Может ли Вселенная быть бесконечной?

20 389 просмотров
Об авторе

Вселенная

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?

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.

Вселенная

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.

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.

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?

Вселенная

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.

Может ли Вселенная быть бесконечной?

Приложение
Hi-News.ru

Новости высоких технологий в приложении для iOS и Android.

78 комментариев

  1. Negr

    Хах.
    1. Как может расширяться физическая величина бесконечной длины?) Если она расширяется - вряд ли она бесконечная.
    2. Вселенная появилась с момента большого взрыва и на тот момент имела крайне маленькую величину. Как что-то малое может стать бесконечно большим? Для это должна быть скорость равная бесконечности. А если попытаемся вычислить время - получим неопределённость - бесконечность делить на бесконечность

    Немного мыслей вслух. .

    • Xellys

      Представь, что в бесконечном пространстве на конечном расстоянии друг от друга находится точки (соответственно, если они повсюду, то их кол-во тоже равно бесконечности). Так вот, расширение соответствовало бы увеличению расстояния между каждой из точек.

      • Rillan

        Тоесть к-во всетако считаемо, и края есть, а значит вселенная не может быть бесконечна.

      • Negr

        Это лишь означало бы, что Вселенная не дискретна. Как отрезок от 0 до 1, который вмещает в себе бесконечность числе, хотя сам является конечным.

    • Viktor_555

      Расширяется только автономная часть Вселенной (видимая человеком часть ее). Большой взрыв произошел в автономной части Вселенной (которая представляет собой макро-атом макро-Вселенной следующего уровня, таких уровней бесконечно много, что говорит о структурированности Вселенной).

      Вселенная - это не плод нашего воображения, это не то, что мы видим глазами или ощущаем, это не сфера и не плоскость, это не кусок простанства-времени. Вселенная - бесконечная величина, которая всегда была и всегда будет. Она не умрет и не возродится. В одной части вселенной может происходить расширение простанства-времени, в другой его сжатие. Каждый атом, электрон вещества - это автономная часть вселенной, которая содержит бесконечно много других более мелких частиц, чем атом, электрон. Видимая (человеком) часть вселенной - это частица бесконечно большого количества таких объектов (их называют мульти-Вселенными). То есть на видимая часть Вселенной содержится в макро-электроне макро-Вселенной. То есть Вселенная бесконечна как в макро-направлениии, так и в микро-направлении. Можно предположить, что наша видимая Вселенная - это один из макро-атомов, которые слагают макро-разумное существо или макро-камень или одинокий макро-атом, который носится в макро-Вселенной. Любое предположение невозможно ни доказать, ни опровергнуть. Каждый человек носит у себя внутри бесконечно большое число микро-Вселенных, в которых есть микро-звезды, микро-планеты, населенные иногда микро-организмами. Мы этого никогда полностью не узнаем, для этого потребовались бы миллиарды лет, а за это время любая цивилизация (на данном уровне) исчезает и рождается новая и так бесконечно. Бесконечность - не фантазия и не умозаключение, это данность, приняв которую, поймешь устройство Вселенной.

      • Viktor_555

        Что такое большой взрыв?

        Одна из моих версий.
        Предположим, что наша видимая (глазами человека) Вселенная - это автономный макро-атом макро-Вселенной следующего уровня (или Вселенной второго порядка).

        Тогда Большой взрыв - это процесс перехода (превращения) макро-атома одного макро-элемента в другой во Вселенной 2-го порядка с выделением колоссального кол-ва энергии, наподобие термоядерной реакции в Нашей Вселенной 1-го порядка. Это не обязательно по аналогии с превращением водорода в гелий, но суть та же.

  2. Rillan

    Взрыв был 13.8 млдр лет назад. Мы обозреваем 46 млдр лет светового растояния. Согласно статье мы наблюдаем прошлое. Вопрос: Как оно равномерно распрастроняется во все стороны и почему мы до сих пор не увидели точку взрыва ? Мне одному кажется, что тут пробел в логической цепочке ?

    • Surovyi

      13.8 млрд это время,а 46 млрд это расстояние,которое прошел свет. (отправлено из приложения Hi-News.ru)

      • Rillan

        и той точки, которую мы обозреваем. Вопрос остается открытым.

