Как достичь края вселенной

Есть ли край у Вселенной?

Обычному человеку сложно вообразить Вселенную. Она воспринимается, как нечто абстрактное и далекое. Конечно, каждый знает, что Земля круглая и далеко не единственная планета в космосе. Но насколько большое космическое пространство? Есть у него начало и конец, какие-либо границы?

Понятие о границах Вселенной

Согласно научным исследованиям, Вселенная не имеет границ. Когда речь идет о «краях» Вселенной, то подразумевается несколько иное понятие. Эти края нельзя каким-то образом ощутить или натолкнуться на них, будто на стену. Дело в том, что край в космическом отношении – это предел того, что человек способен увидеть. Для этого используется различное оборудование. Существует определенная грань, дальше которой ничего не видно. Однако это вовсе не означает, что на данной границе Вселенная резко обрывается. Принято говорить, что у Вселенной нет краев, но есть горизонты.

В космологии существует такое понятие, как наблюдаемая Вселенная. Под ним подразумевается часть Вселенной, прошлое которой видит наблюдатель. Дело в том, что за тот промежуток, когда сигналы из самой дальней точки Вселенной достигают Земли (то есть наблюдателя), Вселенная уже продвинется вперед на определенное время. Таким образом, то, что видит человек, уже произошло прежде. Та грань, которую способен увидеть человек, называется космологическим горизонтом. Все объекты, которые на нем расположены, обладают бесконечным красным смещением. На космологическом горизонте насчитывается около 500 миллиардов галактик и более.

Часть видимой Вселенной, которую можно изучать при помощи современных астрономических методов, именуется Метагалактикой. Приборы постепенно модернизируются, совершенствуются и вместе с этим увеличиваются размеры Метагалактики. Ученые могут только озвучивать гипотезы относительно того, что же находится за горизонтом Вселенной. Принято называть эти объекты внеметагалактическими. При этом Метагалактика может быть как практически всей Вселенной, так и лишь малой ее частью.

Hubble Ultra Deep Field — снимок «Хаббла». Справа — увеличенное изображение галактики в разных диапазонах

В теории гранью наблюдаемой Вселенной является космологическая сингулярность – это состояние, в котором находилась Вселенная, когда произошел Большой Взрыв. То есть, предполагается, что на протяжении какого-то времени Вселенная была статичной. Потом произошел Большой Взрыв, который спровоцировал расширение, длящееся до сих пор. Более того, считается, что в последнее время расширение Вселенной ускорилось.

Расширение Вселенной

На практике удалось рассмотреть только реликтовое излучение. Его происхождение тоже напрямую связано с теорией Большого взрыва – предполагается, что прежде Вселенная состояла из горячей плазмы. Современная наука сумела добиться наблюдения поверхности рассеяния. Пока это наиболее удаленный объект.

Раз Вселенная начала расширяться ускоренно, то это подтверждает наличие двух сил – гравитации и антигравитации. В рамках наблюдаемой Вселенной всемирное антитяготение преобладает над тяготением. Согласно имеющимся расчетам, диаметр той части Вселенной, которая подлежит наблюдению, составляет 93 миллиарда световых лет либо же это 28,5 гигапарсек. Тогда возникает закономерный вопрос: «Почему диаметр Вселенной 93 млрд. световых лет, если ученые определили ее возраст – 13,7 млрд. лет?».

Дело в том, что чем дальше расположены зоны Вселенной, тем быстрее происходит их расширение по сравнению со скоростью света. При этом быстрее перемещаются не сами объекты, а пространство, внутри которого они находятся.

Из всего вышесказанного получается, что если Вселенная так и будет расширяться в дальнейшем, все быстрее и быстрее, то в определенный период остальные галактики, которые не входят в Сверхскопление галактик, пересекут горизонт Вселенной. Соответственно, их больше невозможно будет рассмотреть.

Можно ли добраться до края Вселенной?

