Бесконечность вселенной: Бесконечность Вселенной — как представить безграничность космоса

Бесконечность Вселенной — как представить безграничность космоса

Современная космология возникла в XX веке с развитием Общей Теории Относительности Альберта Эйнштейна. Именно эта наука изучает эволюцию Вселенной в целом. Многие парадоксы классической космологии вызывают интерес: фотометрический парадокс (почему ночью темно?), термодинамический парадокс (почему не наступило тепловое равновесие?), гравитационный парадокс (закон всемирного тяготения не объясняет гравитационное поле, создаваемое бесконечной системой масс).

Но один из главных вопросов, волнующий учёных, звучит так: бесконечна ли Вселенная? Бесконечна ли вселенная с точки зрения математики, физики, философии? Как представить бесконечность космоса? Ответы на эти вопросы помогут взглянуть на будущее человечества под другим углом.

В статье постараемся научно ответить, бесконечна ли Вселенная

Содержание

1. Как доказать бесконечность Вселенной?
2. Космология Джордано Бруно
3. Современная космология. Расширяющаяся Вселенная
4. Модели Фридмана
5. Ускорение расширяющейся Вселенной
6. Можно ли доказать бесконечность Вселенной?
7. Первая попытка: космическое путешествие
8. Вторая попытка: изучение Большого взрыва
9. Третья попытка: измерение плотности вещества
10. Что почитать?
11. Что посмотреть?
12. Бесконечность Вселенной — FAQ

Как доказать бесконечность Вселенной?

Космология Джордано Бруно

Джордано Бруно стал одним из первых, кто попытался ответить на вопрос: бесконечна ли Вселенная с точки зрения философии — и доказать это в своих трактатах: «Пир на пепле», «О бесконечном, Вселенной и мирах». Однако его аргументы пересекались с теологией и основывались на божественном начале:

1. Первое доказательство: принцип полноты. Если бог, сотворивший Вселенную, всемогущ и бесконечен, то и Вселенная бесконечна.
2. Второе доказательство: принцип отсутствия основания. Если бог сотворил мир в одной точке пространства, то сотворил его в и в другой.
3. Третье доказательство: вне Вселенной ничего нет, поэтому ничто не может её ограничить.

Эти выводы Бруно приводил с точки зрения философии и теологии, поэтому они имеют не научное, а культурное и историческое значение. Современная же наука хочет ответить на вопрос: бесконечна ли Вселенная с точки зрения математики и философии.

Памятник Джордано Бруно в Италии

Современная космология. Расширяющаяся Вселенная

На данный момент учёные доказали, что правильная модель Вселенной — расширяющаяся Вселенная, а не стационарная, как считалось столетиями до XX века. Это открытие совершил Эдвин Хаббл на основании эффекта Доплера (красное смещение).

Чтобы наглядно представить эффект Доплера, прислушайтесь к проезжающему мимо вас автомобилю. Когда он приближается, звук его двигателя кажется громче, что соответствует более высокой частоте звуковых волн; когда удаляется, звук двигателя кажется более низким, что соответствует более низкой частоте звуковых волн. Аналогичное происходит со световыми волнами.

Величина красного смещения пропорциональна расстоянию — чем дальше галактика, тем быстрее она удаляется от нас. Все галактики имеют красное смещение. Это означает, что все они удаляются от нас. Следовательно, Вселенная расширяется.

Красное смещение: принцип действия

Однако долгое время считалось, что Вселенная стационарна. Главная теория, на которой строится современная космология, — Общая Теория Относительности, — предполагает, что Вселенная стационарна.

Теоретически доказать обратное смог Александр Фридман, что после экспериментально подтвердил своим открытием Эдвин Хаббл.

Модели Фридмана

На основе ОТО Альберта Эйнштейна Александр Фридман сделал два предположения:

• Вселенная выглядит одинаково при наблюдении в любом направлении;
• Это справедливо при наблюдении из любой точки пространства;

Благодаря этим предположениям были созданы модели Вселенной, которые можно разделить на два типа:

1. Если средняя плотность вещества меньше или равна определённому критическому значению, то идея бесконечности Вселенной подтвердится. 30 грамм на кубический сантиметр, или три атома водорода на тысячу литров космического пространства.

