Спросите Итана №24: Обмануть время и пространство

http://scienceblogs.com/startswithabang/2014/02/14/ask-ethan-24-cheating-time-and-space/
  • Перевод
image
Мудрый человек смотрит в космос, и он знает, что нет никаких ограничений
— Лао Цзы

Читатель спрашивает о тех вещах, которые лежат за пределами эйнштейновской теории относительности:
Из-за расширения Вселенной существует горизонт событий, за который мы не можем проникнуть. Известно, что существует по меньшей мере одна разумная жизнь. Допустим, что в далёкой галактике есть ещё одна. Их горизонт имеет такой же размер. И со своей точки зрения они могли бы наблюдать те части Вселенной, которые находятся за пределами нашего горизонта.

И вот они видят что-то и говорят: «Интересно, давайте расскажем об этом всем». Они отправляют сигналы с этой информацией. Мы их принимаем, декодируем, и тогда мы узнаём что-либо о том, что лежит за пределами нашего горизонта. Возможно ли это теоретически, или я где-то ошибся?

Очень интересная возможность. Давайте рассмотрим её подробнее.

image

С одной стороны, мы можем проследить прошлое Вселенной до самого её начала, до Большого взрыва 13,8 млрд. лет назад. У нас есть изображения Вселенной возрастом в 380000 лет, запечатлённое при помощи фонового излучения:

image

Также мы можем наблюдать звезды и галактики, сформировавшиеся в то время – в пределах досягаемости современных телескопов. На текущий момент рекорд держит свет, который шёл до нас 13,4 млрд. лет, от объекта, который сейчас находится от нас на расстоянии 33 млрд. световых лет. Этот рекорд сможет побить только James Webb Space Telescope, который запустят через несколько лет.

image

Суть в том, что в своих наблюдениях мы ограничены наблюдаемой частью Вселенной. С момента Большого Взрыва свет путешествовал 13,8 млрд. лет – это значит, что мы сможем увидеть только тот свет, который путешествовал столько лет, в любом направлении.

Но это не означает, что за этой границей нет Вселенной – мы уверены, что там она тоже есть, и вопрос только в том, сколько её там есть.

image

И тут мы подходим к вопросу читателя. Если есть ограничение на то, что можно увидеть, значит, это ограничение работает и для тех наблюдателей, чей свет видим мы.

Иначе говоря, если мы возьмём две галактики, находящиеся от нас в противоположных сторонах, свет от которых шёл 13,7 млрд. лет, мы можем видеть их обе – но друг друга они не увидят.

image

Если в каждой из них есть разумное существо, разве не могли бы они отправить нам информацию о том, что они видят, и что недоступно для нас, и, таким образом, обмануть ограничения пространства и времени, и дать нам информацию о той части Вселенной, которую мы не видим.

Или не могли бы мы отправить изображение, полученное на Hubble eXtreme Deep Field в галактику, находящуюся в противоположном направлении?

image

Или вообще, карту Вселенной, такую, какую её видим мы? И если мы будем продолжать обмениваться этой информацией, не узнает ли каждый из участников обмена больше того, что сам сможет увидеть?

image

К сожалению, тут есть подвох. Даю подсказку: подумайте о свете, пришедшем к нам от очень далёкого объекта.



Свет-то будет старый! Если мы видим что-либо, чей свет шёл до нас в течение 13,4 млрд. лет, и этот объект находится от нас сейчас на расстоянии 33 млрд. лет – мы видим такой объект, каким он был в возрасте 400 млн. лет.

Конечно, эта удалённая галактика и сейчас испускает свет – но мы его уже никогда не получим.

image

Ведь Вселенная не просто расширяется – это расширение ускоряется из-за действия тёмной энергии, и свет, испущенный галактиками, находящимися за определёнными пределами, никогда до нас не дойдёт.

Если бы не было тёмной энергии, мы бы увидели его, в конце концов, и получили бы ту информацию, которую они отправили – но только после того, как свет, испущенный этими галактиками, тоже дошёл бы до нас.

image

Поэтому мы можем «получить информацию» от объектов, находящихся за нашим горизонтом, но только после того, как они переместятся внутрь нашего горизонта. А из-за тёмной энергии всё, что когда-либо попадёт внутрь нашего горизонта, уже и так здесь.
Поделиться публикацией
Никаких подозрительных скриптов, только релевантные баннеры. Не релевантные? Пиши на: adv@tmtm.ru с темой «Полундра»

Зачем оно вам?
Реклама
Комментарии 11
  • +1
    По моему автор не понял вопроса — тут не объяснено почему мы не можем использовать информацию от наблюдателя, который находится от нас, скажем, в половине наблюдаемого радиуса вселенной. В таком случае, например, их горизонт событий таки будет содержать неизвестную нам информацию.