Учитывая все особенности Вселенной, существует ли возможность того, что человек когда-нибудь доберется до ее границ? Данный вопрос можно назвать и очень простым, и сложным одновременно. На сегодняшний день краем вселенной считается самая удаленная область, которую можно разглядеть при помощи телескопа, а это – около 15 миллиардов световых лет. Чтобы заглянуть дальше, придется подождать изобретения еще более мощных телескопов.

Однако в любом случае добраться туда не получится, даже если бы космические аппараты передвигались со скоростью света. Например, расстояние в 300 тысяч километров является мизерным в масштабах космического пространства. Свет от Солнца до Земли доходит за восемь минут. Так, если подача света прекратится, то человечество узнает об этом только спустя 8 минут. Таким образом, изображение Солнца – это то, как оно выглядело в прошлом. Из-за этой особенности Вселенная заполучила название «машина времени».

Например, от звезды Проксима Центавра (ближайшая к Солнцу) свет идет на протяжении 4 лет. Андромеда (крупная галактика, близко расположенная по отношению к Млечному Пути) посылает сигналы 2 миллиона лет. Что касается границы Вселенной, то ни один космонавт не способен преодолеть расстояние в 15 миллиардов лет, соответственно, невозможно совершить путешествие к границе. Кроме того, космические корабли не способны преодолеть скорость света или даже приблизиться к таким показателям (при текущем уровне развития).

В науке о космическом пространстве принято говорить, что у Вселенной нет краев, но есть горизонты. Космологический горизонт – это грань Вселенной, которую способен увидеть человек при помощи наиболее мощного телескопа. Часть наблюдаемой Вселенной называется Метагалактикой. С появлением нового оборудования Метагалактика будет расширяться. Также этот вопрос тесно связан с расширением Вселенной – в будущем возможно, что удаленные галактики уйдут за видимый горизонт. Добраться до края Вселенной невозможно, поскольку расстояние до самой отдаленной видимой области составляет около 15 миллиардов лет.

Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Источник

Как достичь края Вселенной?

Представим, что мы решили отправиться в экспедицию с целью пересечь Вселенную и достичь ее края. Для начала хорошо бы узнать, в какую сторону нам лететь и на какое расстояние. Но тут нас поджидают первые трудности. Согласно современным представлениям мы находимся внутри Вселенной и не можем взглянуть на нее со стороны. А раз так, то форма Вселенной и ее топология нам сейчас достоверно неизвестны. Мы можем только гадать: представляет она собой сферу, диск, тор или додекаэдр? Более того, нам, оказывается, совершенно все равно, в какую сторону лететь, потому что наше положение сравнимо с точкой на поверхности глобуса — куда ни двигайся, длина окружности будет одинаковой, а край в его традиционном понимании отсутствует.

Может быть, мы хотя бы знаем, какое максимальное расстояние нам предстоит преодолеть? Однако и этот вопрос непрост. Вселенная во много раз больше того пространства, которое мы сегодня можем наблюдать. По последним данным, полученным американским спутником WMAP, изучавшим реликтовое излучение, поперечник Вселенной составляет 156 миллиардов световых лет. Расстояние, конечно, огромное, но теоретически преодолимое, если рассматривать вопрос в рамках механики Ньютона. Экипажу нашего корабля на достигнутой сегодня космической скорости около 12 км/с для этого потребуется 4×10 12 лет, то есть в 291 000 раз больше времени, чем существует Вселенная. Проблема в том, что во Вселенной действуют законы более сложные, чем ньютоновские, — законы теории относительности, которые далеко не во всем соответствуют нашей интуиции, основанной на повседневном опыте. Они не позволяют пересечь Вселенную по трем причинам.

Во-первых, существует теоретический предел на максимальную энергию движения космического корабля. Двигаясь с постоянным ускорением, равным земному (9,8 м·с –2 ), за один год по часам космонавтов наш корабль разгонится почти до скорости света. При этом пространство перед ним начнет сжиматься, и он сможет преодолевать за доли секунды огромные расстояния. Но только и мощность, необходимая для поддержания такого ускорения, тоже приблизится к бесконечности, а подходящих источников энергии во Вселенной нет.

