Heeft het universum een vaste leeftijd, of is de verstreken tijd relatief?

[MaartenVerg]

We zeggen dat het universum op zichzelf zo'n 13.7 miljard jaar oud is. Toch zeggen we ook dat verschillende waarnemers met een eigen klok een andere tijd opmeten, afhankelijk van hun relatieve snelheid of van hun positie in een zwaartekrachtsveld.
 
Zo zal voor iemand rond een zwart gat de verstreken tijd sinds de Big Bang anders zijn dan voor iemand op Aarde. Maar zo zal iemand die een paar keer heel snel is gereisd, relatief tot mensen op Aarde, een ander idee hebben van de verstreken tijd sinds de Big Bang.
 
Een zwaar iemand zal een andere verstreken tijd opmeten dan een licht iemand (alhoewel de verschillen uiteraard verwaarloosbaar klein zijn).
 
Is de verstreken tijd inderdaad relatief, waardoor we geen vaste leeftijd aan het heelal kunnen geven of kunnen we spreken van een bepaalde leeftijd van het heelal an sich die voor elke waarnemer dezelfde is?

[Bladerunner]

Een dergelijke vraag was al eens gesteld geloof ik. Het antwoord is dat er niet zoiets bestaat als een absolute tijd. Alles wat we meten is relatief. Momenteel staat het verst verwijderde sterrenstelsel wat tot nu toe ontdekt is (met de 'naam' GN-z11) op een afstand van 32 miljard lichtjaar. (Dat is groter dan het licht kan afleggen als gevolg van de expansie van het universum).
Rekening houdend met de Hubble afstand methode komt men dan op een leeftijd voor dit stelsel van 13,4 miljard jaar.
 
Stel nu dat ons zonnestelsel erg dicht bij het centrum van de Melkweg staat. Daar heerst dus een veel sterker zwaartekrachtveld als gevolg van de grotere sterrendichtheid en het superzware zwarte gat daar. Op zo'n plek zullen misschien nog steeds geen erg grote relativistische effecten zijn, maar ze zijn wel een stuk sterker dan nu het geval is. En dat beïnvloed onze berekeningen dan t.o.v. de 'normale' situatie. Maar voor ons zullen die dan net zo 'correct' zijn als nu want wij zelf zouden niets van eventuele tijdsvertragingen merken (alleen een waarnemer buiten het raamwerk kan dat ervaren). Dus ontdekken we vanuit deze denkbeeldige positie van ons zonnestelsel het stelsel GN-z11 dan is dit net zo correct als dat we denken dat het nu is.
 
Het komt er dus op neer dat het totaal niet uitmaakt waar je zit in het universum en verschillen zullen pas gemeten kunnen worden als je ze later gaat vergelijken. Wat men al vaak gedaan heeft door atoomklokken die eerst gelijk liepen te vergelijken waarbij de ene klok op aarde achterbleef terwijl de andere met een vliegtuig mee ging. Het ging hierbij weliswaar om nanoseconden, maar konden wij dat verschil ervaren dan zou de piloot van het vliegtuig zeggen dat 'zijn' klok normaal liep en de persoon op aarde zou het zelfde beweren. Beide hebben dan vanuit hun optiek gelijk.

[MaartenVerg]

Maar betekent dat dan niet dat je het heelal op zichzelf eigenlijk geen leeftijd kan toedichten, omdat een andere waarnemer tot een ander resultaat komt?

[Xilvo]

Datzelfde geldt voor de aarde. Maar alles wat vanaf het ontstaan in en op de aarde zit heeft dezelfde leeftijd van de aarde, ca 4,5E9 jaar.
 
Scheelt een beetje of je voortdurend op de hoogste berg zat of diep in een oceaan maar die verschillen zijn relatief bijzonder klein.
 
Als 'iemand' voortdurend vlak boven de waarnemingshorizon van een zwart gat wist te blijven zweven dan had het heelal in zijn ogen inderdaad een heel andere leeftijd.
Maar omdat tijd relatief is bestaat er ook geen absolute gelijktijdigheid. Je kunt het nu van ons hier dan niet zonder meer het nu van die zwever bij dat zwarte gat noemen. 

[Bladerunner]

Als je op twee plaatsen in het heelal op precies de zelfde wetenschappelijke wijze metingen verricht en je legt ze later naast elkaar en er zitten dan verschillen in door relativistische effecten dan kun je niet weten wat je moet doen om ze gelijk te krijgen omdat ter plekke er niets op wees dat je fout zat. Vanuit positie A wijst niets er op dat je een andere waarde krijgt dan vanuit positie B en omgekeerd. Je kunt dus niets doen om de uitkomst gelijk te krijgen omdat er niets fout lijkt.
 
Als gevolg daarvan kun je dus geen absolute leeftijd bepalen van het heelal. Je kunt natuurlijk wel in theorie vanuit heel veel plekken metingen verrichten en dan een gemiddelde bepalen, maar dan krijg je het zelfde als je gaat berekenen wat de gemiddelde leeftijd van alle mensen op de Aarde is.

[flappelap]

Maar betekent dat dan niet dat je het heelal op zichzelf eigenlijk geen leeftijd kan toedichten, omdat een andere waarnemer tot een ander resultaat komt?

De leeftijd van het heelal wordt gegeven voor waarnemers die meebewegen met de uitdijing. Andere waarnemers zullen een andere leeftijd geven.

Maar wij hebben ook een leeftijd. Dat leeftijd relatief is, maakt het geen nutteloos begrip.

[Benm]

Het is inderdaad 13.7 miljard jaar vanuit ons perspectief. Overigens geldt datzelfde perspectief gewoon voor de hele melkweg, het is niet dat het een paar sterren verderop wezenlijk anders is. Metingen naast elkaar leggen vanuit plaatsen waar men een andere tijdsduur bepaalt kan natuurlijk niet, je kunt die meetgegevens niet over en weer krijgen gezien de onderlinge afstand en doorgaande uitdijing etc. 

[flappelap]

Het is inderdaad 13.7 miljard jaar vanuit ons perspectief. Overigens geldt datzelfde perspectief gewoon voor de hele melkweg, het is niet dat het een paar sterren verderop wezenlijk anders is. Metingen naast elkaar leggen vanuit plaatsen waar men een andere tijdsduur bepaalt kan natuurlijk niet, je kunt die meetgegevens niet over en weer krijgen gezien de onderlinge afstand en doorgaande uitdijing etc.

Nou, strikt genomen zijn wij op aarde geen "comoving observers", maar het leeftijdsverschil tussen ons op aarde en die comoving observers zal niet zo groot zijn