      • Jiraiya

        46 млрд световых ЛЕТ, а не метров или ещё чего-то. Это расстояние выраженное временем.

        • Зоман

          световой год - это расстояние пройденное фотоном со скоростью 300 т.км/с за 1 год. Математика: S=V/t=300 000 km/s/31536000 s. Секунды сокращаются и остаются километры, т.е. расстояние. Их потом можно перевести в метры. Школа школа, я скучаю )))

      • ereke

        Если 46 миллиардов лет, то это противоречит тому, что вселенной всего 13 миллиардов лет. Так что по любому не может быть во вселенной расстояния превышающим 13 миллиардов лет

    • VolkaDlak

      Мы видим "точку взрыва" это реликтовое излучение. Просто мы находимся в эпицентре взрыва, а его остатки окружают нас со всех сторон. В статье выше приводится картинка этого излучения.

      P.S. На всякий случай поясню, что даже если бы мы жили в другой галактике (например в Андромеде) мы бы всё равно находились бы в центре взрыва - хитрые выверты "астральной геометрии".

      • ereke

        Мы только собираемся или пытаемся увидеть реликтовое излучение. Для этого запускается телескоп в космос

    • Jiraiya

      Мне тоже режет глаз эта нестыковка. =)
      Если галактики образовались в результате большого взрыва, который произошёл 13,8 млрд лет назад, значит самый ранний свет который возможно наблюдать мог бы с того момента пролететь лишь 13,8 млрд световых лет. А мы наблюдаем свет, который летел до нас 46 млрд лет.

      Выходит одно из двух:
      1. Те галактики существовали до "большого взрыва".
      2. Автор статьи перепутал "млн" с "млрд" и на самом деле галактики от нас на расстоянии 46 млн световых лет.

      Как по мне, то второе более вероятно. В первом случае пришлось бы утверждать что все учёные мира не дружат с арифметикой.

    • ereke

      Статья бред сплошной. В любую сторону - мы видим только максимум 13 миллиардов лет.. причем прошлого. Откуда взялись 46 миллиардов лет?

  3. Aldo

    Всё это поднимает вопрос антропного принципа. Возможно, мы наблюдаем расширющуюся вселенную только в нашей области, а также, возможно, понятия начала и конца имеют место только в нашем субъективном восприятии. Я понимаю что ребята пытаются абстрагироваться и просто делать выводы на основе наблюдений, но даже не знаю есть ли смысл экстраполировать их на всю вселенную, хотя они всегда подчеркивают, что говорят о наблюдаемой части вселенной. Надо бы почитать последние мнения Хокинга на эти счета – у него получается делать интересные выводы после множеств изысканий. ) (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  4. 3DPascal

    Пустота в любом случае бесконечна, там где нет ни одной частицы.

    • granny

      Пустота не пуста - говорит нам учитель Шифу, то есть, простите, современные представления о тёмной энергии и материи.

    • deaddreams

      в таком понятии пустоты в нашей вселенной не существует, т.к. вакуум обладает ненулевой энергии и в нем постоянно кипит "суп" виртуальных частиц.

  5. storm X

    ну так ведь до большого Взрыва тоже что-то было..просто нет разумных и говорящих свидетелей этого.. бактерии и атомы же не скажут нам этого

  6. mr Vanya

    Вселенная бесконечна.
    Все инсинуации на тему ограниченности пространства и эм возмущений в нём не имеют под собой ровно никакой научной основы.

  7. uran

    В бесконечной системе нет единиц измерения, мы - человеки, все меряем по себе, вот и с бесконечным космосом не можем ужиться, все в пробирке себя видим, а что за стенками этой пробирки нам не охватить сознанием, наука мешает своими константами :) (отправлено из приложения Hi-News.ru)

    • Aldo

      Мм, тут палка о двух концах. С одной стороны не можем ухватить бесконечность Вселенной, с другой отталкиваем мысль, что она конечно, потому если она конечна, то что за её границами. В общем фантазия у нас весьма ограничена в этом плане. :) (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  8. uran

    И ещё, представим себе, что по мере бесконечного уменьшения изучаемого пространства наступит момент перехода в его увеличение и наоборот, с рассмотрением бесконечно увеличивающегося мы заметим обратный процесс, и т.д. в бесконечные колебания во всех направлениях, какие только можем мы себе представить нашим ограниченным количеством органов чувств. (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  9. Eduard

    Возможно не правы те и другие, и даже это утверждение. История показывает смену утверждений и в каждой эпохе считалось за истину.

