeby do nas dolecieć. Byłoby to w porządku, gdyby nie fakt, że używana tu logika posługuje się czasem absolutnym. Owszem, od czasu emisji światła z Andromedy upłynęło 2.5 miliona lat, ale tylko i wyłącznie dla obserwatora znajdującego się w Andromedzie.

Ogólna i Szczególna Teoria Względności mazasadniczy problem z fotonami. Einstein potrafił opisać niemal wszystko we Wszechświecie używając niezależnych od siebie obserwatorów, którzy poruszają się z prędkością inną niż c. Z próbą podpięcia obserwatora do lecącego fotonu, cały opis bierze w łeb: Wszechświat staje się nieskończenie krótki, czas przestaje istnieć, czasoprzestrzeń staje się niemal jednowymiarową kreską i w ogóle jest źle. Słowem: nie da się patrzeć na Wszechświat będąc fotonem. Fotony same z siebie nie "potrzebują czasu, żeby gdzieś dotrzeć". Jak to robią fotony? W tej chwili nie potrafimy odpowiedzieć na to pytanie. Spokojnie, nasi najlepsi ludzie pracują nad tym problemem ;).

Skutki tego są dramatyczne. Jeśli informacja przechodzi z obserwatora do obserwatora wyłącznie z prędkością światła, a prędkość światła jest skończona, to każdy obserwator we Wszechświecie ma swój własny odbiór rzeczywistości. Jeśli widzimy światło Andromedy, to widzimy ją taką, jaka ona istnieje w tym momencie. Dla nas. Tak, mamy świadomość, że światło potrzebowało 2.5 miliona lat na pokonanie dystansu dzielącego nas od Andromedy, ale musimy pamiętać, że to było 2.5 miliona lat dla kogoś znajdującego się w Andromedzie, a nie dla nas. Można nawet stwierdzić, że rzeczywistość Andromedy potrzebowała 2.5 miliona lat, żeby do nas dotrzeć i stać się naszą rzeczywistością w naszym czasie.

Inny przykład to wybuch Betelgezy. Czy Betelgeza już wybuchła? Dla nas na Ziemi nie. Dla obserwatora stojącego obok Betelgezy - kto wie. Czy dla nas wybuch już nastąpił, tylko informacja jeszcze nie zdążyła przelecieć (dzieli nas 640 lat świetlnych)? Nie. Wybuch, dla obserwatora na Ziemi, nastąpi w chwili gdy pierwsze światło z wybuchu Betelgezy dotrze na Ziemię.

Patrząc na nocne niebo widzimy Wszechświat taki jaki jest w tym momencie dla obserwatora na Ziemi. Te odległe gwiazdy i galaktyki istnieją w tym momencie, bo ten moment ma miejsce tu na Ziemi. Nasza wyobraźnia sięga Betelgezy i możemy ją sobie wyobrazić teraz wybuchającą i wyobrażamy sobie te fotony, które lecą ponad 600 lat na Ziemię, ale to jest wyłącznie wyobrażenie. W dodatku błędne. W rzeczywistości nie możemy wyprzedzić fotonów, które ograniczają prędkość rozchodzenia się informacji.

Ktoś może sobie wyobrazić dwóch obserwatorów: jeden na Marsie, drugi na Ziemi. Dajmy na to, że Mars znajduje się pomiędzy Ziemią i Betelgezą. Betelgeza wybuchnie i to obserwator na Marsie pierwszy dostrzeże eksplozję. Czy to nie znaczy, że obserwator na Ziemi widzi wybuch z opóźnieniem? Oczywiście! Ale to nie znaczy, że dla obserwatora na Ziemi Betelgeza wybuchła wcześniej, niż doleciała do niego informacja o wybuchu. Żeby tak było, to obserwator z Marsa musiałby zarejestrować wybuch, polecieć na Ziemię z prędkością większą od prędkości światła i powiedzieć o wybuchu obserwatorowi na Ziemi. A to jest niemożliwe. Dopiero po zarejestrowaniu wybuchu obydwaj obserwatorzy mogą porównać swoje wyniki i powiedzieć, że dla tego na Marsie wybuch nastąpił wcześniej. Będzie to wyłącznie potwierdzeniem tezy, że prędkość światła jest skończona, a informacja propaguje się z prędkością światła.

Na koniec łamacz głowy: jeśli teraz widzimy galaktyki, które wysłały do nas światło miliardy lat temu (względem obserwatorów w tych galaktykach) i dla nas jest to obecną rzeczywistością, to co ze światłem wyemitowanym tuż po... Wielkim Wybuchu? Pal sześć światło. Sama informacja, w dowolnym kształcie, będzie nośnikiem rzeczywistości. Jeśli widzimy, że 13.6 miliarda lat świetlnych od nas jest ściana neutralnego wodoru (rejonizacja, 380 tysięcy lat po Wielkim Wybuchu), to znaczy że ona dla nas teraz tam jest. Po prostu to, że miało miejsce 13.6 miliarda lat temu, a co znajduje się (używając odpowiedniego dla nas ukłądu współrzędnych) 13.6 miliardów lat świetlnych stąd, dla nas dzieje się w tym momencie. Jeśli 13.7 miliarda lat świetlnych od nas następuje Wielki Wybuch, to znaczy, że dla nas on teraz trwa. Nie tu, nie w galaktyce obok, ale 13.7 miliarda lat świetlnych od nas. Wielki Wybuch wciąż trwa. Miłego wieczoru!


