Есть ли край у вселенной и что за ним: Что находится за краем Вселенной?

Содержание

«Что такое край вселенной и что за ним?» — Яндекс Кью

Есть ли край у Вселенной?

Содержание:

Обычному человеку сложно вообразить Вселенную. Она воспринимается, как нечто абстрактное и далекое. Конечно, каждый знает, что Земля круглая и далеко не единственная планета в космосе. Но насколько большое космическое пространство? Есть у него начало и конец, какие-либо границы?

Понятие о границах Вселенной

Согласно научным исследованиям, Вселенная не имеет границ. Когда речь идет о «краях» Вселенной, то подразумевается несколько иное понятие. Эти края нельзя каким-то образом ощутить или натолкнуться на них, будто на стену. Дело в том, что край в космическом отношении – это предел того, что человек способен увидеть. Для этого используется различное оборудование. Существует определенная грань, дальше которой ничего не видно. Однако это вовсе не означает, что на данной границе Вселенная резко обрывается. Принято говорить, что у Вселенной нет краев, но есть горизонты.

В космологии существует такое понятие, как наблюдаемая Вселенная. Под ним подразумевается часть Вселенной, прошлое которой видит наблюдатель. Дело в том, что за тот промежуток, когда сигналы из самой дальней точки Вселенной достигают Земли (то есть наблюдателя), Вселенная уже продвинется вперед на определенное время. Таким образом, то, что видит человек, уже произошло прежде. Та грань, которую способен увидеть человек, называется космологическим горизонтом. Все объекты, которые на нем расположены, обладают бесконечным красным смещением. На космологическом горизонте насчитывается около 500 миллиардов галактик и более.

Часть видимой Вселенной, которую можно изучать при помощи современных астрономических методов, именуется Метагалактикой. Приборы постепенно модернизируются, совершенствуются и вместе с этим увеличиваются размеры Метагалактики. Ученые могут только озвучивать гипотезы относительно того, что же находится за горизонтом Вселенной. Принято называть эти объекты внеметагалактическими. При этом Метагалактика может быть как практически всей Вселенной, так и лишь малой ее частью.

Hubble Ultra Deep Field — снимок «Хаббла». Справа — увеличенное изображение галактики в разных диапазонах

Интересный факт: как только появилась Метагалактика, началось ее постепенное однородное расширение. Ученый Эдвин Хаббл в 1929 году путем исследований и опытов установил, что между расстоянием к галактикам и их красным смещением существует некая связь. Эта зависимость обрела название закон Хаббла, который описывает расширение Вселенной. Согласно закону, космическое пространство в масштабах Вселенной безостановочно расширяется, и увеличиваются дистанции между галактиками.

В теории гранью наблюдаемой Вселенной является космологическая сингулярность – это состояние, в котором находилась Вселенная, когда произошел Большой Взрыв. То есть, предполагается, что на протяжении какого-то времени Вселенная была статичной. Потом произошел Большой Взрыв, который спровоцировал расширение, длящееся до сих пор. Более того, считается, что в последнее время расширение Вселенной ускорилось.

Расширение Вселенной

На практике удалось рассмотреть только реликтовое излучение. Его происхождение тоже напрямую связано с теорией Большого взрыва – предполагается, что прежде Вселенная состояла из горячей плазмы. Современная наука сумела добиться наблюдения поверхности рассеяния. Пока это наиболее удаленный объект.

Раз Вселенная начала расширяться ускоренно, то это подтверждает наличие двух сил – гравитации и антигравитации. В рамках наблюдаемой Вселенной всемирное антитяготение преобладает над тяготением. Согласно имеющимся расчетам, диаметр той части Вселенной, которая подлежит наблюдению, составляет 93 миллиарда световых лет либо же это 28,5 гигапарсек. Тогда возникает закономерный вопрос: «Почему диаметр Вселенной 93 млрд. световых лет, если ученые определили ее возраст – 13,7 млрд. лет?».

Дело в том, что чем дальше расположены зоны Вселенной, тем быстрее происходит их расширение по сравнению со скоростью света. При этом быстрее перемещаются не сами объекты, а пространство, внутри которого они находятся.

Из всего вышесказанного получается, что если Вселенная так и будет расширяться в дальнейшем, все быстрее и быстрее, то в определенный период остальные галактики, которые не входят в Сверхскопление галактик, пересекут горизонт Вселенной. Соответственно, их больше невозможно будет рассмотреть.