  10. granny

    Я вот последнее время надумывал себе теорию о том, что мы как раз и существуем в некотором замкнутом объёме искривлённого пространства, которое ошибочно кажется нам бесконечным, а скорость света и есть мерило его кривизны, которое ограничивает для нас доступный горизонт видимых нами событий. Но вот здесь это опровергается.

    • deaddreams

      любопытная идея. Гигантская черная дыра?

      • granny

        Ну, если рассматривать мир как подобное в подобном, малое в большом, ещё более малое в малом, что и подтверджает вся современная физика, правда только до квантового уровня, правда, ещё не известно, насколько правильно мы оцениваем сегодня этот "квантовый уровень", то можно говорить и о "гигантской черной дыре".

    • Aldo

      На этом сайте была статья что наша вселенная лишь проекция через искривленное пространство, потому и наблюдаем некоторые парадоксы. (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  11. karsky

    Ну ок, а если она не бесконечна, тогда что на краю по вашему? Стена? А за ней что? (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  12. 223231

    Все проще. Вселенная бесконечна и конечна одновременно. Это сложно осознать, это нужно понимать, но понять это практически невозможно.
    То есть сейчас она конечна, но если вы будете двигаться в сторону конца... не важно с какой скоростью, вы его там не найдете. А если найдете, то это будет начало чего-то другого. Начало чего?... того, что вы сами придумаете. В этом весь смысл. Чтобы было понятнее, чем дальше вселенная от наблюдателя, тем более она неопределена и совсем далеко выглядит как облако возможностей. Но это совершенно не означает, что там никто не живет).

    • granny

      Нет. Если наблюдатель порождает вселенную, то это вселенная наблюдателя, который её порождает и только его. Я - наблюдатель, а вы все здесь и не здесь - мои эманации. Есть такое течение в восточной философии, сейчас лень гуглить как оно называется. Если вселенная - коллективный опыт группы наблюдателей, то это уже будет бардак. Например, кто-то свято верит в инопланетян, эльфов или гигантских боевых роботов. Значит все они должны возникнуть в нашей, так сказать, реальности. Ан нет, не возникают. Таким образом, наша реальность как-бы сигналит нам: Аллё! Я объективна, понимаешь ли и от вас, наблюдателей, не завишу.

    • 223231

      Наблюдатель и есть один, это каждый из нас, мы-один. Тут все и люди и комары, это все одно, этот наблюдатель создает вселенную. Инопланетяне будут, мы не готовы пока к ним. Причем уровень развития у них будет примерно такой как у нам,, не придумано еще ничего другого. Как мы их можем найти, если мы не можем летать толком в космосе.

  13. dawson.white

    Но ведь если верить теории большого взрыва, то изначально была бесконечная сингулярность, которая, как принято говорить, взорвалась. То есть фактически получается изначально Вселенная бесконечна и расширяется сама в себя. (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  14. trukhin

    Многие думают, что большой взрыв произошёл из точки. Это не так. Он произошёл из бесконечного числа точек. Представьте бесконечный пляж с песком. Каждая песчинка взорвалась достигнув размеров белее чем наблюдаемой нами вселенной. Каждая! На бесконечном пляже! И не только не, что сверху лежали, а даже те, что были глубоко. А теперь представьте. Что глубина у пляжа бесконечная. А теперь, что песчинки настолько мелкие, бесконечно малые, что можно считать сплошной непрерывной средой, "жидкостью". Проще говоря в один прекрасный момент бесконечная среда бесконечно малых точек увеличилась в каждой точке до размеров вселенной. Бесконечно большая вселенная стала больше ))) (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

    • deaddreams

      это так называемая квантовая пена...существуют теории обыгрывающие этот сценарий

  15. aleksandr63s

    А я читал вселенных много. (отправлено из приложения Hi-News.ru)

