Содержание
Конечна или бесконечна Вселенная? — Hi-News.ru
Есть два варианта: либо Вселенная конечна и обладает размером, либо бесконечна и тянется вечно. Оба варианта заставляют хорошенько задуматься. Насколько велика наша Вселенная? Все зависит от ответа на вышеуказанные вопросы. Пытались астрономы понять это? Конечно пытались. Можно сказать, они одержимы поиском ответов на эти вопросы, и благодаря их поискам мы строим чувствительные космические телескопы и спутники. Астрономы вглядываются в космический микроволновый фон, реликтовое излучение, оставшееся со времен Большого Взрыва. Каким образом можно проверить эту идею, просто наблюдая за небом?
Ученые пытались найти доказательства того, что особенности на одном конце неба связаны с особенностями на другом, вроде того, как края обертки на бутылке соединяются друг с другом. До сих пор не найдено никаких доказательств, что края неба могут быть связаны.
Если говорить по-человечески, это означает, что на протяжении 13,8 миллиарда световых лет во всех направлениях Вселенная не повторяется.
Свет проходит туда-сюда-обратно через все 13,8 миллиарда световых лет и только потом покидает Вселенную. Расширение Вселенной отодвинуло границы покидания светом вселенной на 47,5 миллиарда лет. Можно сказать, наша Вселенная 93 миллиарда световых лет в поперечнике. И это минимум. Возможно, это число 100 миллиардов световых лет или даже триллион. Мы не знаем. Возможно, и не узнаем. Также Вселенная вполне может быть бесконечной.
Если Вселенная действительно бесконечна, то мы получим крайне интересный результат, который заставит вас серьезно поломать голову.
Итак, представьте себе. В одном кубометре космоса (просто расставьте руки пошире) есть конечное число частиц, которое может существовать в этом регионе, и у этих частиц может быть конечное число конфигураций с учетом их спина, заряда, положения, скорости и т. д.
Тони Падилья из Numberphile подсчитал, что это число должно быть десять в десятой в семидесятой степени. Это настолько большое число, что его нельзя записать всеми карандашами во Вселенной.
80 частиц. И этого намного меньше, чем возможных конфигураций материи в одном кубометре. Если Вселенная действительно бесконечна, то удаляясь от Земли вы в конце концов найдете место с точным дубликатом нашего кубометра космоса. И чем дальше, тем больше дубликатов.
Подумаешь, скажете вы. Одно облако водорода выглядит так же, как и другое. Но вы должны знать, что проходя по местам, которые будут выглядеть знакомыми все больше и больше, вы в конечном итоге дойдете до места, где найдете себя. А найти копию себя — это, пожалуй, самое странное, что может произойти в бесконечной Вселенной.
Продолжая, вы будете обнаруживать целые дубликаты наблюдаемой Вселенной с точными и неточными копиями вас. Что дальше? Возможно, бесконечное число дубликатов наблюдаемых Вселенной. Даже не придется приплетать мультивселенную, чтобы найти их. Это повторяющиеся Вселенные внутри нашей собственной бесконечной Вселенной.
Ответить на вопрос, конечна или бесконечна Вселенная, крайне важно, потому что любой из ответов будет умопомрачительным.
Пока астрономы не знают ответа. Но не теряют надежды.
АстрономияВселеннаяФотоны света
Для отправки комментария вы должны или
Бесконечна ли Вселенная? | New-Science.ru
Не осталось четких или окончательных доказательств того, что Вселенная либо конечна, либо бесконечна, хотя есть некоторые интригующие аргументы и предлагаемые теории с обеих сторон. Однако самое замечательное в этой загадке заключается в том, что из-за природы Вселенной мы, возможно, никогда не сможем по-настоящему узнать ответ!
Когда вы в последний раз смотрели в усыпанное звездами небо за много километров от любого другого источника света? Когда тысячи звезд простираются над вами, рассеивая свой свет за миллионы или миллиарды километров от вас, это просто ошеломляет. Чем дольше вы вглядываетесь, тем больше звезд появляется, чем вы могли бы сосчитать, если бы потратили на это всю ночь! Однако любой, кто имеет смутное представление о нашей галактике и Вселенной, знает, что на самом деле в одном только Млечном Пути есть миллиарды звезд, что намного больше, чем несколько тысяч, которые мы можем видеть с Земли!
За пределами нашей галактики Млечный Путь находится более 150 миллиардов других галактик, каждая со своим огромным количеством звезд.