   Современные модели Вселенной (космологические теории)

   Ускорение расширяющейся Вселенной

   Вселенная не просто расширяется — она расширяется с ускорением. Это открытие было сделано в конце 1990-х Солом Перлмуттером, Брайаном П. Шмидтом и Адамом Риссом при наблюдении сверхновых типа Ia. Яркость взрыва этих звёзд практически неизменна, поэтому по яркости света с Земли можно определить расстояние, на котором взрыв произошёл.

   Другой способ определения расстояния — эффект Доплера (красное смещение). Результаты должны быть одинаковы, однако расстояние, вычисленное при помощи сверхновых Ia, превышало значение, определённое по методу красного смещения. Единственным объяснением было то, что Вселенная расширяется с ускорением.

   На данный момент исследования в области космологии продолжаются. Одни учёные защищают бесконечность времени и пространства вселенной, другие — конечность. Но каким образом можно доказать истинность той или иной точки зрения?

   Наиболее популярная модель нашей Вселенной, включающая темную энергию. Первые 6-7 млрд. лет галактики двигались с замедлением, далее вышли на равномерное, а затем ускоренное движение.

   Можно ли доказать бесконечность Вселенной?

   Первая попытка: космическое путешествие

   Самый простой для понимания и сложный для исполнения способ — космическое путешествие. Для его представления следует сделать ряд допущений:

   • Космический корабль должен двигаться со сверхсветовой скоростью (299 792 458 м/с) и иметь бесконечный запас топлива;
   • Путешественник должен быть бессмертен и не иметь потребностей.

   Если Вселенная бесконечна, то путешественник будет вечно двигаться на космическом корабле по бесконечному пространству. Он никогда не сможет понять, действительно ли бесконечен космос. Даже пройдя огромные расстояния, путешественник не сможет утверждать, что Вселенная не имеет края, ведь он попросту не осознает это. Проблема состоит в понимании бесконечности: трудно представить её теоретически и невозможно на практике — у неё нет аналога.

   Вторая попытка: изучение Большого взрыва

   Большой взрыв является общепринятой космологической моделью рождения Вселенной. Его исследование помогает открывать свойства современного космоса и, возможно, поможет найти ответ на интересующий нас вопрос. Однако доподлинно неизвестно, почему произошёл Большой взрыв — учёные не пришли к окончательному выводу.

   Хронология Большого взрыва. Температура указана в кельвинах. Источник: starcatalog.ru.

   Третья попытка: измерение плотности вещества

   Как было сказано, если плотность вещества меньше или равна некоторому критическому значению, то Вселенная бесконечна. Если больше критического значения, то конечна. По сегодняшним данным наиболее вероятно, что плотность вещества меньше или равна критическому значению, следовательно, Вселенная плоская и бесконечна.

   Однако существуют другие формы материи: тёмная материя и и экзотические формы материи, которые мы не можем наблюдать и исследовать. Они могут нарушить баланс, и значение плотности станет выше критического.

   Сейчас учёные исследуют Вселенную, чтобы дать ответ на вопрос о её бесконечности. Возможно, этот ответ появится в ближайшее десятилетие, а пока что важно изучать имеющиеся данные.

   Что почитать?

   • Стивен Хокинг — «Краткая история времени», «Теория всего», «Краткие ответы на большие вопросы», «Кратчайшая история времени», «О вселенной в двух словах», «Природа пространства и времени»
   • Стивен Вайнберг — «Гравитация и космология», «Первые три минуты», «Объясняя мир»
   • Константин Циолковский — «Жизнь Вселенной»
   • Нил Деграсс Тайсон — «Астрофизика с космической скоростью», «История всего. 14 миллиардов лет космической эволюции»
   • Аристотель — «О небе»
   • Джордано Бруно — «Пир на пепле», «О бесконечном, Вселенной и мирах».
   • В.Н. Лукаш, Е. В. Михеева — «Актуальные проблемы космологии»
   • Д. Шама — «Современная космология»
   • Ф. Пиблс — «Физическая космология»
   • Дэйв Голберг — «Вселенная в зеркале заднего вида»

   Книги, которые стоит прочесть для понимания современных космологических теорий

   Что посмотреть?

