Бесконечна ли Вселенная, и есть ли у нее границы?
Наверняка каждый из нас ночью, пытаясь уснуть, пытался понять — бесконечна ли Вселенная на самом деле? И если бесконечна — то как такое возможно? Как так может быть, что пространство нигде не заканчивается? Или у него есть все же определенный предел? И если он есть, то что находится там, за этим пределом?
Как правило, результаты этих размышлений ничем не заканчивались. И мозг медленно погружался в узоры на ковре, висящем на стене, превращая их в карусели сияющих в бесконечном пространстве Галактик…😊
Из всех научных вопросов, о которых Вы внезапно можете задуматься, о бесконечности Вселенной, несомненно, один из самых сложных. И на данный момент на него невозможно ответить однозначно. Ученые предполагают, что обе возможности реальны. И у каждого подхода есть свои сторонники и противники.
Установление истины о том, есть ли у Вселенной какие-то границы, в конечном итоге зависит от выяснения ее формы и размера. И того, какую часть космоса мы, на самом деле, наблюдаем фактически.
Какую форму имеет Вселенная?
Лишь установление истинной формы Вселенной может открыть нам истину о том, какие она имеет размеры на самом деле. Космологи предполагают, что Вселенная, вероятно, может иметь одну из трех возможных форм, которые зависят от кривизны пространства.
Итак, по мнению некоторых исследователей, Вселенная может быть плоской. То есть без кривизны. И при этом бесконечной. А еще она может быть открытой, и иметь форму седла (с отрицательной кривизной). И снова бесконечной.
И третий вариант. Самый доступный для понимая нашим ограниченным трехмерным мозгом. Вселенная может быть замкнутой. Она может выглядеть как некая четырехмерная сфера. И быть вполне себе конечной.
Так какая же форма у Вселенной на самом деле? Лауреат Нобелевской премии космолог Джон Мазер из Центра космических полетов имени Годдарда, НАСА, недавно высказал свое мнение по этому поводу. Он утверждает, что наблюдения космического микроволнового фонового излучения (CMB), оставшегося со времени Большого взрыва, подтверждают идею плоской Вселенной. И что она не имеет какой-либо кривизны (по крайней мере, в пределах наблюдаемого пространства).
«Вселенная плоская, как бесконечный лист бумаги», — заявил Мазер. «Вы сможете продолжать двигать бесконечно долго в любом направлении. И Вселенная везде будет такой же, как и здесь. То есть более и ли менее однородной».
Геометрия Вселенной определяется параметром плотности Ω в рамках космологических уравнений Фридмана. Автор: NASA / WMAP Science Team
Измерение размеров Вселенной
Текущие расчеты говорят, что наблюдаемая Вселенная простирается на 46,5 миллиарда световых лет во всех направлениях. А ее диаметр составляет 93 миллиарда световых лет в поперечнике.
Почему же так получилось? Ведь возраст Вселенной составляет 13,8 миллиарда лет! Тут есть нюанс. Свету, летящему с самого дальнего края наблюдаемой Вселенной потребовалось 13,8 миллиарда световых лет, чтобы достичь наших глаз. Однако со времени Большого Взрыва Вселенная продолжала расширяться со скоростью, которая, как нам кажется, все время увеличивается. И даже, для самых отдаленных рубежей, уже значительно превышает скорость света. Именно поэтому край наблюдаемой Вселенной переместился очень далеко от нас. И находится уже на расстоянии 46,5 миллиарда световых лет.
По разным оценкам, это огромное пространство включает от 200 миллиардов до 2 триллионов галактик. А в каждой из этих галактик в среднем не менее 100 миллиардов звезд.
Эти гигантские числа просто невозможно осознать. Но как ученые все это рассчитали?
Для этого они используют различные инструменты и методы, называемые «лестницей космических расстояний». Они начинают с расстояний, которые можно измерить напрямую. Например, при отражении радиоволн от близлежащих тел в Солнечной системе. Для этого измеряется время, через которое эти радиоволны возвращаются обратно на Землю. Поскольку скорость распространения радиоволн известна, по времени их задержки вычисляется расстояние, которое они преодолели.
Для расстояний, которые сложнее измерить, например для галактик на границе Вселенной, астрономы используют выводы, основанные на расчетах и данных наблюдений.
Например, они используют метод «измерения параллакса». Он основан на измерении смещения звезды по отношению к объектам на ее фоне. А также информацию о «главной последовательности», которая содержит все наши знания об эволюции звезд. И, соответственно, об их классе светимости. Знание того, как яркость звезды связана с расстоянием до нее, имеет первостепенное значение при определении местоположения очень далеких объектов. То же самое происходит и при анализе красного смещения, который включает в себя измерение изменений длин волн света, исходящего от далеких галактик.
А как насчет ненаблюдаемой Вселенной?