Нашему релятивистскому мозгу практически невозможно понять эти числа, поэтому большинство людей думают о Вселенной как о бесконечно большой и бесконечной пустоте. В большинстве повседневных ситуаций это убеждение не имеет большого значения, но верно ли оно? Бесконечна вселенная или нет?
Сложный вопрос
Первоначальный ответ на вопрос, бесконечна ли вселенная или конечна… мы не знаем. Что мы знаем 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 мы смогли обнаружить, находится примерно в 46 миллиардах световых лет во всех направлениях. Это означает, что в настоящее время мы знаем, что Вселенная имеет по меньшей мере 92 миллиарда световых лет в поперечнике. Она может быть намного больше, но у нас нет способа узнать. Свет из-за этого вселенского «края» после Большого взрыва не успел достичь Земли или наших наблюдательных спутников в космосе./s3/static.nrc.nl/images/gn4/stripped/data28049230-7e6d10.jpg)
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).
Иллюстрация расширения вселенной после большого взрыва.
Вот почему мы можем 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.
Может ли это быть бесконечным?
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». Представьте себе это 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 мы смотрим 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 мы не можем 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 мы видим 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.
космология — Вселенная конечна или бесконечна?
Спросил
Изменено
6 месяцев назад
Просмотрено
28 тысяч раз
$\begingroup$
Я думал, что вселенная конечна, но потом прочитал это:
Как что-то конечное может стать бесконечным?
И они, кажется, предполагают, что он бесконечен. Так что это?
- космология
- пространство-время
- вселенная
$\endgroup$
1
$\begingroup$
Невозможно узнать, конечна Вселенная или бесконечна, потому что мы никогда не сможем увидеть ее целиком.
Обратите внимание, что Геннет говорит «и для простоты вселенная бесконечна», и это действительно ключевой момент. Это упрощает физику, если Вселенная бесконечна, как мы склонны считать, что это так.
Но вам нужно подумать о том, что вы подразумеваете под «бесконечностью». Нет смысла говорить, что у Вселенной есть край, потому что тогда вам придется спросить, что произойдет, если вы подойдете к краю, а затем сделаете еще один шаг. Это означает, что единственная альтернатива бесконечности Вселенной состоит в том, что она зацикливается сама на себе, как сфера, поэтому вы можете идти вечно, не достигая края, но в конце концов вы вернетесь к тому, с чего начали.
Мы не думаем, что Вселенная подобна сфере, потому что для этого пространство-время должно иметь положительную кривизну, а современные эксперименты показывают, что пространство плоское (с точностью до экспериментальной ошибки). Однако пространство-время может быть искривлено положительно, но с такой малой кривизной, что мы не можем ее обнаружить.
В качестве альтернативы пространство-время может быть плоским, но иметь сложную глобальную топологию, такую как тор. Масштаб всего подобного должен быть больше, чем наблюдаемая Вселенная, иначе мы бы увидели его признаки.
Между прочим, если Вселенная сейчас бесконечна, то она всегда была бесконечной, даже во время Большого Взрыва. Вот почему вы часто слышите, что Большой Взрыв не был точечным, это произошло повсюду.
Позже:
Я только что понял, что вы также задали вопрос о времени, начинающемся с Большого Взрыва. В ответе на этот вопрос я объяснил, как вы используете метрику для расчета геодезической, в результате чего вы не можете вычислить время до Большого Взрыва. Вы также можете использовать метрику для расчета линии в пространстве при фиксированном значении времени (пространственная геодезическая). Наша вселенная, по-видимому, хорошо описывается метрикой FLRW с $\Omega$ = 1, о которой я упоминал в другом вопросе, и если вы используете эту метрику для расчета своей линии, вы обнаружите, что она продолжается вечно, то есть вселенная бесконечна.
Но тогда никто точно не знает, подходит ли метрика FLRW с $\Omega$ = 1 для описания нашей вселенной. Это, конечно, самое простое.
$\endgroup$
8
$\begingroup$
В настоящее время общепринятой моделью космологии является $\lambda$-CDM. Вселенная кажется (точно) плоской, и для простоты вселенная бесконечна. Обратите внимание, что мы различаем наблюдаемую вселенную (которая является локальным участком, между которым мог пройти свет после Большого взрыва) и целостностью — у нас есть ограничения, согласно которым даже если вселенная не бесконечна, ее размер на много порядков больше, чем наблюдаемая.
В литературе (особенно в научно-популярной) детали очень запутаны, потому что консенсус относительно модели $\lambda$-CDM возник совсем недавно — он в значительной степени опирается на подробные измерения космологического микроволнового фонового излучения, в основном выполненные WMAP в последние 8 лет или около того.