   • «Удивительное путешествие от Земли до конца вселенной — живём ли мы в бесконечной вселенной?» — National geographic
   • «Наша бесконечная Вселенная» — К.Р. Коллинз
   • «Путешествие на край Вселенной» — National geographic
   • «Телескоп Хаббл в 3D» — Тони Майерс
   • «Бесконечная бесконечность» — BBC Horizon
   • «Каковы размеры Вселенной» — BBC Horizon

   Бесконечность Вселенной —

   FAQ

   Это была информация о бесконечности Вселенной, известная на данный момент. Однако осталось несколько интересных вопросов:

   Почему космос бесконечен?

   Сейчас наиболее вероятно, что Вселенная бесконечна. Это подтверждают недавние исследования. Учёные с точностью до 1% смогли измерить дистанции между галактиками на расстоянии более 6 миллиардов световых лет от Земли, что позволило сделать вывод о модели Вселенной. Астрономы говорят, что их результаты согласуются и подтверждают теорию о плоской бесконечной Вселенной.

   Как представить бесконечность?

   Пример с бессмертным космическим путешественником подтверждает, что участнику событий представить бесконечность невозможно, но наблюдатель сможет это сделать. Представьте отрезок, на одном конце которого ноль, а на другом единица, и попробуйте отметить ещё одно число в интервале между нулём и единицей. 0,5? Есть числа меньше. 0, 25? Ещё меньше. Это только рациональные числа. А если постепенно помещать на числовую прямую в этот интервал действительные числа — рациональные и иррациональные? Вы будете перебирать их вечно. Это и есть наглядная демонстрация бесконечности. Аналогичное происходит с бесконечной Вселенной.

   Как выглядит модель конечной Вселенной?

   Такая модель будет конечной, но неограниченной, как сферическая поверхность. Не будет условной стены или края: Вселенная будет замыкать саму себя. Если мы будем двигаться из определённой точки пространства в определённом направлении, рано или поздно мы вернёмся в эту точку.

   Почему Вселенная расширяется с ускорением?

   Учёные считают, что ускорение расширяющейся Вселенной связано с воздействием на неё тёмной энергии.

   Что такое тёмная энергия?

   Тёмная энергия — особый вид энергии, который невозможно обнаружить с помощью стандартных методов наблюдения. Считается, что тёмная энергия управляет процессами, происходящими во Вселенной. Однако сейчас она мало изучена, поэтому выводы делать рано.

   Что такое тёмное материя?

   Тёмная материя — особый вид материи, не взаимодействующий с электромагнитным излучением, поэтому названа «тёмной». Единственная сила, с которой взаимодействует тёмная материя, — гравитационная сила. Этот вид материи был обнаружен благодаря воздействию гравитации.

   Что если средняя плотность вещества больше некоторого критического значения?

   Вселенная расширяется достаточно медленно, вследствие чего гравитационное притяжение между галактиками замедляет его, а затем останавливает. После галактики начинают сближаться друг с другом, и Вселенная сжимается. Расстояние между двумя соседними галактиками сначала равно нулю, затем увеличивается до критического значения, а после снова равно нулю.

   Что если средняя плотность вещества меньше или равна некоторому критическому значению?

   Вселенная расширяется настолько быстро, что гравитационное притяжение не может остановить его, лишь немного замедляет. Расстояние между двумя соседними галактиками сначала равно нулю, но в конечном счёте они разлетаются с постоянной скоростью.

   Есть ли ещё один вариант?

   Вселенная расширяется, и этой скорости достаточно для того, чтобы предотвратить сжатие. Расстояние между двумя соседними галактиками сначала равно нулю, оно постоянно растёт. В таком случае скорость разлёта галактик уменьшается, но никогда не будет равняться нулю.

   ---

   Подписывайтесь на наш канал в Telegram, чтобы получать свежие статьи своевременно!

