Существует множество теорий и гипотез о том бесконечна ли Вселенная или у нее есть граница. Большой взрыв создал все, что мы сейчас видим, и разбросал материю по пространству. А вот как далеко и есть ли конец у Вселенной – вопрос из самых интересных. Ученые ломают голову над этой задачей. Как известно, размер наблюдаемой Вселенной составляет примерно 46,5 миллиардов световых лет. Однако, что там, за пределами этих видимых границ понять сложно. Портал ФактыПро приоткроет тайну о том существует ли граница у Вселенной.
Есть ли конец Вселенной или она бесконечна
О том бесконечна ли Вселенная или конечна существует ряд теорий и гипотез, но единого ответа нет. Что ученые знают с уверенностью, так это то, что Большой взрыв произошел 13,8 миллиардов лет назад, что означает, что это возраст Вселенной. Однако из-за инфляции Вселенной, а также, по-видимому, ускоряющегося расширения каждого наблюдаемого уголка Вселенной, самый дальний свет, который люди смогли обнаружить, находится примерно в 46,5 миллиардах световых лет во всех направлениях. Это означает, что в настоящее время наука предполагает, что Вселенная имеет по меньшей мере 93 миллиарда световых лет в поперечнике. Она может быть намного больше, но у землян нет способа узнать это. Свет из-за этого вселенского «края» после Большого взрыва не успел достичь Земли или наблюдательных спутников в космосе. При этом даже скорость расширения Вселенной могли измерить с ошибкой.
Вопрос также осложняется представлениями большинства людей о том, что такое Вселенная на самом деле и как она образовалась. Многие люди думают о Большом Взрыве, происходящем в совершенно пустой пустоте, вакууме без энергии или материи, когда внезапно началось массивное расширение, извергающее материю и энергию с невообразимой скоростью, что в конечном итоге привело к образованию всех известных нам сегодня скоплений галактик, туманностей, звезд, планет и лун.
Однако это упрощенный взгляд на Большой взрыв, который в значительной степени был отвергнут экспертами. Ключ к пониманию предельной загадки Вселенной (Большой взрыв) заключается в том, что он начался не с одной точки, которая повлияла на остальную часть «пространства». Все пространство было вовлечено в Большой взрыв, который ранее был сжат с почти бесконечной плотностью.
В первые мгновения Вселенной после Большого взрыва объем и плотность материи были несколько однородны, но как только началось охлаждение и дифференциация на атомы, области накопления массы и области пустого пространства стали более определенными. Вся энергия и материя начали расширяться, удаляясь со скоростью света от всего остального. Точно так же расширялось и пустое пространство между объектами (часто быстрее скорости света). Вот почему можно обнаружить свет на расстоянии 46 миллиардов световых лет (в том числе благодаря гравитационному линзированию), хотя наша Вселенная существует в своем нынешнем виде всего 13,8 миллиарда лет.
Это говорит о том, что во Вселенной существует «внешнее», как если бы теоретически можно было выйти наружу и затем наблюдать снаружи системы. Однако у нас нет никаких доказательств того, что такое «внешнее» существует, что является сильным аргументом в пользу теории бесконечной вселенной.
Правда ли что Вселенная бесконечна
Мысль о том, что все сущее «бесконечно», опять же, очень трудна для человеческого ума. Наше существование изначально определяется границами и ограничениями, поэтому “бесконечное” число возможностей немыслимо. Однако если Вселенная бесконечна, то существует вероятность (пусть и небольшая), что точно такое же расположение атомов и молекул существует и в других местах. Экстраполируя это дальше, можно было бы также найти место, где те же самые структуры атомов и молекул образовали бы другую Землю, с жизнью, которая развивалась бы таким же образом, а это означало бы, что где-то еще в этой бесконечной Вселенной существовал бы другой «ты».
Это может звучать как научная фантастика, но это та область, где должны проводиться дискуссии о «бесконечном». Хотя эти, казалось бы, диковинные мысленные эксперименты кажутся невозможными, у нас нет возможности должным образом опровергнуть их.
Некоторые теоретики и астрофизики, включая Эйнштейна, пытались определить «форму» Вселенной, особенно после того, как Эйнштейн предположил, что время и пространство могут искривляться или даже складываться. Одна из наиболее популярных теорий этой универсальной формы — «замкнутая петля». Представить это можно с точки зрения нашей собственной планеты. Вплоть до нескольких веков назад люди верили, что мир плоский, так как они могли видеть только горизонт, и не могли наблюдать кривизну планеты, чтобы распознать ее как сферу.
