Есть ли у Вселенной конец и что находится за ее пределами
Москва, 04.07.2021, 00:09:41, редакция FTimes.ru, автор Степан Гафтко.
Многие исследователи на протяжении сотен лет думали над глобальными вопросами: где мы живем, что такое наша Земля, где она находится и есть ли иные умные организмы во Вселенной? Именно Вселенная считается безграничной, в ней находятся все планеты, звезды и другие тела. Но есть ли граница Вселенной? По этому поводу спорили многие ученые.
Что такое Вселенная
Люди давно смотрели в небо и догадывались, что не все так просто в нашем мире. Но только в 1543 году Николай Коперник выдвинул предположение, что Земля не является центром Вселенной. Грубо говоря, не все вертится вокруг Земли.
А позже многие ученые начали исследовать космос и рассказывать о том, что в нем есть разные галактики, планеты и системы. Потом вообще выдвинули теорию о том, что Вселенная образовалась в результате Большого взрыва, так как ученые заметили, что галактики отдаляются друг от друга со временем.
Теперь понятно, что есть определенная Вселенная, в границах которой существуют не только все планеты, но и все галактики и так далее. Но вот вопрос, а что там за пределами Вселенной и есть ли вообще ее предел, остается открытым.
Теории и предположения
Знаем ли мы, что такое бесконечность? Простому человеку сложно это представить. Бесконечность Вселенной предполагает, что внутри нее есть несметное число звезд, вокруг которых крутится много планет. Но по теории Большого взрыва Вселенная не может быть бесконечной, так как в определенный момент она начала почему-то расширяться.
Проблема в том, что сегодняшним астрономам сложно исследовать возраст или границы Вселенной еще и потому, что информация доходит до нас слишком долго. Ведь самым быстрым является свет. Свечение от ближайших к нам звезд идет к нам сотни лет, а из других галактик еще дольше. Грубо говоря, за всю свою жизнь ни один ученый не успеет просто исследовать какую-то информацию, так как она удаляется. Но если Вселенная расширяется, то у нее где-то должна быть граница.
Где конец Вселенной
Многие ученые и исследователи в своих работах выдвигали разные теории касательно того, есть ли граница у Вселенной. Пока на 100% факт существования конца Вселенной не доказан, все теории и предположения имеют право на существование.
Ученые выдвигают гипотезы о том, что Вселенная когда-то может завершить свое существование из-за так называемой тепловой смерти. Давно уже замечено, что общая температура в космосе из года в год повышается. В далеком будущем это может привести к гибели Вселенной, а если что-то может погибнуть, то оно точно не может быть бесконечным.
Никто сегодня точно не может сказать, какой размер нашей Вселенной и где ее граница. В 1998 году многие ученые-астрофизики выдвинули гипотезы о том, что наша Вселенная расширяется. Из этого сделали вывод, что когда-то она была критически маленькой, а теперь невероятно огромная. Но до какого предела она может увеличиться и сколько это будет продолжаться?
Есть еще одна интересная теория о том, что наша Вселенная – это только маленькая часть мультивселенных, которая содержит в себе их огромное количество. Исследователи говорят, что таких вселенных и даже параллельных миров может быть нескончаемое количество. Кроме того, некоторые Вселенные могут умирать и возрождаться бесконечно.
Таким образом, на сегодняшний день никто в мире точно не может сказать, как выглядит граница нашей Вселенной и где она находится.
Источник
Бесконечна ли Вселенная: как найти край и что там, за неведомой чертой
Москва, 04.07.2021, 00:21:34, редакция FTimes.ru, автор Елена Вайло.
В последнее время все больше исследователей утверждают, что Вселенная не бесконечна и у нее есть границы, чему нашли доказательства. К тому же, по мнению ученых, у Вселенной есть форма.
Бесконечна ли Вселенная: мнение ученых
Конечно, высказывания о бесконечности Вселенной противоречат всем прежним моделям и мнению о нашем месте в огромном мире. Это подобно перевороту в сознании, который случился в 1543 году. Тогда Коперник открыл тайну Космоса и поведал людям, что Земля не является центром Вселенной.
