Конечна или бесконечна Вселенная?
Есть два варианта: либо Вселенная конечна и обладает размером, либо бесконечна и тянется вечно. Оба варианта заставляют хорошенько задуматься. Насколько велика наша Вселенная? Все зависит от ответа на вышеуказанные вопросы. Пытались астрономы понять это? Конечно пытались. Можно сказать, они одержимы поиском ответов на эти вопросы, и благодаря их поискам мы строим чувствительные космические телескопы и спутники. Астрономы вглядываются в космический микроволновый фон, реликтовое излучение, оставшееся со времен Большого Взрыва. Каким образом можно проверить эту идею, просто наблюдая за небом?
Ученые пытались найти доказательства того, что особенности на одном конце неба связаны с особенностями на другом, вроде того, как края обертки на бутылке соединяются друг с другом. До сих пор не найдено никаких доказательств, что края неба могут быть связаны.
Если говорить по-человечески, это означает, что на протяжении 13,8 миллиарда световых лет во всех направлениях Вселенная не повторяется. Свет проходит туда-сюда-обратно через все 13,8 миллиарда световых лет и только потом покидает Вселенную. Расширение Вселенной отодвинуло границы покидания светом вселенной на 47,5 миллиарда лет. Можно сказать, наша Вселенная 93 миллиарда световых лет в поперечнике. И это минимум. Возможно, это число 100 миллиардов световых лет или даже триллион. Мы не знаем. Возможно, и не узнаем. Также Вселенная вполне может быть бесконечной.
Итак, представьте себе. В одном кубометре космоса (просто расставьте руки пошире) есть конечное число частиц, которое может существовать в этом регионе, и у этих частиц может быть конечное число конфигураций с учетом их спина, заряда, положения, скорости и т. д.
Тони Падилья из Numberphile подсчитал, что это число должно быть десять в десятой в семидесятой степени. Это настолько большое число, что его нельзя записать всеми карандашами во Вселенной. Если предположить, конечно, что другие формы жизни не изобрели вечные карандаши или не существует дополнительного измерения, заполненного сплошь карандашами. И все равно, наверное, карандашей не хватит.
В наблюдаемой Вселенной есть только 10^80 частиц. И этого намного меньше, чем возможных конфигураций материи в одном кубометре. Если Вселенная действительно бесконечна, то удаляясь от Земли вы в конце концов найдете место с точным дубликатом нашего кубометра космоса. И чем дальше, тем больше дубликатов.
Подумаешь, скажете вы. Одно облако водорода выглядит так же, как и другое. Но вы должны знать, что проходя по местам, которые будут выглядеть знакомыми все больше и больше, вы в конечном итоге дойдете до места, где найдете себя. А найти копию себя — это, пожалуй, самое странное, что может произойти в бесконечной Вселенной.
Ответить на вопрос, конечна или бесконечна Вселенная, крайне важно, потому что любой из ответов будет умопомрачительным. Пока астрономы не знают ответа. Но не теряют надежды.
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
Чудесный космос: бесконечна ли Вселенная или всё-таки имеет границы?
Вселенная — уникальное место. Почему? Ну, по крайней мере потому, что мы считаем, что она одна 🙂 И хоть есть вероятность существования бесконечного количества мультивселенных, пока что у нас нет доказательств этого.
Но конечна ли наша Вселенная? Или у космоса нет границ и он постоянно расширяется и никогда не прекратит этого делать? Давайте подумаем над этим вопросом!
На самом деле у учёных нет единого мнения по поводу этого вопроса. И ответ на него невозможно получить просто потому, что мы не можем «полететь» на этот край Вселенной из-за ограничения нашей скорости. Но на сегодня принята такая концепция: Вселенная постоянно расширяется, у неё нет края.
Почему? Астрономы поняли это из реликтового излучения, то есть космического фона, состоящего из разных волн и частичек. Оно является доказательством теории Большого Взрыва, ведь появилось как раз после него. Но если мы смогли зарегистрировать реликтовое излучение, значит, оно откуда-то пришло, значит, Вселенная движется и расширяется!
По расчётам, размер всей Вселенной составляет минимум 93 миллиарда световых лет и с каждой секундой продолжает увеличиваться. То есть размер наблюдаемой Вселенной — 13 миллиардов, а всей — в 7 раз больше! Возможно, это число ещё больше — до триллиона световых лет.
