Expansão do espaço em termos leigos

Até agora, entendi que a expansão do espaço não deve ser entendida como estrelas se afastando ainda mais pelo espaço. Há algo mais fundamental - por exemplo, você não pode simplesmente medir a velocidade, nem dizer onde está o centro do universo (o ponto médio da expansão). Bem, algumas pessoas inteligentes me fizeram saber a resposta que é "Simples, óbvia, pura e errada" a "Não tenho idéia do que é".

Existe um recurso / método que permita a um leigo entender como pensar em distorções do espaço como sua expansão; visualizar e entender o conceito corretamente e sem simplificações errôneas ; entendê-lo antes de tentar se aprofundar nos detalhes subjacentes da física?

Basicamente, se duas partículas forem colocadas sem nenhuma outra interação entre elas , a distância entre elas aumentará.

Imagine viver na superfície de um balão que está sendo explodido. Seu tamanho permanece fixo, porque você é mais ou menos rígido, mas os itens não anexados a você se afastam ainda mais. Sua régua, outro corpo rígido, permanece fixa em tamanho (embora possa dobrar para acomodar a nova curvatura - isso não é tão importante). Mas duas réguas (que não estão presas uma à outra) se afastam ainda mais.

... também, se tudo, inclusive todos os nossos dispositivos de medição se expandirem na mesma velocidade, como podemos determinar o fato de que está se expandindo? : D

No início, isso parece verdade, porém há outras forças em jogo aqui. Nossos dispositivos de medição são mantidos juntos por interações eletromagnéticas, e a força delas não muda. Portanto, o dispositivo de medição se mantém unido.

Imagine dois átomos distantes. Quando o espaço se expande, a distância entre os dois átomos aumenta. No entanto, o tamanho ¹ do átomo não - isso é determinado pelo equilíbrio eletrostático (e considerações da mecânica quântica), e isso permanece inalterado. Mesmo que o átomo fosse esticado, ele se recuperaria.

Isso é dimensionado para dispositivos de medição, para que eles também não sejam distorcidos. De fato, a expansão do espaço só realmente faz sentido quando você olha para galáxias - elas estão bem distantes (quando não estão no mesmo super aglomerado) e não têm interações mantendo uma distância de equilíbrio entre elas.

^{1. Qualquer que seja o análogo mais próximo, precisamos "dimensionar" os átomos; por exemplo, a área que contém 99% da densidade de carga; ou o enésimo raio de Bohr.}

Uma boa analogia que mostra que a expansão não tem centro é uma de uma folha 2D coberta com pontos uniformes - representando as galáxias onde a que está no centro somos nós:

À medida que o universo se expande, os pontos (galáxias) ficam mais distantes um do outro:

Agora, se você sobrepuser as imagens futuras e atuais alinhadas na galáxia central (nós), poderá ver que todas as outras galáxias parecem estar se afastando de nós e que quanto mais distantes elas são, mais rápido parecem recuar:

No entanto, se você alinhar em qualquer outra galáxia na imagem, pode ver que todas as outras galáxias parecem estar se afastando delas:

Como não há dois pontos que podem ser o centro do universo, podemos apenas concluir que não há centro para o universo.

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