В двадцатые годы прошлого века Эдвин Хаббл заметил отдаление галактик друг от друга и поэтому сделал вывод, что Вселенная имеет свою дату рождения, а именно: родилась она в результате Большого взрыва.
И вот снова теория, которая ломает все наши представления о Вселенной: оказывается, она не безгранична. Тогда возникает вопрос, где ее конец и что дальше?
Звезды подскажут…
Если мы говорим о бесконечности Вселенной, то подразумеваем ее бесконечность и в пространстве, и во времени. В таком случае над нами постоянно должно светить огромное количество немеркнущих никогда звезд. Но небесная тьма свидетельствует о том, что Космос не существовал вечно. Та же теория Большого взрыва противоречит идее вечности нашей Вселенной, подталкивая к пониманию, что всему есть начало и конец. То есть, Вселенная также имеет пределы.
По словам астрофизика Нила Корниша, самые далекие путешествия могут осуществляться на протяжении очень многих световых лет. Это является причиной того, что ученым приходят уже устаревшие данные. По мнению ученого, пространство Вселенной постоянно увеличивается, растет. Те звезды, которые мы видим, являются молодыми и близкими. Но есть звезды и далекие, расстояние до которых исчисляется тысячами лет. А к далеким галактикам от нас — миллиарды лет.
Более того, нам видны определенно не все галактики, а доступны лишь объекты в 13,7 миллиарда лет. И что дальше — никто не знает, — утверждает Нил Корниш.
Своеобразным барьером для нас и нашего осязания Вселенной является реликтовое излучение, которое образовалось в результате Большого взрыва. Это та часть, которую мы видим. Однако никто пока не может сказать, существуют ли за пределами этого реликтового излучения границы, или Вселенная продолжается вечно. Не помогут нам в этом даже самые мощные телескопы.
Микроволновой фон Вселенной
У Вселенной есть свой микроволновой фон, так называемая космическая музыка. И, хоть ученые не могут из-за реликтового излучения заглянуть в самые далекие уголки Космоса, но сумели определить достаточно узкий спектр его звуковых волн.
Это дало ученым повод утверждать, что Вселенная похожа по своим свойствам на музыкальный инструмент, который не способен вибрировать на длинных волнах. Это дает основание утверждать, что у нашей Вселенной все-таки есть конец, — утверждает ученый Жан Пьер Люмине.
За десять лет работы и тщательного изучения Вселенной о ее конечности сделали выводы и британские астрономы.
Теперь осталось только определиться с границами и формами Вселенной. Выявить это смогут, опять-таки, звуковые волны, — утверждает канадский физик Кейс Вестерн. Поэтому ученые планируют применить спектральный звуковой анализ Вселенной для определения ее формы. При этом исследователи утверждают, что на все эти выяснения может уйти очень много лет.
А уже сейчас тот же Жан Пьер Люмине утверждает, что форма Вселенной представляет собой форму футбольного мяча, в ней есть двенадцать симметрично расположенных поверхностей. В эту же теорию укладывается и принцип зеркальных отражений. Так, если бы существовал сверхмощный телескоп – он бы позволил увидеть одни и те же предметы, но с огромной разницей во времени.
Где конец, и что дальше?
Если у Вселенной все же есть конец, то что находится дальше? Конечность Вселенной является самым логичным объяснением движения галактик. Специалисты NASA, например, как-то наблюдали, как восемьсот отдаленных галактических скоплений в едином порыве направляются в одну сторону со скоростью в тысячу километров в секунду, как-будто их притягивал магнит. Этому вселенскому перемещению дали название «темного потока». Галактики стремятся к району, находящемуся от нас на расстоянии в три миллиарда лет. Есть предположение, что именно там находится масса, притягивающая космическую материю. А что же дальше?
Ученые утверждают, что наша Вселенная не единственная в своем роде, что есть несколько вселенных. И быть может, где-то существуют другие планеты, где есть жизнь, и есть другие звезды…
Источник
Возможна ли смерть Вселенной?