   «Как осознать бесконечность Вселенной? Кажется, что должна быть стенка… А что за ней?» — Яндекс Кью

   Популярное

   Сообщества

   ФилософияКосмос+2

   Юлия Галунова

   21 июля 2018  ·

   185,0 K

   Ответить2Уточнить

   Анна Рогова

   Психология

   1,1 K

   Психолог. Глубинный аналитик  · 1 мая 2021

   Пространственная бесконечность

   Представьте «линию без начала и конца». Это окружность. А теперь представьте, что три пространственные координатные оси — это окружности бесконечно большого радиуса. И сам радиус — тоже часть бесконечно большой окружности. И так до бесконечности. 

   Временная бесконечность

   Цикличность, вечное вращение.

   Бесконечность развития

   Представьте растущее дерево. У каждой ветки бесконечное количество вариантов расположения в пространстве, пока она не выросла, несмотря на ограниченность области, в которой она может появиться.

   Вселенское «дерево» вечно растет, появляются новые ветки, усложняется структура.

   С благодарностью за ваши вопросы, подходящие к моим ответам,
   Анна Рогова

   Перейти на vk.com/id31409339

   Комментировать ответ…Комментировать…

   Виктор Зосимов

   Астрономия

   1,9 K

   Физик, доктор, интересны квантовая механика и гравитация  · 20 нояб 2021

   Однажды, когда ночь покрыла небеса невидимою своею епанчою,
   знаменитый французский философ Декарт, у ступенек домашней лестницы
   своей сидевший и на мрачный горизонт с превеликим внима-нием
   смотрящий, — некий прохожий подступил к нему с вопросом:
   «Скажи, мудрец, сколько звезд на сем небе?» — «Мерзавец! —
   ответствовал сей, — никто необъятного обнять не может!» Сии,
   с. .. Читать далее

   Комментировать ответ…Комментировать…

   Илья Фомин

   Физика

   601

   Люблю математику и физику.  · 30 янв 2021

   Есть одна любопытная гипотеза. Если при точных подсчетах массы наблюдаемой Вселенной выяснится, что её размеры меньше гравитационного радиуса, то получится, что мы живем внутри горизонта событий черной дыры, и этот горизонт событий и есть граница нашей Вселенной. Если она сейчас поглощает какой-то внешний объект, то это объясняет её расширение, ну а сам горизонт событий… Читать далее

   15,4 K

   Алексей

   31 января 2021

   Не может Чёрная дыра поглощать какой-то объект так долго и с ускорением, поэтому очень сомневаюсь в этой теории. А… Читать дальше

   Комментировать ответ…Комментировать…

   Игорь Гаврилин

   Физика

   5

   наука, разработка теории физического пространства, его свойств и использования  · 21 сент 2021

   Можно ли и как осознать бесконечность Вселенной?
   Мысль человечества Ежедневно доказывает, что она может осознать все, и даже то, чего нет. Размышление и воображение — и Вы уже видите бесконечную Вселенную. Но то же размышление всегда порождает сомнение, основанное на тех скудных знаниях Космоса, которыми мы владеем.
   Суть сомнения: а бесконечна ли Вселенная? Да или нет? О… Читать далее

   Влад Немцев

   21 сентября 2021

   Бесконечность Вселенной можно осознать при попытке нашего разума определить границы её пространства. Это тот самый… Читать дальше

   Комментировать ответ…Комментировать…

   Александр Баулин

   Астрономия

   202

   Главный редактор медиа Pro космос  · 8 янв

   Задача науки как раз изучить мир, не ограничиваясь бытовыми представлениями. Но в целом непонятно:
   1) может быть бесконечная, просто бесконечная. Если вы не можете что-то представить, это не значит, что этого не существует. Например, попробуйте представить схему работы смартфона (я сразу скажу — всех деталей не знаю)
   2) Может быть замкнутая, но казаться бесконечной. .. Читать далее

   Александр Баулин, главный редактор медиа Pro космос

   Перейти на t.me/realprocosmos

   Комментировать ответ…Комментировать…

   Кирилл Капитонец

   Математика

   479

   Аналитик по профессии, инженер-механик по образованию, философ по убеждениям, романтик по…  · 2 авг 2021

   Бесконечность вселенной вытекает из непрерывности пространства.

   У каждой точки пространства есть окрестность, которая состоит из точек пространства, если перейти из любой точки пространства в соседнюю точку, то у нее опять будет окрестность, состоящая из точек пространства и т.д.

