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
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
Границы Вселенной: есть ли они
Вселенная вечна, бесконечна, неизменна. Об этом говорили на протяжении тысячелетий, так считают многие ученые и сегодня. А как все обстоит в реальности? Ответа нет, естественно, есть лишь только предположения.
1. Размер
Говорить о величине Вселенной сегодня мы можем лишь на основе имеющихся научных данных. Кто-то, конечно, может опираться на традиции, религию, эзотерику. Но проверить все это мы не в состоянии.
Так вот, реальный возраст Космоса – почти 14 млрд световых лет. Опираясь на этот показатель, мы можем судить о действительном масштабе Вселенной. Получается, что радиус видимого пространства и составляет эту величину.
С другой стороны, необходимо учитывать тот факт, что дальние объекты ускоренно удаляются от нас. Наиболее удаленные убегают со скоростью, превосходящей световую. Значит, мы никогда не увидим те объекты, которые находятся за границей наблюдения. Ведь всю информацию мы получаем на основании излучения, оставленного телами. А они, как говорит физика, никак не способны превзойти 300 тыс. км/сек.
Исходя из расчетов, Вселенная, какой мы ее знаем, должна быть радиусом не менее 40-60 млрд св. лет.
2. Неизменность
Долгое время считалось, что Космос стабилен и постоянен. На сегодня так уже не думают. Благодаря Эйнштейну и другим физикам начала-середины 20 века выяснилось, что всё относительно.
А еще и эффект энтропии имеется, который с каждым моментов времени все делает более хаотичным и нестабильным. Напомню: энтропия подразумевает стремление системы к максимальному беспорядку с течением времени. Первое состояние объекта, обычно, максимально стабильно и устойчиво. Так, до Большого Взрыва существовал всего один микрообъект нереальной плотности, массы и микроразмера. Потом баланс пошатнулся и возникла наша Вселенная.
Со временем она будет становиться все менее устойчивой.
3. Вечность
Другое утверждение: Вселенная вечна. Но, ученые доказали, что наш мир когда-то возник. Может ли что-то быть вечным, если имеет начало? Вопрос философский, но ответ очевиден.
Более того, известно, что будущее нашей Вселенной будет совсем другим, нежели текущее ее состояние. Многие варианты развития предрекают ее кончину. Либо она разорвется из-за усиления действия темной энергии, либо она обратно сожмется в сингулярность, либо расширится до таких размеров, когда на расстоянии в миллиарды километров не встретишь двух атомов.
4. Бесконечность
С данным утверждением несколько сложнее. Ни один ученый не скажет вам с уверенностью, что Вселенная ограничена в размерах. Да, есть видимый предел наблюдения. Но, это отнюдь не означает, что за этими границами ничего нет.
Сложно себе представить что-то бесконечное. Да и вообще тогда теряется смысл нашего существования в бесконечности. С другой стороны, и ограниченность предположить никто не решается.
Вопрос остается открытым. А если принять во внимание идею Мультивселенной, то и вообще можно потеряться в реальных масштабах Космоса.
Получается, о Вселенной мы знаем не так много. Говорить о ее размерах можно лишь условно. Будущие исследования, вероятно, раскроют больше деталей о ней.
Источник
Есть ли у Вселенной границы и на что они могут быть похожи
Выйдя на ровное чистое плато и попытавшись заглянуть за горизонт с помощью бинокля или даже телескопа, вы увидите ту же тонкую линию, где небо сливается с землей. Эта граница называется видимым горизонтом и обуславливается она не зоркостью глаза и не оптической силой прибора, а искривлением земной поверхности. Видимый горизонт есть и у нашей Вселенной, но в отличие от горизонта земного, он связан не столько с геометрией пространства, сколько с излучением, доходящим до нас из космических глубин.
То, что мы условно именуем границей Вселенной, это всего лишь та часть пространства, откуда свет успел к нам добраться, ее еще называют объемом Хаббла.
Но что находится за ее пределами и вообще, есть ли у нашей Вселенной истинная граница и если есть, то на что она похожа?
Многие из астрофизиков склоняются к тому, что у Вселенной нет границ в привычном понимании этого слова, но всё же при этом она конечна, ибо в противном случае макрокосмос должен был бы находиться в стабильном состоянии.
Согласно одной модели, она похожа на пончик, только в трех измерениях. Если какое-нибудь микроскопическое создание станет двигаться по двумерной поверхности пончика, то рано или поздно оно вернется в ту же точку, откуда начало движение. Поверхность замкнута на саму себя, края не существует.
Другая модель чуть более трудна для понимания. Вселенная не замыкается на себя, вместо этого она продолжается бесконечно во всех направлениях, образуя саму ткань пространства-времени, а там, где нет пространства, нет движения, нет никаких координат. Попытка достичь гипотетической границы в такой модели будет сравнима с попыткой достичь горизонта на Земле, который хотя и кажется краем, но в действительности таковым не является.
О границах Вселенной можно рассуждать долго, но поскольку у нас нет реальных данных, которые можно изучить, все рассуждение на эту тему будут оставаться умозрительными. Имеющиеся в нашем распоряжении мощные телескопы позволяют заглядывать не столько вглубь Вселенной, сколько в ее прошлое.
Из-за того, что Вселенная расширяется, самые отдаленные наблюдаемые объекты сейчас находятся намного дальше, чем в момент испускания ими света, который улавливают телескопы. Выходит, что Вселенная значительно больше, чем наблюдаемый объем Хаббла, и ее физическая граница, если таковая и существует, находится за пределами действия инструментальных средств познания.
Определенную трудность в понимании феномена вносит также и однородность космического пространства. С какой точки Вселенной мы бы не смотрели, везде и по всем направлениям будет одно и то же — звезды, галактики и сверхскопления, удаляющиеся от наблюдателя, которому собственные координаты будут представляться центром мироздания.
Из этого наблюдения можно сделать вывод, что у гипотетических границ Вселенной во внеметагалактической зоне можно будет видеть ту же картину.
Так конечна ли Вселенная?
Если изначальное количество энергии было определенным, то можно говорить о некой ограниченности мироздания, но это не равнозначно ограниченности пространства. Возможно, мы бы смогли открыть эту тайну, если бы нашли способ перемещаться быстрее скорости света или обойти ход времени. А так, кто знает, может быть граница мироздания как раз там, где заканчивается физика и само преодоление рубежа возможно только при переходе на более высокий уровень сознания.
Источник