Если Вселенная бесконечна, то в ней должно находиться поистине огроменное число частиц. И оно составляет примерно десять в десятой в семидесятой степени. Это число настолько огромное, что нам не хватит никаких карандашей, чтобы записать его. И так как в наблюдаемой Вселенной находится «всего лишь» 10 в 80 степени частиц, то в Бесконечной Вселенной можно будет найти абсолютно идентичную копию Солнечной системы с абсолютно таким же человеком как Вы, который сейчас также читает эту статью. Забавно, не так ли?
Здесь даже не понадобится мультивселенная , ведь в бесконечной Вселенной будет всё то, что можно найти в множестве копий нашей.
Тогда встаёт вопрос: а постоянно ли будет расширяться наша Вселенная? Скорее всего, да. За это отвечает тёмная материя — загадочная субстанция, про которую нам мало что известно, но которой в 5 раз больше, чем знакомой нам материи. Возможно, в будущем мы узнаем ответ на этот вопрос, но главное, чтобы не стало слишком поздно.
Понравилось? Ставьте палец вверх и подпишитесь на мой канал — мне это очень поможет 🙂
Источник
Почему Вселенная бесконечна?
Человек – очень маленькое по астрономическим меркам существо. Мы живём в огромной Вселенной, о размерах которой можем только догадываться. Но значит ли это, что Вселенная бесконечна? Или, быть может, она всё же имеет некий предел? Давайте попробуем разобраться.
«Вселенский» – значит, «очень большой»
Прежде всего, следует прояснить, что в данном конкретном тексте слово «Вселенная» будет восприниматься как осязаемый мир, в котором мы живём, и существование которого хоть как-то можем подтвердить. Правильнее в данном случае было бы говорить о Метагалактике или Наблюдаемой (Астрономической) Вселенной в отличие от гипотетической всеобъемлющей Вселенной (Мультивселенной) в полном смысле этого слова. Но об этом ниже.
Основная проблема в ответе на вопрос, конечна ли Вселенная, состоит в её (Вселенной) МАСШТАБНОСТИ и невозможности значительного расширения знаний о её размерах на текущем уровне развития технологий. Казалось бы, определить размеры нашего мира можно было бы с помощью наиболее удалённых его объектов через анализ космологического красного смещения. Под ним понимается понижение частот излучения космических объектов вследствие расширения Вселенной. Расширяющееся пространство как бы «растягивает» световую волну, наибольшая длина которой соответствует свету красного диапазона, отсюда и название. Казалось бы, лови это самое излучение, изучай и высчитывай расстояние – вот вам и край Вселенной! Вот только самое далёкое, зафиксированное человеком излучение космического объекта с красным смещением, «добиралось» до нас 13,4 млрд лет . Сегодня эта галактика (она получила название GN-z11 ) с учётом расширения космического пространства находится на расстоянии 32 млрд световых лет от нас.
Если бы мы могли двигаться со скоростью света, наибольшей известной человеку, мы бы летели к GN-z11 32 млрд лет и не нашли бы её в том месте, где искали, потому что она бы вместе с расширяющимся пространством «ушла» и продолжала бы «уходить» от нас. Её свет, дошедший до нас, был излучён всего(!) спустя 400 млн лет после Большого взрыва. То есть, глядя на эту галактику, мы смотрим в далёкое прошлое нашей Вселенной.
Так Вселенная конечна? Или нет?
Выше мы уже упомянули о том, что Вселенная расширяется, и происходит это с самого момента Большого взрыва. Поэтому очевидно, что использование излучения отдалённых объектов не приближает нас к осознанию размеров Вселенной. Тем не менее, сам факт расширения, думается, позволяет нам говорить о неком горизонте событий , отделяющим нашу Вселенную от чего-то, что ею не является.
В этой связи гораздо более полезным, на первый взгляд, кажется изучение реликтового излучения. Это тепловое микроволновое излучение остывающей плазмы (изначально её «сгустком», как считается, и была Вселенная) по краям расширяющегося пространства Вселенной. Расстояние до последнего источника этого излучения с учётом расширения пространства оценивается в 46 млрд световых лет , то есть известную нам Вселенную можно представить как шар диаметром 93 млрд световых лет с центром в Солнечной системе.
На «краю» Вселенной
Позволяют ли эти данные говорить о некоем «крае» Вселенной? Не совсем. Дело в том, что цифра в 93 млрд световых лет отражает только наблюдаемое нами удаление плазмы, в реальности она может быть значительно дальше, как за счёт погрешности в расчётах, так и объективных причин удалённости. Чем ближе к периферии, тем расширение пространства идёт быстрее, на «краях» оно происходит намного быстрее движения света. Очень вероятно, что излучение уже просто не может «обогнать» расширение Вселенной, а её «граница» представляет собой сплошное чёрное безмолвие. Так что, в некотором роде, теоретически, конечно, Вселенная конечна , но с учётом её размеров, расширения и человеческих возможностей, фактически, этим можно пренебречь .