В более крупном масштабе, когда люди смотрят на Вселенную, она кажется плоской, почти как лист бумаги, и нет никакой заметной кривизны. Тем не менее мы продолжаем наблюдать «противоположные» стороны Вселенной, надеясь, что сможем распознать закономерности сходства, подобные тому, что наблюдается на нашей планете, где человек в конечном итоге достиг бы своего первоначального местоположения, если бы он шел в одном направлении достаточно долго.
Несмотря на то, что в настоящее время ученые не могут увидеть кривизну Вселенной, было высказано предположение, что если бы Вселенная была по крайней мере в 250 раз больше, чем наша наблюдаемая в настоящее время Вселенная, она потенциально все еще могла бы изгибаться назад (где-то за пределами нашей способности видеть). Хотя это сделало бы объем Вселенной в миллиарды раз больше, чем люди видят сейчас, это возможно. Учитывая это теоретическое ограничение, Вселенная все равно будет считаться конечной.
Дискуссии о Большом взрыве, размере и форме Вселенной, потенциале мультивселенных, темной энергии, темной материи и десятках других загадочных тем продолжают увлекать и очаровывать экспертов, которые проводят свою жизнь, глядя на звезды. Ученые и академики любят твердые ответы и измеримые величины, но когда вы говорите о самом большом возможном масштабе (всей Вселенной), такие окончательные ответы часто неуловимы или невозможно когда-либо доказать. В то время как охота за истиной толкает вперед, человеку, возможно, придется смириться с тем, что некоторые тайны не предназначены для того, чтобы быть разгаданными.
Опровержение мнения о бесконечности Вселенной
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. Однако отсутствие такого явления говорит о том, что Вселенная постоянно расширяется. Это и является опровержением мнения о бесконечности Вселенной.
Расширяясь в пространстве и во времени Вселенная 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. Однако 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.
Однако 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. Однако 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.
Вселенная − бублик
Существует гипотеза, которая основывается на старой компьютерной игре «Астероиды». Согласно данной теории объекты, покидающие границы игрового поля, продолжают свое движение, но при этом они появляются с противоположной стороны экрана.
Гипотеза 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.
Однако это всего лишь теоретическое обоснование, которое пока еще не может быть подкреплено практическими результатами и вопрос о безграничности или ограниченности Вселенной остается открытым.
Может случиться так, что при бесконечно быстром путешествии к краю люди так и не дойдут до границы. Это схоже с тем, как вы будете идти на Земле строго по одной линии. В итоге путешественник окажется в том же месте, откуда пришел.
Существуют теории, что наша вселенная имеет форму бублика или шара, поэтому любые попытки выйти за границы на космическом корабле будут физически невозможны. Вы просто будете летать по кругу в бесконечно расширяющемся и замкнутом пространстве. Однако эти рассуждения основаны на трехмерной модели, но что если пространство многомерное? В таком случае непонятно даже где находится сама граница, не говоря о возможности ее достигнуть.
Искусственное ограничение
Возможно, ограничения того, что люди могут 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. Однако ведь это лишь часть того, что предлагает нам Вселенная.
Космический микроволновый фон
Чем дальше ученые смотрят в любом направлении, тем дальше назад во времени они смотрят. 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. Люди видят свет молодой Вселенной. Поэтому если искать свет, который был испущен 13,8 миллиарда лет назад, оставленный Большим Взрывом, то найдется и он: космический микроволновый фон.
Картина флуктуаций космического микроволнового фона 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 абсолютно плоская. Если бы пространство было положительно искривлено и люди жили на поверхности четырехмерной сферы, то увидели бы, как сходятся эти далекие лучи света. Если бы пространство было искривлено отрицательно, как если бы земляне жили на четырехмерном седле, то увидели бы, как далекие лучи света расходятся. Однако 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.
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.
Насколько большой была область Вселенной после инфляции
Глядя на нашу Вселенную сегодня, на равномерное послесвечение Большого Взрыва и на плоскость Вселенной, ученые могут извлечь не так много. Наука может определить высший предел энергетического масштаба, при котором происходила инфляция. Также удалось определить, какая часть Вселенной прошла через инфляцию. Рассчитан и определен нижний предел того, сколько должна была продолжаться инфляция. Однако 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 люди могут наблюдать… или воистину бесконечным. Однако пока ученые не смогут наблюдать больше Вселенной, чем доступно нам в настоящее время, они не получат достаточно информации, чтобы ответить на этот вопрос.
