"Wielki Wybuch" to nazwa prześmiewcza, nic nie wybuchło. Poczytaj
ten temat, w którym to wyjaśniałem co tak właściwie mówi teoria Wielkiego Wybuchu.
To teraz obiecana "dłuższa wypowiedź".
Fundamentem na którym zbudowana jest kosmologia jest tzw. zasada kosmologiczna, która mówi że:
– Wszechświat opisywany jest przez aktualne teorie fizyczne (konkretnie te najdokładniejsze i najogólniejsze: Ogólną Teorię Względności oraz Model Standardowy),
– prawa weryfikowane w ziemskich laboratoriach są uniwersalne i stosują się do każdego kawałka Wszechświata,
– przestrzeń (wraz z wypełniającą ją materią) jest izotropowa i jednorodna.
Rozkład materii nie jest oczywiście jednorodny lokalnie, ale im większy obszar analizujemy tym niejednorodności są mniejsze. Założenie jednorodności w skali globalnej (całego Wszechświata) jest założeniem dobrze uzasadnionym.
Rozwiązując równania Einsteina przy założeniach jednorodności i izotropowości przestrzeni otrzymujemy model czasoprzestrzeni dopuszczający trzy różne geometrie.
Żadna z tych geometrii nie jest statyczna. W każdej z tych geometrii Wszechświat się "rozszerza", czyli odległość dwóch ustalonych obserwatorów jest rosnącą funkcją czasu (tzw. ekspansja metryczna).
Oczywiście jak zwykle trzeba wszystko skonfrontować z doświadczeniem, czy jak w przypadku astronomii i kosmologii - z obserwacją. No i jak wiadomo, Hubble odkrył, że galaktyki oddalają się od Ziemi z prędkością
\(\displaystyle{ v=Hr}\) , gdzie
\(\displaystyle{ H\approx 70 (km/s)/Mpc}\) . Przejdźmy teraz do tego co napisałeś:
Według publikacji, Wszechświat w wyniku Wielkiego Wybuchu rozszerza się i to w przyśpieszonym tempie, z przyrostem prędkości ok. \(\displaystyle{ 70 (km/s)/Mpc}\) , jednakowym dla wszystkich obserwowanych galaktyk, niezależnie od ich odległości od Ziemi.
Nie wiem jakie publikacje czytałeś, ale najprawdopodobniej źle je zrozumiałeś, a to co źle zrozumiane pogrubiłem. Prawo Hubble'a
nie opisuje zależności czasowej ekspansji. Fakt, że ekspansja przyspiesza został odkryty później niż prawo Hubble'a. Wprowadźmy trochę matematyki.
Ekspansja metryczna oznacza, że odległości dwóch obserwatorów niezwiązanych grawitacyjnie (powiedzmy
\(\displaystyle{ A}\) i
\(\displaystyle{ B}\) ) jest funkcją czasu. Załóżmy, że w pewnej chwili odległość ta wynosiła
\(\displaystyle{ l_0}\) . Odległość w chwilach późniejszych dana jest funkcją:
\(\displaystyle{ l(t)=a(t)l_0}\) ,
gdzie
\(\displaystyle{ a(t)}\) to kosmiczny czynnik skali i jest jedną z najbardziej podstawowych wielkości w kosmologii. Pamiętając z podstaw teorii względności, że "czas jest względny" można sobie zadać pytanie jaki czas jest zmienną niezależną. Otóż jest to czas związany z pewnym standardowo w kosmologii używanym układem współrzędnych. Więcej informacji na ten temat nie potrzebujemy.
Szybkość oddalania się punktu
\(\displaystyle{ B}\) od punktu
\(\displaystyle{ A}\) dana jest przez pochodną
\(\displaystyle{ v=a'(t)l_0}\) . Dzieląc tę równość przez
\(\displaystyle{ l(t)=a(t)l_0}\) otrzymujemy:
\(\displaystyle{ \frac{v}{l}=\frac{a'(t)}{a(t)}\stackrel{ozn.}{=}H}\).
Jest to właśnie prawo Hubble'a
\(\displaystyle{ v=Hl}\) .
\(\displaystyle{ H}\) jest obecnie nazywane
parametrem Hubble'a, gdyż jest to funkcja
\(\displaystyle{ t}\) , natomiast stałą Hubble'a nazywa się wartość tego parametru w "tej chwili" i często zapisuje jako
\(\displaystyle{ H_0}\) .
To co otrzymaliśmy nie mówi nam nic o tym czy ekspansja przyspiesza, bo żeby to stwierdzić musimy znać
\(\displaystyle{ a''(t)}\) . A to już osobna historia wymagająca znajomości parametrów termodynamicznych materii, dochodzi też kwestia ciemnej energii i inne takie takie.
Wiek bowiem obserwowanych galaktyk jest tym młodszy im dalej znajduje się obserwowana galaktyka, co podczas rozszerzania się Wszechświata powinno powodować to, że wartość obserwowanego parametru \(\displaystyle{ H}\), powinna być coraz mniejsza dla galaktyk coraz bliższych Ziemi tj starszych, a tego nie obserwujemy.
Jak wyżej pokazałem, wiek galaktyk ma się nijak do wartości
\(\displaystyle{ H}\).
\(\displaystyle{ H}\) jest wyznaczone wyłącznie przez kosmiczny czynnik skali.