   Oleg Kuznetsov

   2 августа 2021

   Кирилл, можно предположить некую топологическую модель пространства, где граница «обозначается» как предел… Читать дальше

   Комментировать ответ…Комментировать…

   Кирилл Капитонец

   Математика

   479

   Аналитик по профессии, инженер-механик по образованию, философ по убеждениям, романтик по. ..  · 20 нояб 2020

   Кто сказал, что у вселенной нет границ?
   Мы наблюдаем два вида границ нашей вселенной, горизонт событий черных дыр, мы никогда не заглянем за него и горизонт реликтового излучения, мы так же не заглянем никогда за него.
   Поэтому можно только строить теории, что находится за этими горизонтами, но никогда эти теории не будут подтверждены экспериментом.
   Если только мы… Читать далее

   Евгений Александрович Пантюхов

   31 декабря 2020

   Существование черных дыр не доказано!!!!!!!!! Пиар и попсовые каналы типа Галактика это ПОПСА ! Не существует ни… Читать дальше

   Комментировать ответ…Комментировать…

   N & O

   Физика

   1,6 K

   Астрономия физика космология квантовая механика
     · 27 мар 2021

   В осознании бесконечности Вселенной нет никакой необходимости. Точнее Вселенная бескрайна, но не бесконечна. Это как поверхность раздувающийся сферы.

   А «стенка» недоступна нашему взору. Вопрос — что за ней — теряет всякий смысл.

   Мы никогда не можем видет то, что находится в области за сферой Хаббла, так. как объекты там удаляются от нас со сверхсветовыми скоростями.

   18,4 K

   Георгий Степико

   28 марта 2021

   Пожалуйста, можете расширить Ваш ответ? Например, определить понятия «бексрайна» и «не бесконечна», а также… Читать дальше

   Комментировать ответ…Комментировать…

   Зинаида Катаева

   619

   Психолог на пенсии, эзотерик.
     · 1 мая 2021

   Мне проще представить бесконечность при углублении в Материю, когда каждая открытая частица может делиться на еще меньшие. Бесконечность этого процесса у меня вызывает меньше вопросов, чем воображение внешней бесконечности.  
   Также можно вообразить, что наша Вселенная — это атом какого- то Мегамира. Соответственно, атомы нашего мира, это тоже чьи-то вселенные. И атомы… Читать далее

   Комментировать ответ…Комментировать…

   Вары Грин (Vary Green)

   1,2 K

   Предприниматель.
   Наука, философия, религия.   · 5 янв 2021

   Как представить бесконечность? Просто. Наберите в поиске «Вечный календарь онлайн», зайдите на сайт с таким календарем и введите цифру любого года, месяца и дня. Введите и увидите, что этот день существует и узнаете, какой день недели выпадет на введенную вами дату. Конечно, в каждом конкретном случае может быть введено некое разумное ограничение на число года, но… Читать далее

   Комментарий был удалён за нарушение правил

   Комментировать ответ…Комментировать…

   Если Вселенная бесконечна, значит ли это, что существует бесконечное количество «я»? (Средний)

   Если вселенная бесконечна, значит ли это, что существует бесконечное количество «я»? (Средний)

   Если вселенная простирается во всех возможных направлениях и на бесконечное расстояние, то не означает ли это, что там должно быть больше планет (другая вселенная?) Если у вас есть бесконечное пространство, тогда не ДОЛЖНА ли там быть другая вселенная (возможно, бесконечное количество их?) И если существует бесконечное количество вселенных, то это будет означать, что В КОНЕЧНОМ СЛУЧАЕ будет еще одна галактика Млечный Путь, и все, что здесь произошло в «нашей» галактике произошло бы то же самое в этой галактике. Кроме того, нас было бы бесконечное количество, делающих бесконечное количество вещей. Например, в других мирах я получил Нобелевскую премию мира, слово «рыба» — ругательство, Джордж Буш — серийный убийца. Я просто хочу знать, возможно ли это, и есть ли опубликованная теория/документ по этому поводу, и, возможно, где я могу прочитать эту теорию/документ.