Вечная инфляция
Если 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 ученые вполне могут произвести (при нескольких допущениях) и они приведут к неизбежному выводу: если 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 Взрывы — и по сей день. Эта идея носит название «вечной инфляции» и в целом принимается сообществом физиков-теоретиков. И тогда насколько велика вся ненаблюдаемая Вселенная никто не знает, даже запуски спутников не решают пока проблему.
Как долго протекала инфляция до своего конца и Большого Взрыва
Люди могут видеть лишь наблюдаемую Вселенную, созданную в конце инфляции и Большим Взрывом. Предполагается, что эта инфляция должна была продолжаться по меньшей мере 10-32 секунд или около того, но вполне могла и дольше. Однако неизвестно 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 непроверяемые и недоказуемы к настоящему времени.
В соответствии с лучшими наблюдениями, ученые установили, что Вселенная намного, намного больше той части, которую есть возможность наблюдать. За пределами того, что люди видят, 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. Однако 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 том, что люди знают 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 ученые слишком связаны по рукам, чтобы узнать это. К сожалению, физика, которая у нас есть, не дает нам других вариантов. А времени у людей не так и много, ведь Луна удаляется от Земли.
Вселенная конечна
Можно предположить, что Вселенная конечна и граница все-таки есть. Далеко, возможно, люди даже ее еще не видят. Тогда первый вопрос, а что после нее? Неужели бесконечное пространство вакуума. Однако ведь и оно не может быть абсолютно бесконечным…
Часть ученых и космологов поддерживают теорию мультивселенных. Что если большой взрыв – это не единичное явление? Что если в разных уголках пространства происходили несколько подобных взрывов. Тогда напрашивается вывод, что наша Вселенная не единственная.
Частично это подтверждают наблюдения группы специалистов NASA под руководством астрофизика Александра Кашлинского. Астрономы выяснили, что более 800 галактик планомерно движутся в одном направлении. Это явление было названо «темным потоком». Причина очевидная – нечто притягивает эти галактики. Предполагаемый центр притяжения этих объектов находится за пределом линии наблюдения. Что это, как не другая Вселенная? Однако уровень науки не позволяет даже обнаружить бактерии на Венере.
Другое интересное наблюдение сделал аппарат WMAP, изучая реликтовое излучение. В некоторых участках были обнаружены аномальные зоны. В них реликтовое излучение было настолько слабым, что можно сделать вывод об отсутствии любой материи. Однако как такое возможно, если после Большого Взрыва все должно распределиться равномерно? Скорее всего, всю материю из этой зоны «притянул» другой массивный объект. И это вполне может оказаться вселенная-сосед. При этом в 2001 году ученые получили ответ из космоса.
Однако даже если так, то существует некое метапространство, в которое даже не заходили лучи света. Именно оно разделяет эти многочисленные Вселенные. Неужели, у этого пространства тоже нет никаких границ?
Эмуляция
Возможно вопрос о том есть ли конец Вселенной или она бесконечна не имеет смысла, так как все вокруг − эмуляция. Это элементарно выводится из имеющихся представлений об окружающей действительности:
- Имеется явный, четко выраженный момент запуска симуляции — Большой взрыв. Удобный вариант бутстрапа без необходимости думать о развертывании системы на всех уровнях. Пусть сама себя запускает.
- Тонкая настройка Вселенной — ну тут тоже понятно, симуляцию подгоняли под наиболее интересные условия.
- Квантование всего: пространства, энергии, времени и с недавнего времени гравитации. Планковские величины представляют по сути то, с чем приходится сталкиваться любому программисту — ограничения на размер переменных и точность вычислений. Скорость света — ограничение на фреймрейт симуляции. Просто товарищи экспериментаторы недооценили желание отдельного элемента системы лезть слишком глубоко.
- Вероятностная природа квантовой механики — ошибки округления при работе с числами с плавающей точкой при приближении к пределу точности вычислительной системы. Читайте спецификацию IEEE 754.
- Невозможность увязать квантовую механику и теорию относительности — да банально обсчитываются разными модулями. Гордон Фримен тоже мог бы долго ломать голову над механикой взрывающихся бочек (Havok) и ее несоответствием с визуальной моделью (шейдеры).
- Видимые размеры Земли и Луны совпадают.
Заключение
Вопрос о бесконечности Вселенной уже давно не дает покоя ученым, так как мнения о наличии границ, а также их отсутствии, противостоят друг другу. Ни одна из сторон не может подтвердить или опровергнуть каждую из теорий. Пока эта тайна находится за пределами понимания землян. Однако наука не стоит на месте, что подтверждают интересные факты и открытия.