Можно ли добраться до края Вселенной?

Учитывая все особенности Вселенной, существует ли возможность того, что человек когда-нибудь доберется до ее границ? Данный вопрос можно назвать и очень простым, и сложным одновременно. На сегодняшний день краем вселенной считается самая удаленная область, которую можно разглядеть при помощи телескопа, а это – около 15 миллиардов световых лет. Чтобы заглянуть дальше, придется подождать изобретения еще более мощных телескопов.

Однако в любом случае добраться туда не получится, даже если бы космические аппараты передвигались со скоростью света. Например, расстояние в 300 тысяч километров является мизерным в масштабах космического пространства. Свет от Солнца до Земли доходит за восемь минут. Так, если подача света прекратится, то человечество узнает об этом только спустя 8 минут. Таким образом, изображение Солнца – это то, как оно выглядело в прошлом. Из-за этой особенности Вселенная заполучила название «машина времени».

Интересный факт: согласно одной из теорий о Вселенной, она может не иметь границ вообще. Ученые считают, есть вероятность того, что если объект будет долго перемещаться в одном направлении в рамках Вселенной, то, рано или поздно, он достигнет своей первоначальной точки отправления.

Например, от звезды Проксима Центавра (ближайшая к Солнцу) свет идет на протяжении 4 лет. Андромеда (крупная галактика, близко расположенная по отношению к Млечному Пути) посылает сигналы 2 миллиона лет. Что касается границы Вселенной, то ни один космонавт не способен преодолеть расстояние в 15 миллиардов лет, соответственно, невозможно совершить путешествие к границе. Кроме того, космические корабли не способны преодолеть скорость света или даже приблизиться к таким показателям (при текущем уровне развития).

В науке о космическом пространстве принято говорить, что у Вселенной нет краев, но есть горизонты. Космологический горизонт – это грань Вселенной, которую способен увидеть человек при помощи наиболее мощного телескопа. Часть наблюдаемой Вселенной называется Метагалактикой. С появлением нового оборудования Метагалактика будет расширяться. Также этот вопрос тесно связан с расширением Вселенной – в будущем возможно, что удаленные галактики уйдут за видимый горизонт. Добраться до края Вселенной невозможно, поскольку расстояние до самой отдаленной видимой области составляет около 15 миллиардов лет.

Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

За краем Вселенной: История сквозь пространство и время | от XQ | Накшатра, НИТ Тричи

Человеческий разум всегда стремится к неизвестному. Это невероятно пугает, но время от времени любопытство сжигает желание исследовать дальше. Позвольте мне взять вас всех в путешествие в бездну, которой является эта вселенная, место, где сама тьма боится существовать.

Путешествие по вселенной — это путешествие не только в пространстве, но и во времени. Прежде чем мы начнем, давайте рассмотрим некоторые факты. Чтобы найти край, мы должны сначала узнать размеры Вселенной. Ожидается, что нашей Вселенной 13,772 миллиарда лет, довольно старая, не так ли? Так насколько же велика наша Вселенная на самом деле? Сегодня ученые оценивают его ширину в 28,5 гигапарсеков. Чтобы понять, насколько это на самом деле огромно, давайте перейдем к основам астрономических единиц.

Насколько велик парсек?

Чтобы понять, как определяется парсек, вы должны сначала узнать, что такое астрономическая единица (а.е.). 1 а.е. — это, по сути, среднее расстояние между Солнцем и Землей (примерно 150 млн км). Таким образом, парсек определяется как наибольшая длина треугольника, самая короткая сторона которого равна 1 а.е. и который образует угол в одну угловую секунду в противоположной вершине.

Кредиты: Caltech

Простой расчет даст вам, 1 парсек = 3,26 светового года

Что такое световой год? Это расстояние, которое свет проходит за один год, что составляет около 9 460 000 000 000 километров. Здесь мы берем около 28 гигапарсеков, что составляет 93 миллиарда световых лет, то есть 879 780 000 000 000 000 000 000 км. Он просто невообразимо огромен.

Вот небольшая мелочь; Длина ДНК всех людей на Земле вместе взятых при растяжении составит около 0,119 миллиарда световых лет, но это история для другого дня.