Существует много различных гипотез и теорий, которые предсказывают будущее Вселенной. Одни утверждают, что Вселенная имеет начало и будет иметь конец, другие, что Вселенная будет существовать вечно. Как бы то ни было, в сегодняшней статье мы рассмотрим наиболее вероятные сценарии будущего Вселенной.
Вселенная вечна?
Прежде считалось, что Вселенная может существовать вечно: она просто была, есть и будет. Но модели, разработанные на основе уравнений Эйнштейна, показали, что Вселенная не должна быть статичной (неизменной), она может эволюционировать. В 1920-х годах бельгийский священник и астроном Жорж Леметр разработал концепцию Большого взрыва. В сочетании с наблюдениями Эдвина Хаббла о расширяющейся Вселенной, астрономы пришли к мнению, что у Вселенной было начало, а значит, может быть конец.
И только в 1960-х годах, наблюдения при помощи мощных телескопов подтвердили Большой Взрыв. Тогда радиоастрономами Арно Пензиасом и Робертом Вильсоном было обнаружено космическое микроволновое фоновое излучение. Также стало понятно, что активные галактики преимущественно наблюдаются в очень далёкой части Вселенной, а, следовательно, они существовали очень давно, когда Вселенная была значительно моложе, чем сегодня, а значит Вселенная эволюционирует и не может быть вечной и неизменной.
Может ли Вселенная сжаться?
Что будет в будущем со Вселенной в большей степени определяется её геометрией, а точнее, кривизной пространства на масштабах всей Вселенной. Определить кривизну Вселенной нам поможет обычная геометрия, нам просто нужно посчитать сумму углов в треугольнике, но поскольку кривизна является очень маленькой, то треугольник должен быть огромным. Мы можем построить треугольник, с размером во всю видимою Вселенною, где вершинами будут служить далёкие галактики.
Если сумма углов этого треугольника будет больше 180 градусов, то геометрия Вселенной замкнутая и она подобна сфере. В замкнутом Вселенной сила притяжения остановит расширение и Вселенная начнёт сжиматься, пока вся материя не колапсует в сингулярность. Такая теория называется Теория Большого сжатия.
Теорию Большого сжатия можно рассматривать как теорию Большого взрыва, только наоборот.
Но последние исследования предполагают существование тёмной энергии, которая имеет свойства антигравитации, а значит есть вероятность, что силы притяжения не хватит, чтобы преодолеть антигравитацию, поэтому расширение будет продолжаться вечно.
Тепловая смерть Вселенной?
Но существует и другой сценарий конца Вселенной, это тепловая смерть Вселенной. Если сумма углов треугольника есть меньше или равна 180 градусам, то геометрия Вселенной соответственно является гиперболической или евклидовой соответственно. В первом случае Вселенную называют открытой, а в другом — плоской. В обоих случаях Вселенную ждёт вечное расширение, а следовательно, тепловая смерть.
По этой теории Вселенная рассматривается как замкнутая термодинамическая система, так как она не обменивается энергией с другими системами, ведь не существует других Вселенных вне нашей. Согласно второму закону термодинамики, замкнутая система всегда стремится к равновесному состоянию то есть к состоянию с максимумом энтропии. Таким образом, все процессы, происходящие во Вселенной, должны рано или поздно прекратиться, а все частицы будут разнесены на бесконечное расстояние друг от друга и не смогут взаимодействовать.
Хотя эта теория является сомнительной, поскольку мы неуверены в вечном расширении Вселенной, а также есть сомнения в том, что наша Вселенная единственная и является замкнутой системой. Также некоторые учёные считают, что второй закон термодинамики неточен.
Большой разрыв
Один из самых страшных сценариев конца Вселенной является Большой разрыв. При таком сценарии конец Вселенной наступит приблизительно через 22 млрд лет.