    Мне кажется тут вопрос скорее в том, что информация в таком случае будет идти до нас слишком длительное время, так что сигнал сам по себе потеряет какой-либо смысл.
    • +2
      Мне кажется, вы немного запутались. Смотрите, пусть этот наблюдатель отправляет нам некую информацию, полученную от наблюдения за окружающей его вселенной. Эта информация получена им путём регистрации фотонов. Отправляет нам он тоже фотоны. Но фотоны, зарегистрированные им, долетят до нас и без их переизлучения наблюдателем! Более того, даже в самом плохом случае (когда их источник находится на противоположной от нас стороне) они всё равно долетят до нас даже быстрее — т.к. наблюдателю нужно время на регистрацию и переизлучение фотонов.
      • 0
        Отнюдь. Вот, нарисовал наспех в паинте схему.

        https://habrastorage.org/files/1d4/4af/c82/1d44afc82d6b476cb012eefc5d580e47.png
        • +3
          Мне кажется, вы неосознанно считаете, что сигнал передаётся мгновенно — и именно из-за этого проистекает недопонимание. Схема, которую вы рисуете, просто не имеет смысла, т.к. вы пытаетесь нарисовать горизонты событий наблюдателя и наш в один и тот же момент — но это в принципе неверно, т.к. понятия «один и тот же момент» на таких расстояниях не существует. Вот более правильная схема:
          image
          • –1
            Вы почему-то не учитываете что расширяется наш горизонт событий только из-за расширения пространства, тогда как информацию об объектах, лежащих вне горизонта мы не сможем получить даже после расширения горизонта вместе с пространством.

            Т.е. да, ваша схема верна, но она не учитывает того, что объекты, наблюдаемые наблюдателем на краю горизонта на момент отправки им сигнала, к тому моменту когда мы получим этот сигнал скроются от нас, так как пространство расширяется везде, а не только у нас.
            • +1
              расширяется наш горизонт событий только из-за расширения пространства
              Извините, но это совершенно неверно. Расширяется горизонт событий из-за того, что мы получаем информацию о событиях с больших расстояний. Максимальная скорость распространения информации — скорость света в вакууме, поэтому в некотором приближении можно считать, что горизонт событий расширяется из-за того, что со временем до нас долетает свет от большего количества объектов. Расширение пространства на это не влияет, т.к. информация передаётся (и свет летит) в этом самом пространстве.

              объекты, наблюдаемые наблюдателем на краю горизонта на момент отправки им сигнала, к тому моменту когда мы получим этот сигнал скроются от нас
              Это тоже неверно. Да, они скроются, но потом. Также они скроются и от «наблюдателя на краю Вселенной», и сам наблюдатель тоже скроется от нас. При этом надо понимать, как будет происходить такое исчезновение — оно отнюдь не моментально и не выглядит, как некое исчезновение. За счёт расширения пространства один и тот же объект будет удаляться от нас всё быстрее, и фотоны, выпущенные им, будут фиксироваться нами со всё меньшей и меньшей энергией. И в какой-то момент энергия этих фотонов будет такой низкой, что мы просто не сможем их зафиксировать. Т.е. для земного наблюдателя этот объект будет становиться всё тусклее и тусклее, пока просто не перестанет различаться. Важный момент — горизонт событий зависит не от расстояния, а от скорости разлетания.

              Попытаюсь объяснить ещё раз. Вот смотрите, есть некий объект, который в какой-то момент времени выпустил два фотона. Через некоторое время один из этих фотонов был зафиксирован наблюдателем (т.е. наблюдатель увидел этот объект), а второй фотон пролетел мимо. Пусть в момент наблюдения объект находился близко к краю горизонта событий наблюдателя (т.е. удалялся от него с околосветовой скоростью) — это ни на что не влияет. Наблюдатель решает поделиться своим наблюдением и выпускает свой фотон. Через некоторое время два фотона долетят до Земли. Первым прилетит фотон, выпущенный объектом (тот, который пролетел мимо наблюдателя), вторым — фотон, выпущенный наблюдателем.
              • +1
                За счёт расширения пространства один и тот же объект будет удаляться от нас всё быстрее, и фотоны, выпущенные им, будут фиксироваться нами со всё меньшей и меньшей энергией.


                Фишка не в красном смещении, а в том, что пространство расширяется быстрее скорости света. И получается, что если мы визируем какую-то галактику, с восрастом света 1 млрд. лет (то есть, она находилась от нас на расстоянии 1 млрд. световых лет 1 млрд. лет назад), то ещё через 1 млрд. лет мы будем визировать эту-же галактику возрастом света немногим больше 1 млрд лет. Потому, что за миллиард лет галактика улетит от нас намного дальше, и свет от неё не уйдёт.

                Получается, что удалённые объекты мы видим в как всё более и более замедляющемся кино. И когда замедление кина будет почти полным, тогда да, красное смещение загонит энергию фотонов под плинтус и мы эту галактику более не увидим.

                Не просто замедленное кино, но и кино с чётким концом.
                • 0
                  Да, я просто не стал расписывать это подробнее. Может, и стоило.
                • –1
                  Максимальная скорость распространения света в вакууме — скорость света в вакууме, скорость распространения информации привязывается к скорости света только если мы передаём информацию с помощью света. Передача на запутанных частицах или с помощью обычного жесткого диска в спейсшипе на двигателе с принципом альбукерке превзойдёт скорость света в вакууме.
        • +1
          Более того, наш горизонт событий достигнет наблюдаемых инопланетянами галактик быстрее, чем до нас дойдёт их сигнал.
        • –13
          Ну вот и для подобных статей время настало.
          ЦБ заявил, что нет денег на поддержку рубля.
          Пора у инопланетян в долг попросить
          и начать рассуждать о вечном.

          Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.