Если присмотреться, то здесь что-то не так с расстояниями. Хорошо известно, что скорость света — это абсолютная максимально возможная скорость. Итак, если Вселенной 13,7 миллиарда лет, то почему ширина Вселенной составляет около 93 миллиарда световых лет? Технически, если объект, созданный сразу после Большого взрыва, двигался со скоростью света, к настоящему времени он должен был пройти максимум 13,7 миллиарда световых лет, ни больше, ни меньше. Откуда взялась вся материя из-за этого предела?

Введите, закон Хаббла:

В нем говорится, что объекты, наблюдаемые в глубоком космосе, имеют красное смещение. В этом ключ к разрешению нашего конфликта. Красное смещение, как следует из названия, представляет собой смещение длины волны света в красную часть спектра, то есть увеличение длины волны света. Но почему длина волны расширяется? Возможных причин может быть две, гравитационное поле или расширение пространства.

Когда мы говорим, что Вселенная расширяется, мы имеем в виду не только то, что объекты удаляются друг от друга, но и расширяется сама ткань пространства! Вот где все сходит с ума: расширение ускоряется! Предполагается, что темная материя и темная энергия оказывают сильное влияние на такое поведение. Так что да, дополнительное расстояние из-за расширения пространства необходимо учитывать при оценке ширины Вселенной.

Итак, край Вселенной явно не в каких-то 13 миллиардах световых лет от Земли. По оценкам, это намного больше! Есть ли у Вселенной край? Может быть. Возможно, нет. Но мы, безусловно, можем исследовать, на что это могло бы быть похоже, если бы было преимущество. Точно доказать или опровергнуть это невозможно. Вместо этого, что мы можем сделать, это спекулировать.

Какой самый дальний астрономический объект, который могут видеть люди?

На расстоянии около 2,53 миллиона световых лет от Земли находится галактика Андромеды. Технически это самый дальний объект, видимый невооруженным глазом в ночном небе. Почти все ночное небо, которое вы наблюдаете, состоит только из звезд и других объектов галактики Млечный Путь.

Отправимся намного дальше, примерно на 16 миллиардов световых лет от Земли. Это отмечает текущий космический горизонт событий Вселенной. Мы уже на месте? Нет еще нет. Это расстояние является верхним пределом света, когда-либо достигающего нас, если он возник на этом расстоянии сегодня. Это означает, что за пределами 16 миллиардов световых лет пространство расширяется быстрее, чем скорость самого света. Очевидно, что свет никогда не сможет достичь нас, поскольку ему придется путешествовать через относительно расширяющееся пространство. Это также означает, что любое событие, которое могло бы произойти сегодня за пределами космического горизонта событий, будет просто недоступно для наблюдения нами, несмотря ни на что.

Но в телескопы мы можем видеть еще дальше.

GN-z11

Примерно в 32 миллиардах световых лет от Земли вы найдете GN-z11, самую далекую из когда-либо наблюдаемых галактик. Это расстояние рассчитывается также с учетом расширения пространства. По сути, мы наблюдаем структуру 13,4 миллиарда лет назад. Поймите, что свет излучался этими структурами в прошлом, когда они находились в пределах космического горизонта событий, и, следовательно, мы можем их видеть. По сути, они призраки самих себя. И нет, предела нет рядом с этим. Нам нужно выйти даже за пределы. Можем ли мы пойти еще дальше? Посмотрим.

Одним из наиболее известных способов наблюдения и изучения Вселенной является анализ света или электромагнитных волн. Ясно, что наши наблюдения ограничены светом, который достигает Земли, путешествуя в космосе эоны. Ответ, который мы ищем, может быть скрыт в древнем свете Вселенной.

Эпоха происхождения фотонов

Изображение предоставлено: Write Science

Чтобы понять это, мы должны вернуться примерно на 377 000 лет назад после Большого Взрыва. Ее назвали эпохой «рекомбинации», отмеченной возникновением самых первых нейтральных атомов водорода из субатомных частиц. Так что же в нем такого особенного? Когда эти атомы образуются, их электроны находятся в возбужденном состоянии и, следовательно, немедленно теряют энергию и переходят в более стабильное состояние. Что тогда происходит с потерянной энергией? Они излучаются в виде фотонов. Эта эпоха также отмечена разделением фотонов, когда фотоны возникли из материи и могли свободно перемещаться в пространстве, не связанные с ними. Сегодня, 13 миллиардов лет спустя, мы, люди, наблюдаем эти первичные фотоны как космическое микроволновое фоновое излучение . Что интересно, это излучение равномерное и оно везде! Невозможно определить, откуда оно возникло, в отличие от излучений галактики или других космических объектов.