То, что находится за «краем» Вселенной (если такое словосочетание вообще применимо) вряд ли поддаётся нашему сознанию. Если всё же даже гипотетически объект попадёт за «границу» Вселенной будет ли он существовать: пространство, время, материя – всё это категории нашей Вселенной, а возможно ли существовать там, где их нет? Или всё же там (опять же если можно так сказать, ведь никакого «там» может и не быть) не настолько иные законы, а возможно и параллельные миры?
Боимся, на этот вопрос в принципе нет однозначного ответа. Однако данные анализа того же реликтового излучения подкидывают поводы для дальнейших раздумий. Учёные из Лондона заметили в карте излучения несколько аномально холодных пятен, что может , по их мнению, свидетельствовать о соприкосновении нашей Вселенной с другими, параллельными мирами и подтверждать существование Мультивселенной! А что об этом думаете Вы?
Надеемся, было интересно и познавательно, а главное максимально понятно! Подписывайтесь, ставьте лайк, пишите в комментариях, что бы Вам хотелось ещё узнать, или просто оставляйте своё мнение, ну и конечно же, читайте другие наши статьи!
Источник
Может ли Вселенная быть бесконечной?
Возможно, ограничения того, что мы можем наблюдать, просто искусственные; возможно, нет предела тому, что находится по ту сторону наблюдаемого. 13,8 миллиарда лет назад Вселенная началась с Большого Взрыва. С тех пор она расширяется и остывает, так было вчера, сегодня и будет завтра. С нашей точки зрения, мы можем наблюдать ее в 46 миллиардах световых лет во всех направлениях, благодаря скорости света и расширению пространства. Хотя это большое расстояние, оно конечно. Но ведь это лишь часть того, что предлагает нам Вселенная. Что находится за этой частью? Может ли Вселенная быть бесконечной?
Мы привыкли, что у всего есть конец. Но так ли это?
Вселенная бесконечна?
Как можно было бы доказать это эмпирически?
Во-первых, то, что мы видим, рассказывает нам больше, чем 46 миллиардов световых лет.
Чем дальше мы смотрим в любом направлении, тем дальше назад во времени мы смотрим. Ближайшая галактика, в 2,5 миллиона световых лет от нас, видится нам такой, какой была 2,5 миллиона лет назад, поскольку свету нужно именно это время, чтобы попасть в наши глаза с того места, где он был испущен. Самые далекие галактики мы видим такими, какие они были миллионы, сотни миллионов или даже миллиарды лет назад. Мы видим свет молодой Вселенной. Поэтому если мы будем искать свет, который был испущен 13,8 миллиарда лет назад, оставленный Большим Взрывом, мы найдем и его: космический микроволновый фон.
Его картина флуктуаций невероятно сложная, при разных угловых масштабах налицо разные разницы в средних температурах.
Также в нем закодировано невероятное количество информации о Вселенной, в том числе и поразительный факт: кривизна пространства, насколько мы можем судить, абсолютно плоская. Если бы пространство было положительно искривлено, если бы мы жили на поверхности четырехмерной сферы, мы увидели бы, как сходятся эти далекие лучи света. Если бы пространство было искривлено отрицательно, как если бы мы жили на четырехмерном седле, мы увидели бы, как далекие лучи света расходятся. Но нет, лучи света, приходящие издалека, продолжают двигаться в изначальном направлении, а флуктуации говорят об идеальной плоскости.
Космический микроволновый фон и крупномасштабная структура Вселенной в сочетании позволяют нам сделать вывод, что если Вселенная конечна и замыкается сама в себе, она должна быть по крайней мере в 250 раз больше того, что мы наблюдаем. И поскольку мы живем в трех измерениях, мы получаем (250) 3 в виде объема, или умножаем пространство в 15 миллионов раз. Каким бы большим это число ни было, оно не бесконечно.
По самой скромной оценке, Вселенная должна быть по меньшей мере 11 триллиона световых лет во всех направлениях. И это много, но… конечно.
Какого размера Вселенная?
