Является ли вселенная конечной

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

Конечна ли Вселенная?

В советское время нам внушали, что Вселенная безначальна и бесконечна. Действительно, если Бога нет, то мир безначален и бесконечен, на Вселенную проецируются свойства Бога. Если же Бог есть, то мир имеет начало во времени и мир конечен. Бесконечность же и безначальность – свойства Бога. Все дело в том, что нам тяжело представить «конец» Вселенной, не спросив «что за ним?»

Однако современная наука может стать союзником христианского богословия в этом вопросе.
Еще в 1917 г. А. Эйнштейн выступил с гипотезой о конечной, но безграничной (в смысле отсутствия четко фиксируемых пространственных пределов, границ) Вселенной. С этого времени в науке начали развивать модели конечной Вселенной. В таких моделях у Вселенной нет четко фиксируемого барьера, «за которым» она заканчивается, но в тоже время такая Вселенная и не бесконечна. Эти модели подтвердилась общепринятой в науке теорией Большого взрыва (согласно которой Вселенная имеет начало), а также конечной скоростью света. Следуя наиболее распространенной на данный момент, конечной модели расширяющейся Вселенной, Вселенная не имеет пространственных границ, но может быть пространственно конечна.

Чтобы понять, как может существовать конечная Вселенная без шлагбаумов и знаков «Вселенная завершена» можно привести пример пассажира, бегущего по платформе за первым вагоном отходящего сверхскоростного поезда. Выйдя на перрон, опоздавший пассажир попытается догнать или хотя бы увидеть первый вагон, но скорость поезда намного превосходит его собственную. Пытаясь догнать и увидеть вагон он сделает несколько шагов, но за каждый шаг поезд проделает путь на такой скорости, что постепенно исчезнет из видимости пассажира. В то же время, не увидав первого вагона пассажиру нет смысла делать предположения, что его вообще нет и поезд бесконечен. Просто движение поезда не соизмеримо с его движением. Так и скорость движения вещества во Вселенной может быть несоизмерима с восприятием человека, желающим «остановить» ее движение, и посмотреть «что же за находится за ним». Находясь в состоянии непрестанного расширения, Вселенная, не дает человеку «поймать» ее границу с помощью телескопов и всех форм эмпирического наблюдения. Другой пример, приводимый для понимания конечной Вселенной это аналогия сферы: ее поверхность не имеет границ, но имеет ограниченную площадь, причём кривизна сферы постоянна.

Конечную модель Вселенной подтверждают исследования, полученные космическим аппаратом НАСА (американский зонд WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe)). Эти данные «озадачили астрономов и с новой остротой поставили вопрос о возможной ограниченности Вселенной. Имеются свидетельства того, что она, кроме того, неожиданно мала (по астрономическим, естественно, масштабам), и только вследствие своеобразного «оптического обмана зрения» нам кажется, что нет ей конца и края». (ссылка)

По мнению ученых, данные WMAP говорят о неожиданно малых размерах Вселенной (в астрономических масштабах) и о том, что пространство в ней «замкнуто само на себя». Несмотря на свою конечность, края как такового Вселенная не имеет и луч света, распространяясь в пространстве, должен через определенный (большой) промежуток времени возвратиться в исходную точку.
Комментируя эти данные, отечественный физик, доктор физико-математических наук М. Прохоров пишет:
«В стародавние времена люди думали» что 3емля плоская и стоит на трех китах, затем выяснилось, что наша ойкумена круглая и, если плыть все время на запад, то через некоторое время вернешься в исходную точку с востока. Похожим образом изменялись и воззрения на Вселенную. В свое время Ньютон полагал, что пространство плоское и бесконечное. Эйнштейн разрешил нашему Миру быть не только безграничным и кривым, но и замкнутым. Новейшие данные, полученные в процессе исследования реликтового излучения, свидетельствуют о том, что Вселенная вполне может быть замкнута сама на себя. Получается, что если все время лететь от Земли, то в какой-то момент начнешь к ней приближаться и, в конце концов, вернешься назад, обойдя всю Вселенную и совершив кругосветное путешествие, подобно тому, как один из кораблей Магеллана, обогнув весь земной шар, приплыл в испанский порт Санлукар-де-Баррамеда». (ссылка)

Если Вселенная замкнута на себя, конечна, то безначальное и бесконечное существование не совпадает с ней. Бесконечность – не Вселенная, а особое, отдельное от Вселенной бытие. Об этом свидетельствует и здравый разум. Ведь если бы Вселенная была безначальна и бесконечна, то она была бы вечной и неизменной, в ней не было бы процессов изменения, которыми наполнен весь окружающий нас мир и сам человек. Мы рождаемся, стареем, умираем, т. е. непрестанно изменяемся, как сама Земля, галактики, планеты. В одном только бесконечном бытии Бога, у «Отца светов нет ни изменения, ни тени перемены» (Иак. 1:17). Еще Моисею Он открылся с именем «Я есть Тот, Кто Я есть», то есть вечно равный Себе, Сущий, неизменный.

«Бог всегда был, есть и будет, или, лучше сказать, всегда есть, — говорит святой Григорий Богослов, — ибо слова: был и будет, означают деления нашего времени и свойственны естеству преходящему: а Сущий — всегда. И сим именем именует Он сам Себя, беседуя с Моисеем на горе (Исх. 3:14); потому что сосредоточивает в Себе самом всецелое бытие, которое не начиналось и не прекратится».