Двигаясь вперед, примерно в 46 миллиардах световых лет от Земли, мы достигаем того, что называется «Поверхностью последнего рассеяния» . Это то, что вы будете наблюдать независимо от того, в каком направлении вы смотрите. Поверхность последнего рассеяния подобна однородной сфере тумана, из которой после рекомбинации и фотонной развязки вышли первые фотоны космического микроволнового фонового излучения. Вопреки названию, это источник самого первого рассеяния света, но последнего из того, что мы можем наблюдать.

Это наконец край вселенной? Да и нет. Технически это самая дальняя точка в пространстве, а также самая дальняя во времени, которую мы можем наблюдать. Это, по сути, формирует край «наблюдаемой Вселенной» . То, что лежит даже за этим, известно как «Непрозрачная Вселенная» .

Это предел того, что мы можем наблюдать, но не того, что мы можем себе представить. Давайте теперь зайдем даже за край наблюдаемой Вселенной. Что вообще может там существовать? Все это время мы только исследовали то, что существовало в точке пространства в далеком прошлом. Более невообразимым был бы вопрос, что могло бы существовать там в настоящее время?

Край наблюдаемой Вселенной также отмечает так называемый горизонт частиц, максимальное расстояние, на которое можно заглянуть в прошлое. Все, что мы видели до сих пор, было с точки зрения удержания Земли в центре и масштабирования времени в прошлое с расстоянием.

Представьте, что в настоящее время ваш межгалактический двойник живет на горизонте частиц по отношению к Земле. Он просто наблюдал бы космическое микроволновое фоновое излучение по отношению к себе, если бы смотрел в сторону Земли. Но подождите, ваш межгалактический двойник действительно может видеть то, что находится за гранью наша наблюдаемая вселенная в настоящее время верно? Означает ли это, что с его точки зрения Вселенная простирается еще на 46 миллиардов световых лет? Что, если у нас есть межгалактические тройняшки, которые каким-то образом могут мгновенно общаться друг с другом? Если каждый из них жил на горизонте частиц наблюдаемой вселенной каждого , что они на самом деле увидят? Что, если у нас есть две тройки, расположенные в диаметрально противоположных положениях на горизонте частиц с их собственными горизонтами частиц, пересекающимися на Земле. Будет ли другой конец их горизонтов частиц также пересекаться на Земле?

Здесь неизбежно возникает вопрос.

Бесконечна ли Вселенная?

Чтобы ответить на него, нам придется обратиться к работе нашего старика Эйнштейна. Здесь следует отметить один факт: наша Вселенная на удивление плоская. (Плоскоземельцы, пожалуйста, не спрашивайте: «Если Вселенная плоская, то почему Земля круглая?») Из теории относительности Эйнштейна можно непосредственно оценить, что плоская Вселенная должна быть бесконечной. Итак, проблема решена? и, следовательно, нет ни края, ни конца Вселенной? Не совсем так, как вы могли подумать.

То, что я имею в виду под «плоским», не совсем то, что вы сейчас себе представляете. Пришло время понять разницу между топологией и геометрией. Лучший и самый известный способ объяснить это через параллельные линии. В плоской геометрии параллельные линии остаются неизменными, даже если топология или способ их организации в пространстве меняются.

Как объяснил астрофизик Пол Саттер,
«Возьмите лист бумаги с двумя параллельными линиями на нем. Давай, выкапывай его из хлама. Оберните один конец вокруг другого, чтобы получился цилиндр. Внимательно наблюдайте за параллельными линиями — они остаются параллельными, не так ли? Потому что цилиндры плоские.
Вы впервые услышали: Цилиндры плоские».

Изображение космического фонового микроволнового излучения

Вселенная имеет плоскую геометрию, но неизвестную и непредсказуемую топологию. Само существование однородного космического микроволнового фонового излучения свидетельствует именно об этом. Тем не менее, мы не можем быть уверены в неопределенности Вселенной из-за различных несоответствий в измерениях.

Плоская Вселенная имеет свои проблемы, противоречащие оригинальной теории Большого Взрыва. Если сейчас Вселенная плоская, то она должна была быть плоской с самого начала, но, похоже, это не так. Это можно решить, используя концепцию инфляции, которая опять-таки имеет свои собственные предположения.