Если Вы заметили, все приведенные выше числа и факты относятся к наблюдаемой части Вселенной. Или той шарообразной части космоса, которую можно каким-то образом увидеть с Земли. Или обнаружить с помощью космических телескопов и зондов. Но как насчет частей Вселенной, которые мы не видим? Ведь некоторые из них могут находиться слишком далеко от нас, чтобы свет, излученный после Большого взрыва, успел достичь Земли!
Исследование, проведенное группой британских ученых, показало, что фактический размер Вселенной может быть как минимум в 250 раз больше того, что мы наблюдаем. Исследователи рассчитали, что замкнутая и конечная Вселенная будет содержать примерно от 250 до 400 объемов наблюдаемой нами ее части.
Другая гипотеза, озвученная такими учеными, как лауреат Нобелевской премии Роджер Пенроуз, заключается в том, что Большой взрыв был лишь одним из эпизодов космической эволюции, которая происходит с нашей Вселенной. И на самом деле могло быть несколько Больших взрывов, за которыми следовали так называемые Большие сжатия. То есть существуют периоды, когда Вселенная перестает расширяться и схлопывается, чтобы потом взорваться снова.
Есть ли у Вселенной край?
И все же. Является ли Вселенная конечной? Или она представляет собой постоянно расширяющийся пузырь, у которого есть «край»? Есть ли место в космосе, куда Вы можете подойти, посмотреть вниз и сказать: «Ага. Вот он, конец Вселенной! Дальше нет ничего!».
Скорее всего, ответ на этот вопрос — нет.
Роберт Макнейс, доцент физики Чикагского университета, утверждает, что Вселенная изотропна. Это означает, что она следует так называемому «космологическому принципу». То есть обладает одинаковыми свойствами, и подчиняется одним и тем же законам физики во всех направлениях.
Если это так, то Вселенная очень похожа на поверхность воздушного шара. Представьте, что Вы муравей, ползущий по воздушному шару. Вы не заметили бы ничего особенного, если бы просто продолжали ползти и ползти вперед. В конце концов Вы, вероятно, вернетесь туда, откуда начали. Однако не поймете этого, если не оставите никаких подсказок. И такое путешествие может продолжаться вечно…
Но если бы кто-то вдохнул в воздушный шар побольше воздуха, пока Вы продолжаете ползти по нему, Вы бы почувствовали, что некоторые части воздушного шара удалились друг от друга. Хм.
Но это не важно. Потому что Вы все равно не найдете никогда край своего воздушного шара.
Подобно муравьям, нам вряд ли удастся добраться до конца Вселенной. Но однажды мы все же, наверное, сможем ответить на один вопрос — действительно ли она бесконечна? Или, все же, имеет какую-то реальную границу?
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Источник
Какова форма вселенной? Некоторые расчёты учёных поражают….
Наука в последнее время выдаёт интересные гипотезы о том, что Вселенная не бесконечна и имеет форму. Такие высказывания очень похожи на величайшие тезисы, которые монументально меняли понятия о месте человечества, занимаемое в этом мире. Самое известное такое открытие совершил Николай Коперник в 1543 году, установив, что Земля не является центром Вселенной.
Cпустя почти 500 лет, в 1920 году американский астроном Эдвин Хаббл показал что:
- галактики Вселенной не соприкасаются друг с другом;
- Вселенная возникла в результате Большого Взрыва;
- она не существовала всегда.
Может быть, сейчас мы в преддверии ещё одного открытия? И если это так, то перед нами встанут новые сложные задачи – что же находится за пределами границ Вселенной?
Каждый человек — хоть единожды в своей жизни задумывался о том, есть ли у нашей Вселенной начало и конец? А может она действительно бесконечна? Это один из самых сложных вопросов, на который нельзя дать точный ответ.
Учёные думают, что обе теории имеют шансы на жизнь. И у каждой из этих теорий есть как и последователи, так и оппоненты.
Очень сильно зависит выяснение истины от формы и размеров нашей Галактики.
Имеет ли форму Вселенная?
Учёные, изучающие космос, имеют три предположения о том, какую форму может иметь Вселенная. Но опять же, всё подчиняется кривизне пространства:
- является плоской, без кривизны, без границ;
- является открытой, обладает формой седла, без границ;
- является замкнутой, выглядит многомерной сферой, имеет границы.
Джон Мазер — лауреат Нобелевской премии, изучающий космос в Центре космических полётов имени Годдарда, НАСА, имеет такую позицию: судя по слежению за микроволновым излучением космоса можно сделать вывод, что Вселенная имеет плоскую форму без кривизны. Во всяком случае, в отслеживаемых границах.
«Вселенная плоская, как бесконечный лист бумаги. Вы можете продолжать двигать его бесконечно долго в любом направлении. И Вселенная везде будет такой же, как и здесь. То есть более или менее однородной».