Во-вторых, даже если нам удастся найти неиссякаемый источник энергии (скажем, где-нибудь за пределами нашей Вселенной), то выяснится, что скорости света для нашего корабля совсем недостаточно: ведь Вселенная расширяется со скоростью большей, чем скорость света, а значит, к пути, пройденному кораблем, всегда будет прибавляться все новое и новое расстояние.

Наконец, есть и третье, уже принципиальная причина, по которой нам не удастся достичь края Вселенной, даже двигаясь с бесконечной скоростью. По определению, краем какого-либо точечного множества называет такое его подмножество, что любая окрестность каждой его точки содержит как точки, принадлежащие данному множеству, так и точки, не принадлежащие данному множеству. А поскольку, по определению Вселенной, она объединяет все сущее, то и всякая ее точка должна принадлежать ей со всей своей окрестностью. Иначе говоря, ее край представляет собой пустое множество, даже если ее размер конечен.

Источник

Можно ли достичь края Вселенной, если лететь со скоростью света?

20-й век ознаменовался величайшими открытиями в области физики и космологии. Основами этих открытий стали теории, разработанные плеядой выдающихся физиков. Самым знаменитым из них является Альберт Эйнштейн, на работах которого во многом основывается современная физика. Из теорий ученого следует, что скорость света в вакууме является предельной скоростью движения частиц и взаимодействия. А вытекающие из этих теорий временные парадоксы и вовсе изумляют: так для движущихся объектов время течет медленнее относительно покоящихся, причем чем ближе к скорости света, тем больше замедляется время. Получается, что для объекта, летящего со скоростью света, время полностью остановится.

Это дает нам надежду, что при должном уровне технологий, теоретически человек способен в течение жизни одного поколения достичь самых удаленных уголков Вселенной. При этом время полета в земной системе отсчета будет составлять миллионы лет, тогда как на корабле, летящем с околосветовой скоростью, пройдет всего несколько дней… Такие возможности впечатляют, и при этом появляется вопрос: если физики и инженеры будущего каким-то образом разгонят космический корабль до огромных величин, пусть даже теоретически до скорости света (хотя наша физика отрицает такую возможность), сможем ли мы достичь не только самых далеких галактик и звезд, но и края нашей Вселенной, взглянуть за границу неведомого, о чем у ученых нет никаких представлений?

Мы знаем, что Вселенная образовалась около 13,79 млрд. лет назад и с тех пор непрерывно расширяется. Можно было бы предположить, что ее радиус в данный момент должен составлять 13,79 млрд. световых лет, а диаметр, соответственно, 27,58 млрд. световых лет. И это было бы верно, если Вселенная расширялась равномерно со скоростью света – максимальной возможной скоростью. Но полученные данные говорят нам о том, что Вселенная расширяется с ускорением.

Мы наблюдаем, что наиболее удаленные от нас галактики удаляются от нас быстрее, чем находящиеся неподалеку – пространство нашего мира непрерывно расширяется. При этом существует часть Вселенной, которая удаляется от нас быстрее скорости света. При этом никакие постулаты и выводы теории относительности не нарушаются – внутри Вселенной у объектов остаются досветовые скорости. Эту часть Вселенной невозможно увидеть — скорости испущенных источниками излучения фотонов просто недостаточно, чтобы преодолеть скорость расширения пространства.

Вычисления показывают, что видимая для нас часть нашего мира имеет диаметр около 93 млрд. световых лет и носит название Метагалактика. О том, что находится за этой границей и насколько далеко простирается Вселенная, мы можем только догадываться. Логично предположить, что край Вселенной удаляется от нас быстрее всего и намного превышает скорость света. И скорость эта постоянно возрастает. Становится очевидным, что если даже какой-то объект будет лететь со скоростью света, то края Вселенной он никогда не достигнет, потому что край Вселенной будет удаляться от него быстрее.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Источник