У нас есть так много других теорий, таких как мультивселенная и теория струн, объясняющих волшебное царство, в котором мы существуем. Я не удивлюсь, если все, в чем мы находимся, — не что иное, как симуляция инопланетной сущности или, что еще хуже, научный проект случайного инопланетного ребенка, получившего за него тройку.

В конце концов, мы еще не можем быть уверены, конечна Вселенная или бесконечна и существует ли у нее вообще конец. Возможно, именно эта уверенность в неопределенности и делает астрономию поистине удивительной. Одно можно сказать наверняка: все, что находится за краем вселенной, должно знать Всевышнему, а человечество никогда не узнает, но человечество продолжит исследовать эту глубокую бездну небытия, надеясь, что когда-нибудь истина, стоящая за всем, будет найдена.

Большой разрыв: как Вселенная могла разорвать себя в клочья

Перейти к основному содержанию

Большой разрыв: как Вселенная могла разорвать себя в клочья

SearchSearch

org/Person»> Джеймс Темпертон

Наука

6:15124 03.013 AM

Shutterstock

Все началось с Большого Взрыва и закончится Большим Разрывом. Может быть.

Обнародована новая математическая модель, подтверждающая идею о том, что Вселенная может разорваться на части через 22 миллиарда лет, в момент, когда все, от галактик до звезд, планет, отдельных атомов и даже самого времени, будет разорвано в клочья. Эта теория берет за отправную точку быстрое и ускоряющееся расширение Вселенной и утверждает, что оно будет постоянно увеличиваться, в конечном итоге достигая бесконечности с катастрофическими результатами.

Новая модель, подтверждающая теорию Большого разрыва, была разработана Марсело Дисконци, доцентом математики Университета Вандербильта в Теннесси, в сотрудничестве с профессорами физики Томасом Кефартом и Робертом Шеррером. Трио боролось с проблемой космической вязкости — насколько липкой является Вселенная — когда они поняли, что их работа поддерживает Большой Разрыв.

Гипотеза Дисконзи основана на существующих теориях о темной энергии, в основном теоретическом веществе, которое, как считается, составляет 70 процентов массы Вселенной. Чтобы произошел Большой Разрыв, темная энергия должна победить в битве с гравитацией до такой степени, что сможет разорвать отдельные атомы.

Самый популярный

Большой разрыв, если он произойдет, уничтожит вселенную через 22 миллиарда лет — или насколько он устойчив к расширению и сжатию. Так называемая космологическая вязкость отличается от вязкости чего-то вроде кетчупа, которая измеряется тем, насколько быстро жидкость может пройти через маленькое отверстие.

Дисконци связал свою теорию космологической вязкости с Большим разрывом, гипотеза о котором была впервые выдвинута в 2003 году, когда он посмотрел, что происходит с движением жидкостей в сверхновых и нейтронных звездах. Его прорыв состоял в том, что он выдвинул теорию, объясняющую, что происходит, когда липкие жидкости движутся со скоростью, близкой к скорости света. Предыдущие модели давали запутанные результаты, а одна даже предполагала, что жидкости будут двигаться быстрее скорости света.

Новые данные свидетельствуют о том, что расширение Вселенной в конечном итоге станет бесконечным. Предположение основано на двух больших скачках в поведении темной энергии сейчас и в отдаленном будущем. Предыдущие модели в значительной степени игнорировали вязкость, но в гипотезе Дисконци именно вязкость Вселенной приводит к ее насильственному разрушению. Его теория основана на предложениях, сделанных французским математиком Андре Лихнеровичем в XIX веке.50-е годы.

Это не единственная модель нашей гибели. Конкурирующие теории включают Большую заморозку (где Вселенная разрастается настолько, что запасы газа распределяются так мало, что новые звезды не могут образовываться). Согласно этой модели, время становится бесконечной пустотой, в которой никогда ничего не происходит, поскольку во Вселенной почти не осталось энергии.

В качестве альтернативы мы можем двигаться к Большому сжатию, когда расширение Вселенной замедлится до минимума, а Большой взрыв произойдет в обратном направлении, когда все схлопнется обратно в сингулярность.

Джеймс Темпертон — редактор новостей WIRED. Он работает с редакторами и писателями в отделе новостей WIRED, а также является главным редактором информационных бюллетеней. Он является автором книги «Будущее медицины: как мы будем наслаждаться более долгой и здоровой жизнью» . Он получил степень по английской литературе в Университете Кардиффа и… Читать дальше

TopicsSpaceSciencePhysics