Масштабы Вселенной
В границах наблюдаемого пространства, Вселенная тянется во все направления на 46,5 миллиарда световых лет, а в диаметре её протяжённость составляет 93 миллиарда тех же световых лет.
Как же так вышло? Нашей Вселенной всего 13,8 миллиарда лет. Здесь присутствует небольшой нюанс. Чтобы добраться до нас световому лучу, который летит с крайней границы Вселенной, требуется 13,8 миллиарда световых лет. Но после Большого Взрыва Солнечная система расширялась и увеличивалась. Следовательно, граница обозримой для нас Вселенной ушла далеко от нас. На данный момент это расстояние измеряется уже на 46,5 миллиарда световых лет.
По подсчётам учёных, на этой площади находится около 2 триллионов различных галактик, включающих в себя до 100 миллиардов звёзд.
Каким же образом учёные это считают?
Для таких подсчётов применяют способы, которые называются «лестницей космических расстояний». Расчёты начинают вестись с тех расстояний, которые возможно померить напрямую. Для того чтобы измерить расстояние отражения радиоволн от тел Солнечной системы, надо измерить время, через которое они приходят обратно. Учёным известна скорость передачи радиоволн и по времени их возвращения назад, рассчитывается расстояние, которое они прошли.
- Для измерения дальних границ используется способ «параллакса». Он построен на измерении смещения звезды по отношению к объектам на её фоне.
- Множество учёных старающихся охарактеризовать космическую вселенную и ответить на эти вопросы, готовы к новым открытиям.
Наша родная Вселенная, которую мы считаем бескрайней, возможно, скоро прекратится считаться такой и встанет в ряд среди бессчётного количества таких же вселенных.
Источник
Может ли Вселенная быть бесконечной или у неё есть пределы?
Вопрос о бесконечности Вселенной уже давно не дает покоя ученым, так как мнения о наличии границ, а также их отсутствии, противостоят друг другу. По утверждениям одной стороны, приверженцем которой был Николай Коперник, планета Земля не является центром Вселенной. А по заключению исследований Эдвина Хаббла наличие в ней галактик, отдаляющихся во времени друг от друга, свидетельствуют о происхождении Вселенной от Большого взрыва, а не существующей вечно.
Рассуждения о бесконечности Космоса подразумевают его безграничность не только в пространстве, но и во времени. Это должно повлечь за собой наличие на небосводе огромного количества звезд, которые должны были бы сиять на нем все 24 часа в сутки. Но отсутствие такого явления говорит о том, что Вселенная постоянно расширяется. Это и является опровержением мнения о бесконечности Вселенной. Расширяясь в пространстве и во времени она создает все новые и новые трудности для ученых в своем исследовании. Так, самые близкие звезды и космические объекты к планете Земля являются более юными, а тела постарше расположены на удаленном расстоянии от нее. А вот «старожилы» космоса исследованию астрономов практически неподвластны ввиду слишком далекого местоположения от Солнечной системы.
Существенной преградой для изучения возможных границ Вселенной является ее реликтовое излучение. Оно возникло, спустя около 380 тыс. лет после Большого взрыва, когда Вселенная расширила свой объем и остыла до температуры, при которой стали образовываться атомы. Это излучение подобно фотографическому снимку, изображающему картинку из детства или юности космического пространства. Но за его пределами существует вероятность, как наличия границ Вселенной, так и их отсутствие. Даже самые современные телескопические приборы не в состоянии «пробить» эту природную космическую завесу.
Но продолжительные изучения учеными реликтового излучения обнаружили его полезность в определении вероятных границ Вселенной. Она заключалась в определении длин волн, исходящих от космической материи.
Астрономы предположили, если бы Вселенная была бесконечной, то в ней могут существовать волны различной длины. Но запущенные в космос аппараты обнаружили лишь узкий волновой спектр, зафиксированный в космическом пространстве. Это натолкнуло специалистов на мысль, что Вселенная по своему волновому звучанию соизмерима с музыкальным инструментом с определенной длиной волн. Данные результаты стали подтверждением наличия у Вселенной границ.
Большой вклад в изучение вероятного наличия границ Вселенной внесла Жанна Левин, занимающейся теоретическими исследованиями в Кэмбриджском университете. Ее гипотеза основывалась на старой компьютерной игре «Астероиды», в которой объекты, покидающие границы игрового поля, продолжают свое движение, но при они этом появляются с противоположной стороны экрана.
Гипотеза Левин заключалась в том, что Вселенная имеет форму «бублика». Его границы являются своеобразными зеркалами, отражающими благодаря реликтовому излучению, все объекты внутри Вселенной. Это утверждение нашло большое количество сторонников, считающих, что Вселенная все-таки имеет ограниченное пространство.
Но это всего лишь теоретическое обоснование, которое пока еще не может быть подкреплено практическими результатами и вопрос о безграничности или ограниченности Вселенной остается открытым.
Источник