Các Chân Trời và Cấu Trúc Nhân Quả

Tuổi hữu hạn và sự giãn nở của vũ trụ giới hạn quãng đường ánh sáng có thể di chuyển, tạo ra các chân trời vũ trụ ràng buộc những vùng nào có thể ảnh hưởng hoặc được quan sát bởi một người quan sát.

Definition

Chân trời vũ trụ là một giới hạn về sự tiếp xúc nhân quả trong một vũ trụ đang giãn nở: chân trời hạt là khoảng cách tối đa mà từ đó ánh sáng có thể đến được một người quan sát kể từ khởi đầu, trong khi chân trời sự kiện là khoảng cách tối đa đến các sự kiện mà ánh sáng của chúng sẽ đến được người quan sát trong tương lai.

Scope

Chủ đề này bao gồm chân trời hạt, ranh giới của vũ trụ quan sát được xác định bởi quãng đường ánh sáng đã di chuyển kể từ khởi đầu, chân trời sự kiện vũ trụ giới hạn những sự kiện mà chúng ta có thể quan sát được trong một vũ trụ đang tăng tốc, bán kính Hubble, cấu trúc nhân quả của không thời gian Robertson-Walker đang giãn nở, và vấn đề chân trời đã thúc đẩy lý thuyết lạm phát vũ trụ.

Core questions

• Điều gì xác định kích thước của vũ trụ quan sát được tại bất kỳ thời điểm nào?
• Chân trời hạt và chân trời sự kiện khác nhau như thế nào?
• Tại sao sự đồng nhất của bức xạ nền vi sóng vũ trụ đặt ra vấn đề chân trời?

Key concepts

• Chân trời hạt
• Chân trời sự kiện
• Bán kính Hubble
• Vũ trụ quan sát được
• Tiếp xúc nhân quả
• Vấn đề chân trời

Key theories

Chân trời hạt và chân trời sự kiện

Việc tích phân đường đi của ánh sáng theo lịch sử giãn nở xác định chân trời hạt, rìa của vũ trụ hiện có thể quan sát được, và, trong một vũ trụ đang tăng tốc, một chân trời sự kiện mà ngoài đó các sự kiện tương lai không bao giờ có thể nhìn thấy được, cả hai đều hữu hạn do tuổi hữu hạn và sự giãn nở.

Vấn đề chân trời

Các vùng trời cách nhau xa hơn chân trời hạt tại thời điểm tái tổ hợp không thể trao đổi tín hiệu, tuy nhiên bức xạ nền vi sóng vũ trụ lại đồng nhất trên khắp chúng, một câu đố mà lý thuyết lạm phát vũ trụ được đưa ra để giải quyết.

Clinical relevance

Các chân trời xác định những gì vũ trụ học có thể quan sát được và đặt ra những câu đố sâu sắc: chân trời hạt giới hạn vũ trụ quan sát được sử dụng trong tất cả các phép đo vũ trụ học, trong khi vấn đề chân trời và vấn đề phẳng liên quan là những động lực chính cho mô hình lạm phát của vũ trụ sơ khai.

History

Rindler đã làm rõ và đặt tên cho các chân trời vũ trụ khác nhau vào năm 1956; vấn đề chân trời mà chúng bộc lộ, tại sao các vùng không liên kết nhân quả lại có cùng nhiệt độ, đã trở thành một động lực trung tâm khi Guth đề xuất lý thuyết lạm phát vũ trụ vào năm 1981 để mang lại cho các vùng đó một quá khứ nhân quả chung.

Key figures

• Wolfgang Rindler
• Alan Guth
• Georges Lemaitre

Seminal works

• rindler1956
• weinberg2008

Frequently asked questions

Vũ trụ quan sát được có giống với toàn bộ vũ trụ không?

Không. Vũ trụ quan sát được bị giới hạn bởi chân trời hạt, khoảng cách xa nhất mà ánh sáng có thể truyền đến chúng ta; vũ trụ gần như chắc chắn mở rộng vượt xa nó, và có thể là vô hạn, nhưng những vùng đó cho đến nay vẫn không thể tiếp cận được về mặt nhân quả đối với chúng ta.

Vấn đề chân trời là gì và lạm phát giải quyết nó như thế nào?

Các phần xa nhau của bầu trời có cùng nhiệt độ mặc dù chưa bao giờ tiếp xúc nhân quả theo sự giãn nở tiêu chuẩn; lạm phát đề xuất một giai đoạn ngắn ngủi đầu tiên của sự giãn nở tăng tốc đã đặt các vùng này vào tiếp xúc nhân quả trước đó, giải thích sự đồng nhất của chúng.