    • uran

      Всегда хочется заглянуть за занавес глобального спектакля :) Но ограниченность и заключается в наших представлениях, созданных образами, программируемыми нашим сознанием, вот где замкнутость, а желание вырваться из такого круга - стремление развиваться далее. (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  16. School73

    Давайте считать: Вселенная началась 13,8 миллиарда лет назад или t = 13.800.000.000 x 365 x 24 x 60 x 60 = 435.196.800.000.000.000 = 0,435 x 10^18 секунд.
    Видимое расстояние Вселенной во всех направлениях 46.000.000.000 св.лет или L = 46.000.000.000 x 365 x 24 x 60 x 60 x 300.000 = 435.196.800.000.000.000.000.000 = 0.435 x 10^24 км.
    Вычислим среднюю скорость расширения, начнись оно в точке, где находимся мы V = L/t = 0.435 x 10^24 / 0.435 x 10^18 = 1.000.000 км/с!
    Совпадение? НЕ ДУМАЮ!

  17. solitonbi4

    А с чего вдруг линейная зависимость? (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

  18. Hitchcock

    А как же знаменитые пузырьки вселенных, кипящие и соприкасаюшиеся (визуализация мультиверса). Пузыри то точно границы имеют.

    • Hitchcock

      Непонятно, как возможен мультиверс бесконечных вселенных. А без мультиверса антропный принцип теряет смысл (основной постулат ведь антропного принципа в том, что существует почти бесконечно много вселенных с разными параметрами, а нам досталась с параметрами, прегоднымм для существования жизни).

  19. umelec

    У МЕНЯ ЭТО ВЫЗЫВАЕТ АССОЦИАЦИИ - РАССУЖДЕНИЯ ВИРУСА ГЕРПЕСА О РАЗМЕРАХ РАЗМЕРАХ БИОЛОГИЧЕСКОГО КОСМОСА (ТЕЛА ЧЕЛОВЕКА) ГДЕ ОН ОБИТАЕТ: " А КАК ВЫ ДУМАЕТЕ, ГОСПОДА ГЕРПЕСЫ, ГДЕ ЗАКАНЧИВАЕТСЯ НАШ КОСМОС ? В СОЗВЕЗДИИ ПЕЧЕНИ ИЛИ СОЗВЕЗДИИ ОКОЛОКОЖНЫХ ПОТОВЫХ ЖЕЛЕЗ ? " - "ДАЛЬШЕ ВЕДЬ ВЫГЛЯНУТЬ НЕ МОЖЕМ ?!"
    ВСЕ ЭТИ ПОЧТИ НАУЧНЫЕ СКАЗКИ О ВЫЧЕСЛЕННЫХ РАЗМЕРАХ И ПРЕДЕЛАХ НАШЕГО КОСМОСА МЕНЯ СМЕШАТ.
    НА МОЁМ СКАЗОЧНОМ ПРИМЕРЕ С ГЕРПЕСОМ НАДО УЖЕ ПОНЯТЬ - НАМ ВИРУСАМ КОСМОСА НИКОГДА НЕ УЗНАТЬ ПРЕДЕЛА ! ПРЕДЕЛА НЕТ!

    • Hitchcock

      Кстати помню лет 10 назад Хокинг в олном интервью заявил, что вселенна может быть органом гигантского существа, а мы типа микробов. Вот точно помню, что это был Хокинг, а не абы кто, но нагуглить не могу....

      • Зоман

        Ну раз Хоккинг сказал, то надо кивать послушно головой. По РенТВ каждый день такое говорят, но почему-то никто не кивает. )))

  20. pilot 38

    Наши законы физики и наш разум не запрограммированы богом что бы понять все о вселенной!Зато нам дан разум что бы как можно лучше и дольше прожить на этой бренной земле чем мы к сожалению плохо пользуемся все воюем и болеем и гробим нашу планету!Ученные до сих пор не могут понять саму суть тока ,а лезут рассуждать о вселенной смешно ей богу!

Новый комментарий

Для отправки комментария вы должны авторизоваться или зарегистрироваться.