В некотором смысле неспециалисту следует быть чрезвычайно осторожным, когда он читает утверждения (даже авторитетных ученых) о космологии — это (возможно, по иронии судьбы) быстро развивающаяся область.
$\endgroup$
5
$\begingroup$
При ответе на этот вопрос всегда возникает проблема, что Общая теория относительности в наивной интерпретации позволяет говорить о той части Вселенной, которая не наблюдается с нашей точки зрения, и это делает вопрос нетривиальным.
Но с точки зрения логического позитивизма, на которую сильно намекает теория струнной голографии, Вселенная — это именно то, что находится внутри космологического горизонта, и она конечна, потому что космологический горизонт имеет конечную площадь. Нет объективного смысла набивать космологический горизонт, поэтому нет смысла об этом думать — это бессмысленно в смысле Карнапа.
$\endgroup$
3
$\begingroup$
Если бы Вселенная имела в пространстве конечный и не слишком большой объем, то мы могли бы, в принципе, обнаружить это путем наблюдений в будущем. Например, могут быть свидетельства того, что свет, идущий в противоположных направлениях, в конечном итоге достигает одной и той же точки после путешествия по Вселенной или что-то в этом роде. Это может произойти, даже если средняя кривизна равна нулю или отрицательна, если топология имеет требуемый вид.
Однако, если Вселенная очень велика, мы не сможем проводить подобные наблюдения. Мы не сможем сказать, бесконечно ли оно или просто очень велико.
На самом деле я считаю справедливым сказать, что ни один эксперимент, даже в принципе, не может установить без разумных сомнений, что Вселенная на самом деле пространственно бесконечна. Конечно, никто не может утверждать, что знает это наверняка.
Дело в том, что люди, работающие в космологии, обнаруживают, что многие идеи не требуют знания того, бесконечна Вселенная или нет, поэтому, если кто-то изучает средние свойства, он может просто сказать: если оно бесконечно». Это стало настолько обычным делом, что люди часто забывают, что это вовсе не проверенная гипотеза. Это просто рабочее предположение или способ избежать необходимости в дополнительной информации. Но если подвергнуть сомнению это предположение, то совсем не ясно, верно оно или нет. Идея бесконечности достаточно четко определена в математике, но неясно, может ли физическое вещество быть бесконечным. Мы действительно знаем? Нет, мы не.
Короткий ответ на ваш вопрос: «никто не знает». И более длинный ответ: «очень вероятно, что никто никогда не узнает».
$\endgroup$
0
$\begingroup$
Никто не знает.
Но наиболее вероятная теория говорит, что она бесконечна.
ОБНОВЛЕНИЕ
Общее теоретическое описание Вселенной дается метрикой Фридмана–Лемэтра–Робертсона–Уокера. Эта метрика позволяет Вселенной быть как конечной (замкнутой), так и бесконечной (открытой). Это зависит от k параметр. Если k<=0 , то Вселенная бесконечна. Текущие наблюдения показывают, что k близко к нулю, что может означать либо бесконечность, либо очень большую величину (намного больше, чем 14 миллиардов световых лет, что соответствует размеру наблюдаемого пространства).
Я отношусь к этому как к бесконечному.
ОБНОВЛЕНИЕ 2
Модель Lambda-CDM сама по себе не может ответить на вопрос, конечна Вселенная или нет. Это просто суммирование наблюдаемых данных о том, из чего состоит Вселенная.
$\endgroup$
1
$\begingroup$
Хотя общее теоретическое описание Вселенной дается метрикой Фридмана–Лемэтра–Робертсона–Уокера, и хотя она позволяет Вселенной быть как конечной (замкнутой), так и бесконечной (открытой), научные наблюдения показали, что Вселенная начала конечный период назад (примерно 13,798 миллиарда лет назад).
Произошёл большой взрыв, инфляция Вселенной. Все движения звезд и туманностей расходятся друг от друга от кажущейся сингулярности, и этот «взрыв» оставил остаточное тепло и все еще очевидную структуру (во Вселенной).
Тогда вдоль «оси времени» в отрицательном направлении Вселенная конечна. Вдоль временной оси в положительном направлении теоретически возможно, что Вселенная может стареть бесконечно, но пока этого не произошло, и в каждой точке старения в этом направлении Вселенная по-прежнему будет конечна по отношению к своему происхождению. Никогда в будущем возраст Вселенной не будет бесконечным, как и сейчас.