С увеличением скорости расширения Вселенной сфера Хаббла (часть Вселенной, отдаляющаяся от нас с досветовой скоростью) будет сжиматься, а значит всё более и более близкие к нам объекты будут удаляться от нас со скоростью света. Таким образом, за 60 млн лет до Большого разрыва распадутся галактики, за 3 месяца до Большого разрыва, сфера Хаббла будет размером с Солнечную систему, за 30 минут до Большого разрыва — с Землю, а за одну наносекунду до Большого разрыва будут разорваны все атомы. Что произойдёт в момент самого Большого разрыва нам неизвестно, но считается, что все известные законы физики перестанут работать, а пространство и время просто потеряют свой смысл. Хотя существуют гипотезы о том, что после этого на месте нашей Вселенной могут рождаться новые вселенные.
На данный момент учёные точно не могут сказать которая из выше упомянутых теорий является верной, ведь нам не известно, как поведёт себя тёмная энергия в будущем, а также многие параметры Вселенной, но последние исследования указывают на то, что Вселенная закончит свою жизнь в результате Большого разрыва.
Автор: Алексей Нимчук. Редакция: Фёдор Карасенко.
Ставьте палец вверх, чтобы видеть в своей ленте больше статей о космосе и науке!
Также сегодня хочу порекомендовать вам канал моего коллеги Вестник Галактики . Канал о космосе, физике и высоких технологиях: сложные вещи простыми словами, последние новости и интересные факты из мира науки.
Источник
Как умрёт Вселенная
Вселенная — глобальный объект, который включает в себя время, космос и всё его содержимое: галактики, звёзды, планеты, их луны, все прочие тела, всю материю, всю энергию. Этот огромный и замечательный объект когда-то зародился. Как у всего хорошего, у Вселенной тоже есть свой конец. С прошлым и зарождением Вселенной учёные вроде как определились. А вот предсказания о конце Вселенной остаются набором теорий, которые выдают разный результат в зависимости от принимаемых значений нескольких постоянных.
Рождение и жизнь
Доминирующей теорией зарождения Вселенной в современной науке является Большой взрыв. Если экстраполировать видимое расширение Вселенной, 13,799 ± 0,021 миллиарда лет назад всё вещество находилось в одной точке нулевого размера с бесконечной плотностью и температурой. Затем началось расширение. Мало какие из последующих процессов находятся в пределах полного понимания современной физики.
За пикосекунды из кварк-глюонной плазмы зародились элементарные частицы. В дальнейшем из них образовались протоны и нейтроны, те в свою очередь дали ядра лёгких изотопов. Пока лишь ядра — до атомов веществу далеко.
Спустя 70 тысяч лет от начальной точки вещество начинает доминировать над излучением. Примерно с 380 тысяч лет после Большого взрыва электроны и ядра впервые образуют нейтральные атомы. Звёзд ещё не существует. Самые первые образуются с 550 миллионов лет после Большого взрыва. Звёзды собираются в галактики. Последних гравитационное взаимодействие формирует в скопления.
Согласно небулярной гипотезе, через ≈9 миллиардов лет после Большого взрыва (или ≈4,6 миллиардов лет назад) из одного газопылевого облака начало формироваться то, что позже станет Солнечной системой. Фрагмент облака сжался в шар по центру, окружающие его части тоже сжимались и вращались быстрее, формируя характерный диск. Из шара зажглась наша звезда, в холодных краях в сгущениях материи образовывались планеты.
В этом кратком описании нас интересует возможность предсказать, сколько Солнце ещё может просуществовать. Через 13,799 миллиардов лет после того, как всё началось, у нас есть голубая от океанов Земля, жизнь и бесплатная порнография по сетям передачи данных. Удобный нам порядок жизни будет существовать долго, но лишь по человеческим меркам.
Через 2,4 миллиарда лет от настоящего момента Млечный путь и Галактика Андромеды столкнутся. С Земли это наблюдать будет некому. Жизнь на нашей планете вымрет через примерно миллиард лет — Солнце будет давать слишком много тепла, и океаны просто испарятся. Сама звезда просуществует долго.
Жизненный цикл Солнца.