   Вселенная может быть бесконечной, но мы можем видеть только ее конечную часть из-за конечной скорости света. Мы можем видеть только те части, от которых свет успел дойти до нас с момента зарождения Вселенной — а значит, мы можем (теоретически) увидеть сферическую Вселенную с радиусом около 47 миллиардов световых лет. Если бы я дал вам немного времени подумать об этом, я уверен, что вы пришли бы к следующему выводу: «это означает, что в какой-то момент Вселенная должна была расширяться быстрее, чем скорость света», что, по-видимому, нарушает специальную теорию относительности. . На самом деле считается, что именно это и произошло в период, называемый «инфляцией», и это не нарушает специальной теории относительности, поскольку это не пространственное движение, а расширение самого пространства.

   Вернемся к вашему вопросу: если Вселенная бесконечна за нашим горизонтом, существует ли там бесконечное количество «вас»? Интересно, изучали ли вы вероятности в школе? (Если вы не дайте мне знать, если вы не понимаете следующее).

   Если существует конечная вероятность того, что что-то произойдет (например, планета, формирующаяся вокруг звезды, или формирование галактики), то в бесконечной вселенной будет бесконечное количество этих вещей. Таким образом, в бесконечной вселенной было бы бесконечное количество галактик и планет. Однако если существует бесконечно малая вероятность того, что что-то произойдет, то в бесконечной вселенной будет только конечное число (например, 1) таких вещей. Я бы сказал, что вероятность создания конкретного человека с определенным генетическим строением и образом мышления может быть только бесконечно малой (это зависит от того, насколько сложными, по вашему мнению, являются люди) — поэтому есть только один из вас! Люди также используют этот аргумент против идеи о том, что в такой большой вселенной должна существовать инопланетная жизнь — если вероятность формирования жизни бесконечно мала, то может существовать только одна планета, несущая жизнь. Я лично думаю, что более вероятно, что жизнь формируется с конечной вероятностью, чем то, что формируется конкретный человек.

   См. интересную статью астронома Макса Тегмарка на эту тему здесь. Она была написана для научной аудитории, но кажется вполне читабельной.

   • Вселенная

   • Космология

   • Мультивселенная

   • Бесконечность

   Об авторе

   Карен Мастерс

   Карен была аспиранткой Корнеллского университета с 2000 по 2005 год. Она продолжала работать исследователем красных смещений галактик в Гарвардском университете, а сейчас работает на факультете Портсмутского университета в своей родной Великобритании. В последнее время ее исследования были сосредоточены на использовании морфологии галактик, чтобы дать ключ к разгадке их формирования и эволюции. Она является научным сотрудником проекта Galaxy Zoo.

   Твиттер: @KarenLMasters
   Веб-сайт:  http://icg. port.ac.uk/~mastersk/

   Похожие вопросы, которые могут вас заинтересовать…

   • Если есть бесконечные вселенные, произойдет ли все возможное? (Средний)

   • Допускает ли инфляция бесконечное число вселенных? (Передовой)

   • Если во время Большого взрыва Вселенная была бесконечно плотной, почему время не остановилось? (Начинающий)

   • Можете ли вы использовать бесконечную линию отражателей, чтобы направить свет на край Вселенной? (Средний)

   • Что вызвало Большой взрыв и создало Вселенную? (Начинающий)

   Поиск в нашем архиве вопросов и ответов

   Поиск

   Бесконечность миров

   • 24,95 доллара США
     Твердый переплет

   • электронная книга

   256 стр. , 5 x 8 дюймов, 42 ч/б иллюстр.

   • Твердый переплет
   • 9780262046480
   • Опубликовано: 5 апреля 2022 г.

   24,95 $

   • электронная книга
   • 9780262368438
   • Опубликовано: 5 апреля 2022 г.

   24,9 $9

   Для профессоров: Запрос разрешений

   • Случайный дом пингвинов
   • Амазонка
   • Барнс и Ноубл
   • Книжный магазин.org
   • Индивидуальный
   • Индиго
   • Книг на миллион

   Другие розничные продавцы:

   • Penguin Random House
   • Амазонка
   • Барнс и Ноубл
   • Книжный магазин.