Таким образом, возраст Вселенной в настоящее время и всегда будет конечным. (Кроме того, Давид Гильберт доказал, что физически невозможно иметь бесконечную смену событий, поэтому, даже когда мы приближаемся к бесконечности, возраст Вселенной будет конечным, может быть, очень большим, но все же конечным).
$\endgroup$
1
$\begingroup$
Вселенная не может быть бесконечной, потому что все имеет предел, а бесконечность не распространяется на вещи, которые реальны
$\endgroup$
2
Расшифровано: Вселенная конечна или бесконечна?
Вселенная конечна или бесконечна? Простирается ли космос вечно или у него есть граница?
Вселенная всегда находится в состоянии расширения, но она не может быть бесконечной.
В бесконечной (и статической) Вселенной каждая точка наблюдения должна была бы приходить к звезде (потому что было бы бесконечное число звезд), но это явно не так (это известно как парадокс Ольберса или «темная ночь»). парадокс неба»).
Вот почему наша вселенная не может быть бесконечной.
На протяжении большей части человеческой истории люди могли представить только два возможных состояния Вселенной. Первая заключалась в том, что всегда существовало , в вечном, неизменном состоянии. Во-вторых, он был создан в конечный момент времени. Итак, какая из этих идей верна? Вселенная конечна или бесконечна?
На самом деле ни то, ни другое. Эти идеи были основаны на религиозных и теологических концепциях, которые отводили Богу или какому-либо другому божеству роль Творца. Идея динамичной и, возможно, даже расширяющейся Вселенной еще не существовала.
Но логика и наблюдение опровергли идею статической, вечной, бесконечной вселенной.
В 1823 году немецкий астроном Генрих Вильгельм Ольберс пришел к выводу, что в бесконечной и статической Вселенной каждая точка наблюдения заканчивается звездой, потому что звезд было бы бесконечное множество. Небо должно быть ослепительно белым светом, и больше ничего не видно. Очевидно, это не так.
Единственный способ обойти это — предположить, что звезды были активированы примерно в зафиксировал момент времени — что Вселенная не вечна и, напротив, имела какое-то определенное начало. Причина, по которой мы видим темную ночь, заключается в том, что свет от некоторых звезд еще не достиг Земли. Это был серьезный удар по идее статической, вечной и бесконечной Вселенной — должно было быть время 90 145 до 90 146 звезд.
Красное смещение, расширение Вселенной и начало времени
Работа Ольберса указала путь к концепции начала Вселенной. Конечно идея самого времени обсуждалась философами и теологами с самого начала письменной истории.
Было ли у Вселенной начало? Что было до этого? И могло ли понятие времени существовать независимо от вселенной, или вместо этого оно было свойством вселенной, которое возникло только с сотворением самой вселенной?
Оказывается, цвет света, который мы видим от звезд, говорит нам некоторые важные вещи о природе Вселенной. То, что мы видим как разные цвета света от звезды, на самом деле является разными длинами волн (расстояние между гребнями или пиками отдельных световых волн) света, который достигает нас.
Самые длинные волны (то есть, для самых удаленных от нас звезд) и самые низкие частоты проявляются в красной части спектра , тогда как самые короткие длины волн и самые высокие частоты находятся в синей части спектра. Это связано с тем, что на больших расстояниях свет «растягивается». На меньших расстояниях длина волны короче, и свет становится «хрустящим».
Если бы галактика, которую мы наблюдаем, оставалась на постоянном расстоянии относительно нас, мы ожидали бы, что свет, достигающий нас, останется с постоянной длиной волны.
Но если бы его позиция была меняет относительно нас, мы ожидаем, что длины волн также изменятся. В 1929 году американский астроном Эдвин Хаббл заметил, что свет от каждой наблюдаемой галактики на смещается в красную часть спектра. Длины волн были становясь длиннее. Галактики удалялись от нас. Это явление известно как красное смещение.
Более того, они двигались не с постоянной скоростью. Чем дальше они были, тем больше было красное смещение. Самые далекие галактики двигались быстрее всех! Вселенная не может быть статичной и бесконечной — она должна быть конечной и расширяющейся (потому что, если она расширяется, должна быть какая-то граница на краю расширения, что-то, что лежит за пределами вселенной). И она должна была расширяться выше определенной скорости, чтобы «превзойти» силы гравитации — иначе Вселенная начала бы сжиматься из-за гравитации. Эта концепция не отличается от космической скорости ракеты: ракета должна двигаться достаточно быстро, чтобы избежать гравитационного притяжения Земли и выйти на орбиту.