Через миллиарды лет Солнце уже будет красным гигантом, давно израсходовавшим свои запасы водородного топлива. Оно расширится в примерно 250 раз. Некоторые исследования показывают, что до схлапывания в белый карлик Солнце всё же захватит Землю, поскольку орбита планеты опустится ниже. Впрочем, это неважно — через 7,6 миллиардов лет, когда это произойдёт, на нашей планете уже не будет ничего живого. Солнце будет светить ещё миллиарды лет, но куда тусклее. В конце концов оно превратится в чёрного карлика. Ещё через миллиарды лет гравитация других звёзд отберёт оставшиеся планеты. Солнечная система прекратит существование.
В ближайшие сотни миллионов лет о гибели Земли беспокоиться не нужно — в этот период Солнечная система устойчива. Выгорание топлива ближайшей звезды через миллиарды лет невозможно назвать даже проблемами. У современного человечества есть настоящие задачи, которые грозят значительным ухудшением качества жизни. Их много: от перестающих работать антибиотиков из-за появления супербактерий до глобального изменения климата из-за выброса парниковых газов. Наконец, есть банальная опасность развязать термоядерную войну или уничтожить самих себя каким-либо ещё образом.
Возможно, наши потомки сдвинут орбиту Земли или вовсе переселятся с неё. Возможно, Земля переживёт этот процесс без лишней помощи. Но какие проблемы будут стоять перед постчеловечеством, которое покинет «колыбель цивилизации»? Что ожидает другие, внеземные формы жизни? Вопрос конечной судьбы Вселенной стоит на границе современной космологической науки.
Cжатие
Вселенная расширяется, галактики разбегаются друг от друга. Быть может, скорость расширения замедлится, дойдёт до нуля, а затем пойдёт в обратном направлении. Вселенная может начать сжиматься, постепенно схлопываясь в черные дыры. И эти чёрные дыры сольются в одну. Эта гипотеза носит название «Большое сжатие».
В законе Хаббла состояние расширения Вселенной определяется её плотностью. Если плотность ниже критической, то Вселенная продолжит увеличиваться в размерах и остывать. Если плотность Вселенной выше, то гравитационная сила постепенно остановит разбегание и направит его вспять. Вселенная будет сжиматься.
Коллапс будет отличаться от изначального расширения. Огромные скопления галактик сблизятся, затем начнут сливаться целые галактики. В какой-то момент звёзды подойдут друг к другу настолько близко, что дойдёт до частых столкновений. Звёзды не смогут рассеивать вырабатываемое тепло и начнут взрываться, оставляя горячий неоднородный газ. Из-за растущей температуры его атомы распадутся на элементарные частицы, которые будут поглощены срастающимися чёрными дырами. Гипотеза не указывает, каков будет финал.
Существует ещё одна гипотеза-продолжение — Большой отскок. Простая формулировка гласит, что Вселенная испытывает циклы Больших взрывов и Больших сжатий. Возможно, и эта Вселенная возникла в результате распада предыдущей. Это означает, что мы живём в одну из точек бесконечного цикла сжатий и взрывов. Впрочем, их нумерация не имеет смысла из-за прохождения точки сингулярности. Некоторые теории утверждают, что результатом Большого сжатия станет то же состояние, с которого всё началось. Произойдёт ещё один Большой Взрыв. Цикл будет бесконечно продолжаться.
Но последние экспериментальные наблюдения дальних сверхновых как объектов стандартной светимости и составление карты реликтового излучения показывают, что расширение не замедляется, а лишь ускоряется.
Расширение
Большой разрыв предполагает, что когда-то в будущем вся материя Вселенной, звезды и галактики, субатомные частицы, само пространство и время будут разорваны скоростью расширения. Сценарий этой смерти гласит, что за 60 миллионов лет до финала распадётся Млечный путь, за три месяца расстроится работа Солнечной системы. За полчаса до Большого разрыва разрушится Земля (или похожая планета), за одну наносекунду начнут разрушаться атомы. Согласно гипотезе, всё это произойдёт лишь через 22 миллиарда лет, уже после угасания Солнца в белый карлик.