Jako obrazek dodałem wizualizację tego, co teoretycznie się działo we Wszechświecie "w przeszłości"... A co się dzieje dla nas w tej chwili ;).

------------------------------------------------------
Takie rzeczy tylko w #astronomiaodkuchni ( ͡° ͜ʖ ͡°)ﾉ⌐■-■
Poza tym: #kosmos #ciekawostki i może #betelgeza

[balrog84]

@KEjAf: Fajny model. Pozwól, że przy okazji zadam swoje pytanie, w oparciu o ten model. Załóżmy, że w miastach tych stoją zegary (identyczne), wskazują tę samą godzinę. Autostradę trochę zasypało śniegiem i samochody jeżdżą ciut wolniej - powiedzmy że podróż zajmuje 1 godz i 6min, w samochodach też zamontowano zegary, które w momencie gdy spadł śnieg, zaczęły odmierzać czas. Z Betelgezy do Ziemi rusza takie auto, zegar w mieście i

[KEjAf]

@balrog84: wydaje mi się że zegar w aucie pokazałby ten sam czas co dwa pozostałe ale tak na prawdę auta nia mają zegarów więc nie da się tego stwierdzić (bo to takie fotony, prawo zabrania umieszkania zegarków na fotonach).

Wydaje mi się że rozumiem o co Ci chodzi - w modelu z miastami i samochodami nie zachodzi dylatacja czasu. I być może (nie potrafię tego powiedzieć, nie wiem) ze względu

[Al_Ganonim]

Nie spodziewałem się takiego szerokiego odzewu. Będę musiał zrobić rachunek sumienia.

Możemy obie wyobrazić, że obok Betelgezy stoi sobie obserwator, dla niego gwiazdy już wybuchła, a do nas informacja jeszcze leci. Gdyby Betelgeza i Ziemia nie poruszały się względem siebie i znajdowały się w jednym układzie odniesienia, to taki obraz byłby prawdziwy. Można by wykonać cięcie czasoprzestrzeni w jednej chwili czasowej i połączyć Ziemię oraz wybuch gwiazdy w czasie t_0, a następnie wymagać od informacji by dotarła w skończonym czasie z gwiazdy do Ziemi. W tym sensie zgadzam się z zarzutami z komentarzy. ( @Theia )

Nie możemy jednak wymagać, by wszystko we Wszechświecie podpięte było pod jeden układ odniesienia. Różni obserwatorzy poruszają się w różny sposób, posiadając tym samym różne układy odniesienia, w których płynie różny czas. Poruszając się względnie innego obserwatora nasze wydarzenia mogą być znajdować się w przyszłości dla tego innego obserwatora.

[copperfield]

Tyktak

[HalEmmerich]

@Al_Ganonim: Co będzie jeśli dodamy trzeciego obserwatora w równej odległości od Ziemi i Betelgezy? Ziemianie i Betelgezianie wysyłają w naszym kierunku sygnał, powiedzmy promień lasera - czerwony -> Betelgeza nie wybuchła, zielony -> Betelgeza wybuchła.
W pewnym momencie Betelgeza wybucha, Betelgezianie zaczynają wysyłać sygnał zielony (lub, z pewnych względów, przestają wysyłać jakikolwiek). Z perspektywy trzeciego obserwatora, po jakim czasie od otrzymania sygnału od Betelgezian (lub jego utraty) przyjdzie z Ziemi

[WyrwalemChwasta]

@HalEmmerich: Pamiętaj że w przypadku trójkątów, suma dwóch boków będzie większa od długości trzeciego.

[x.....s]

Kosmici, którzy ogarnęli fizykę na wyższym poziomie niż my czytający tę nitkę muszą z nas toczyć niezłą bekę na międzygalaktycznym 4chanie xDD

[wafel93]

@Daleki_Jones: Ja właśnie chyba nie do końca zrozumiałem konkluzję zawartą w tym tekście. Światło, które do nas dociera definiuje naszą rzeczywistość? Jest w tym jakaś logika, aczkolwiek chyba bardziej do mojego mózgu pasuje wizja przez Ciebie przedstawiona - ale chyba jestem ograniczony :>

[T.....k]

@sir: tak tak, wiem :-) za alfreda też się nie uważam ;/)

[G.....n]

@Al_Ganonim: Układy odniesienia Andromedy i Ziemi są w zasadzie identyczne - poprawki wynikające z STW czy OTW są zaniedbywalnie małe - Andromeda w stosunku do nas porusza się z 0.03% prędkości światła.

[K.....a]

Bardziej ująłbym to tak, że czas istnieje jako kolejny wymiar fizyczny, natomiast my w przeciwieństwie do pozostałych wymiarów nie potrafimy pojąć go przestrzennie tylko poruszając się w nim dostrzegamy jego upływ, który jest z jego punktu widzenia ruchem po jego osi.

Długość, szerokość, wysokość, czas. Cztery strzały określające kierunek. Tak jak trzeci wymiar możesz próbować zobrazować sobie na dwuwymiarowej kartce, tak obiekt czwartego wymiaru możesz próbować rzutować na oś trójwymiarową, z tym,

[HaSSaN]

@Al_Ganonim: Totalnie nic z tego nie zrozumiałem ale plus dla Ciebie ( ͡° ͜ʖ ͡°)