Впрочем, имеются основания полагать, что она больше. Большой Взрыв мог ознаменовать начало наблюдаемой Вселенной, какой мы ее знаем, но он не знаменует рождение времени и пространства как таковых. До Большого Взрыва Вселенная переживала период космической инфляции. Она не была наполнена материей и излучением и не была горячей. Она:
- была наполнена энергией, присущей самому пространству;
- расширялась в постоянном экспоненциальном порядке;
- создавала новое пространство так быстро, что самая маленькая физическая длина, длина Планка, растягивалась до размеров наблюдаемой сегодня Вселенной каждые 10 -32 секунд.
Верно, в нашем регионе Вселенной инфляция завершилась. Но есть несколько вопросов, на которые мы пока не знаем ответа, которые могут определить истинный размер Вселенной, а также и то, бесконечна она или нет.
Насколько большой была область Вселенной после инфляции, в которой родился наш Большой Взрыв?
Глядя на нашу Вселенную сегодня, на равномерное послесвечение Большого Взрыва и на плоскость Вселенной, мы можем извлечь не так много. Мы можем определить высший предел энергетического масштаба, при котором происходила инфляция; мы можем определить, какая часть Вселенной прошла через инфляцию; мы можем определить нижний предел того, сколько должна была продолжаться инфляция. Но кармашек инфляционной Вселенной, в которой родилась наша собственная, может быть намного, намного больше нижнего предела. Он может быть в сотни, миллионы или гуголы раз больше, чем мы можем наблюдать… или воистину бесконечным. Но пока мы не сможем наблюдать больше Вселенной, чем доступно нам в настоящее время, мы не получим достаточно информации, чтобы ответить на этот вопрос.
Если вам интересны новости науки и технологий, подпишитесь на нас в Яндекс.Дзен, чтобы не пропускать новые материалы!
Верна ли идея «вечной инфляции»?
Если вы считаете, что инфляция должна быть квантовым полем, то в любой момент в ходе этой фазы экспоненциального расширения существует вероятность, что инфляция закончится Большим Взрывом, и вероятность, что инфляция будет продолжаться, создавая все больше и больше пространства. Эти расчеты мы вполне можем произвести (при нескольких допущениях) и они приведут к неизбежному выводу: если вам нужна инфляция, которая производит наблюдаемую нами Вселенную, тогда инфляция всегда будет создавать больше пространства, которое продолжает расширяться, по сравнению с регионами, которые уже закончились Большими Взрывами. И если наша наблюдаемая Вселенная могла появиться в результате окончания инфляции в нашем регионе пространства порядка 13,8 миллиарда лет назад, существуют области, в которых инфляция продолжается — создавая все больше и больше пространства и рождая Большие Взрыва — и по сей день. Эта идея носит название «вечной инфляции» и в целом принимается сообществом физиков-теоретиков. И тогда насколько велика вся ненаблюдаемая Вселенная?
Теория вечной инфляции имеет право на существование
Как долго протекала инфляция до своего конца и Большого Взрыва?
Мы можем видеть лишь наблюдаемую Вселенную, созданную в конце инфляции и нашим Большим Взрывом. Мы знаем, что эта инфляция должна была продолжаться по меньшей мере 10 -32 секунд или около то, но вполне могла и дольше. Но насколько дольше? На секунды? Годы? Миллиарды лет? Или бесконечно? Всегда ли протекала инфляция Вселенной? Было ли у нее начало? Возникла ли она из предыдущего состояния, которое было вечно? Или, возможно, все пространство и время возникло из «ничего» какое-то время назад? Возможностей много, но все они непроверяемы и недоказуемы к настоящему времени.
В соответствии с нашими лучшими наблюдениями, мы знаем, что Вселенная намного, намного больше той части, которую мы имеем счастье наблюдать. За пределами того, что мы видим, находится много больше Вселенной, с теми же законами физики, с теми же структурами (звездами, галактиками, скоплениями, нитями, пустотами и т. п.) и с теми же шансами на развитие сложной жизни. Также должны быть конечные размеры «пузырей», в которых заканчивается инфляция, и гигантское количество таких пузырей, заключенных в гигантском, раздувающемся в процессе инфляции пространстве-времени. Но любым большим числам есть предел, они не бесконечны. И только если инфляция не продолжалась на протяжении бесконечно протяженного времени, Вселенная должна быть конечной.
Проблема в этом всем то, что мы знаем только, как получить доступ к информации, доступной в нашей наблюдаемой Вселенной: к этим 46 миллиардам световых лет во всех направлениях. Ответ на самый большой из всех вопросов, будь Вселенная конечной или бесконечной, может быть закодирован в самой этой Вселенной, но мы слишком связаны по рукам, чтобы узнать это. К сожалению, физика, которая у нас есть, не дает нам других вариантов.
Источник