Все дело в том, что существуют различные парадигмы математики. Действительно, если мы всецело примем учение Кантора о трансфинитном, а затем и примем актуальную бесконечность в математические исчисления, то запутаемся во всем.
Напомню, что сам Кантор страдал тяжелым психозом, видел видения, которые объявляли ему, что он мессия, при этом подобные видения жестоко искажали христианскую догматику. Есть прекрасное исследование Н. Катасонова «Боровшийся с бесконечным. Философско-религиозные аспекты генезиса теории множеств Георга Кантора». В этой книге описаны квази-откровения Кантора, руководствуясь каковыми Кантор оспаривает непорочное зачатие Иисуса Христа и объявляет его плотским сыном Иосифа Аримафейского. Последний же оказывается воплощением самого Бога Отца. Причем свою мессианскую роль Г. Кантор обосновывает именно открытием актуально бесконечного в математике.
См. ссылку
Но слава Богу, помимо теорий Кантора есть и иные направления в математике. Я имею в виду интуиционистское и конструктивистское направление. Эти направления ставят под сомнение актуальную бесконечность (причем, конструктивизм более строго и последовательно). Иными словами, отказ от абстракции актуальной бесконечности провозглашается как один из принципов интуиционизма и конструктивизма.
С позиции конструктивизма, математика может иметь дело только с конструктивными объектами, на базе отказа от применения абстракции актуальной бесконечности. Конструктивизм вводит принцип потенциальной осуществимости. При этом абстракция потенциальной осуществимости не позволяет рассматривать как своего рода завершенные объекты, например, «бесконечные» слова и совокупность «всех» слов в данном алфавите (в частности, не рассматривается как завершенный объект и натуральный ряд).
Если взять вашу задачу (про яблоки), с точки зрения конструктивизма и интуиционизма, то ее можно прокомментировать приблизительно так:
В ряд выложено бесконечное множество яблок.
1. Нигде в природе мы не наблюдаем и не можем наблюдать бесконечное множество яблок. Бесконечное множество яблок – это не онтологическое явление, его построение невозможно ни людьми, ни природой.
2. В нашем воображении мы тоже (даже перенапрягшись) не сможем представить бесконечное множество яблок. Мы можем представить только непрестанно растущее число яблок – к огромному (конечному) ряду яблок добавить больший (тоже конечный) и еще больший. Иными словами мы получим лишь некое движение к актуальной бесконечности, но не бесконечный ряд как таковой. Воображение человека, по сути, не дает никаких представлений о бесконечном ряде яблок как завершенном объекте.
Вывод: бесконечный ряд яблок изначально неконструктивный объект и операции с ним невозможны. Так изгоняется актуальная бесконечность из конечного мира и воображения человека. Разумеется, остается потенциальная бесконечность, но это и не бесконечность в точном смысле слова.

Среди православных святых принципы сходные с конструктивизмом отстаивал Свт. Игнатий Брянчанинов, будучи инженером и неплохим математиком. Он указывал, что бесконечность как актуальность есть бытие, есть Существо – Бог, а не числа. Собственно, он противопоставил число как отражение относительного и ограниченного мира явлений и бесконечное как внечисловое, абсолютное бытие Бога.

«Вселенная есть число, и все составные части ее суть числа. Непосвященный в таинства математики никак не совместит в себе понятия, что все числа, столько различные между собою, вместе совершенно равны одно с другим в отношении к бесконечному. Причина такого равенства очень проста и ясна: она заключается в бесконечной, следовательно, постоянно равной разнице между бесконечным и каким бы то ни было числом. При посредстве неоспоримых выводов математики делается очевидным, что понятие о числе есть понятие относительное, а не существенное. Это понятие, составляя естественную принадлежность ограниченных разумных тварей, составляя неотразимое последствие впечатлений, под влияние которых твари вступают вместе с вступлением в существование, никак не может быть принадлежностию существа бесконечного. Бесконечное, объемля собою все числа, вместе с этим пребывает превыше всякого числа по свойству совершенства, не имеющего ни в чем никакого недостатка и не способного подвергнуться недостатку».

«Естественно действию бесконечного быть превыше постижения человеческого. Всякое число есть явление. Одно бесконечное постоянно пребывает неизменным, оно не изменяется ни от присовокуплений к нему, ни от вычитаний из него. Одно бесконечное совмещает в себе всю жизнь; одно оно есть в точном смысле Существо».

«Таково свойство бесконечного: оно, одно оно, живет в себе и собою. Оно – саможизнь. Действия его на числа, как бы ни были громадны, не имеют и не могут иметь никакого влияния на образ существования бесконечного, отделенного от всех тварей бесконечным различием, существующего среди тварей вполне независимо от тварей и несмесно с ними. Нет никакого сходства между существованием и существованием». Опять гремит Богослов: вся Тем быша, и без Него ничтоже бысть, еже бысть. И опять отвечает математика: «Истина, всесвятая Истина! явления, как и числа, должны иметь свой источник, источник неиссякаемый, – и такой источник есть бесконечное, есть Бог!»

Приведенные мною цитаты заимствованы из работы Свт. Игнатия «Слово о смерти». Как видим, Свт. Игнатий последовательно отделяет бесконечное от числа, что роднит его с конструктивизмом и интуиционизмом.
К этому можно добавить, что у человека есть интуиция бесконечного как априорная идея. И изгнать идею актуальной бесконечности он не может. Но эту идею необходимо спроецировать на истинно бесконечный Объект, каковым является только Бог.