なぜ観測可能な宇宙は、その年齢が示唆するよりも大きいのですか？

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宇宙の年齢は138億年と推定されており、現在の理論では光の速度を超えることはできないと述べており、宇宙の半径は138億光年を超えることはできないという誤った結論に至る可能性があります。

ウィキペディアはこの誤解を次のように扱っています。

この推論は、特別な相対性理論の下でのフラットで静的なミンコフスキー時空の概念が正しい場合にのみ意味があります。本当の宇宙では、時空は、ハッブルの法則によって証明されるように、空間の膨張に対応する方法で湾曲しています。光の速度に宇宙論的な時間間隔を乗じて得られた距離には、物理的な直接的な意味はありません。→ ネッド・ライト、「プレスリリースでライトトラベルタイムディスタンスを使用すべきではない理由」

それは私にとって問題を明確にしておらず、高校以外に科学や数学の背景を持っていないので、ハッブルの法則をさらに読むこともあまり助けにはなりません。

宇宙自体が、物事と同じ法則に縛られていないことを一つの素人の説明私が見てきた申し出の説明内のそれ。これらは可能な限り意味をなしますが、上記の引用（「光の速度に宇宙論的な時間間隔を乗じて得られた距離は直接的な物理的意味を持たない」）はそれより一般的です。

誰でも良い素人の説明を提供できますか（または私に指示できますか）？

— GDav
ソース

この質問のコメントをご覧ください。astronomy.stackexchange.com/q/2150/1227

— クリス

この質問の複製：宇宙はどのようにして光の速度より速く膨張するのでしょうか？

— ファーハン

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見ることができる最大距離が宇宙の年齢と光の速度の積だけではない理由の最も簡単な説明は、宇宙が非静的であるためです。

さまざまなもの（つまり、物質対暗黒エネルギー）は、宇宙の座標にさまざまな影響を与え、その影響は時間とともに変化する可能性があります。

これらすべての良い出発点は、ハッブルパラメーターを分析することです。これにより、宇宙の現在の構成要素を測定できるので、過去または将来の任意の時点でハッブル定数が得られます。

H (a) = H_{0} \sqrt{\frac{Ω_{m, 0}}{a^{3}} + \frac{Ω_{γ, 0}}{a^{4}} + \frac{Ω_{k, 0}}{a^{2}} + Ω_{Λ, 0}}

$H(a) = H_{0} \sqrt{\frac{\Omega_{m,0}}{a^{3}} + \frac{\Omega_{\gamma,0}}{a^{4}} + \frac{\Omega_{k,0}}{a^{2}} + \Omega_{\Lambda,0}}$

m

$m$

γ

$\gamma$

k

$k$

Λ

$\Lambda$

Ω

$\Omega$

0

$0$

$a$ $a$ $2^{3}$ $a^{3}$ $a$ $a^{4}$

宇宙の座標が変化すると、異なるコンポーネントが異なる動作をするため、宇宙の歴史には、各コンポーネントが全体的なダイナミクスを支配する対応する時代があります。把握するのも非常に簡単です。スケールファクターが小さい場合（非常に早い段階）、最も重要な要素は放射線でした。初期のハッブルパラメーターは、次の式で非常に厳密に近似できました。

H (a) = H_{0} \frac{\sqrt{Ω_{γ, 0}}}{a^{2}}

$H(a) = H_{0} \frac{\sqrt{\Omega_{\gamma,0}}}{a^{2}}$

周り：

\frac{Ω_{m, 0}}{a^{3}} = \frac{Ω_{γ, 0}}{a^{4}}

$\frac{\Omega_{m,0}}{a^{3}} = \frac{\Omega_{\gamma,0}}{a^{4}}$

a = \frac{Ω_{γ, 0}}{Ω_{m, 0}}

$a = \frac{\Omega_{\gamma,0}}{\Omega_{m,0}}$

宇宙の地平線までの距離を見つけることは、光の速度に宇宙の年齢を掛けるだけではなく、少し複雑になります。実際、この距離（正式には宇宙の地平線への移動距離として知られている）を見つけたい場合は、次の積分を実行する必要があります。

D_{h} = \frac{c}{H_{0}} \int_{0}^{z_{e}} \frac{d z}{\sqrt{Ω_{m, 0} (1 + z)^{3} + Ω_{Λ}}}

$D_{h} = \frac{c}{H_{0}} \int_{0}^{z_{e}} \frac{\mathrm{d}z}{\sqrt{\Omega_{m,0}(1+z)^{3} + \Omega_{\Lambda}}}$

$z_{e}$ $\sim 1100$

— アストロマックス
ソース

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このような詳細かつ熟考された答えをありがとう。質問の「素人」要素を見落としているかもしれません-少なくとも、数学は私の頭をはるかに超えています -しかし、素人がそのようなことについて理解できる範囲にはおそらく限界があることを感謝しています。

— GDav

うーん-おmyび申し上げます。これは宇宙論の消化可能な塊だと思いました。私が作りたかった本当のポイントは、それが宇宙の時代と光の速度の間の単純な製品というよりもむしろ不可欠であるということです。膨張によって異なるものが異なる動作をするため、宇宙が通過する「フェーズ」を取得します。展開の割合は、たまたまどの段階にあるかによって変わります。質問を投稿し続けてください-私（および他の人）は、物事を可能な限り理解できるようにしようとするでしょう。

— アストロマックス

ただし、かなりの式では@astromax +1です。

— iMerchant

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要するに、物事は光よりも速く動くことはできませんが、普遍的な拡張により光よりも速く動くことができます。遠くに行くほど速く消えます。

— 誘う
ソース

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私はそれについて考えていたので、ここに私の素人の説明があります。しわくちゃの紙の上で2つのドットをトレースしていると想像してください。ドットは動いていますが、ドットが動いているので、紙が「くしゃくしゃ」になって、ドット間の実際の距離は距離の合計よりも大きくなります旅行した。

— ヘイニー
ソース

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完全に非科学的な説明...

宇宙が風船であると想像してください。2つのボディは、互いに近接しているが、反対側の表面から始まります。風船の膨張は、それらを等しい速度で互いから引き離し、その開始点で一方からの光が他方の宇宙に到達するために宇宙のほとんどすべての歴史をとるような速度です。2つのNOW間の距離は、宇宙の年齢の2倍ではありません-気球を「通過」することはできませんが、気球の表面を一周する必要があります... 13.8 * 10億光年= 430億光年。

厳密に正しいわけではありませんが、少なくとも天体物理学と宇宙論についてあまり心配することは避けてください！

— マーク
ソース

π

$\pi$