Однако наиболее популярной теорией остаётся постоянное расширение и следующая из этого Тепловая смерть.
За миллиарды лет звёзды выгорят. Из их останков родятся белые карлики, нейтронные звёзды и чёрные дыры. Через 150 миллиардов лет от текущего момента при том же ускорении разбегания галактик все галактики за пределами Местной группы выйдут за космологический горизонт. События в Местной группе никак не смогут влиять на события в удалённых галактиках, и наоборот. При наблюдении удалённой галактики время будет замедляться, а затем просто остановится. Другими словами, через 150 миллиардов лет наблюдатель в Местной группе никогда не увидит событий в удалённых галактиках. Более не будут возможны ни полёты к ним, ни какие-либо формы связи.
Через 800 миллиардов лет светимость Местной группы заметно снизится. Стареющие звёзды будут выдавать всё меньше света, красные карлики будут вымирать в белые. Через 2 триллиона лет от текущего момента из-за красного смещения удалённые галактики будет невозможно как-либо обнаружить: даже длина волн их гамма-лучей будет выше, чем размер наблюдаемой вселенной.
Через 100 триллионов лет закончится формирование звёзд, в космосе будут тускло светить их остатки. После того, как потухнет последняя звезда, космос изредка будут озарять вспышки слияний двух белых карликов. Через 10 15 лет планеты либо упадут на остатки своих бывших звёзд, либо уйдут к другим телам. Похожим образом через 10 19 —10 20 лет объекты покинут галактики. Небольшая часть объектов упадёт в сверхмассивную чёрную дыру.
Дальнейшее развитие зависит от того, стабилен протон или нет. Некоторые эксперименты утверждают, что минимальный период полураспада протона составляет 10 34 лет. Если это действительно так, через 10 40 лет во Вселенной останутся почти лишь только лептоны и фотоны. Исчезнут остатки звёзд, останутся лишь чёрные дыры. Возможно, процесс гибели нуклонов займёт больше времени.
Через 10 100 лет от текущего момента чёрные дыры испарятся излучением Хокинга. Наконец, Вселенная будет почти полностью пуста. В ней будут летать фотоны, нейтрино, электроны и позитроны, изредка сталкиваясь.
Если протоны стабильны, то через 10 1500 холодным слиянием и квантовым туннелированием лёгкие ядра превратятся в атомы железа 56 Fe. Элементы тяжелее этого изотопа распадутся с излучением альфа-частиц. Через 10 10 26 лет квантовое туннелирование превратит большие объекты в чёрные дыры. Возможно, железные звёзды превратятся в нейтронные через 10 10 76 лет от настоящего момента.
Есть вероятность, через 10 10 10 56 лет квантовые флуктуации зародят новый Большой взрыв. Хотя в этом вакууме может зародиться даже разумное существо: приблизительная оценка времени зарождения Больцмановского мозга — раз в 10 10 50 лет.
Есть и другие, более экзотические гипотезы. К примеру, в 2010 году учёные предсказали, что через пять миллиардов лет время закончится. Это событие трудно будет увидеть или как-то предсказать, его обещают внезапным. Пространство может кончиться из-за схлапывания ложного вакуума в истинный, в более энергетически низкое состояние, что, возможно, повлечёт полное разрушение объектов Вселенной.
Все эти гипотезы разработаны для текущих реалий простого уравнения состояния для тёмной энергии. Как и следует из имени, о тёмной энергии известно мало. Если верна инфляционная модель Вселенной, то в первые моменты после Большого взрыва существовали другие формы тёмной энергии. Возможно, уравнение состояния поменяется. Изменятся выводы, которые можно сделать из него. Трудно предсказать, что мы узнаем о тёмной энергии, если она получила развитие лишь в конце прошлого века.
Но во всех случаях гибель Вселенной — очень далёкое по меркам человечества явление. Если рассматривать её с масштаба продолжительности жизни одного человека, это слишком глобальное событие, чтобы о нём беспокоиться.
Только зарегистрированные пользователи могут участвовать в опросе. Войдите, пожалуйста.
Источник