Де знаходиться край Всесвіту?

Наша сеть партнеров Banwar

Хоча вона дуже, дуже, дуже велика, але всесвіт, ймовірно, не може бути нескінченно великою. Але це і не означає, що вона має край.

Ми всі знаємо, що Всесвіт розширюється, чи не так? Ну, якщо ви не знали, то чи не дякуєте за інформацію. Ми живемо у Всесвіті: кожна галактика летить геть від будь-якої іншої галактики. Це, природно, призводить до загального питання: «Якщо Всесвіт розширюється, то у що вона розширюється? У велику Всесвіт? У нічого? Під щось схоже на невизначений туман? Де край нашого космічного мильної бульбашки?

Що ж, наш Всесвіт має край - то є, якщо під «нашого Всесвіту» ми маємо на увазі спостережувану Всесвіт. Швидкість світла - це всього лише швидкість - і Всесвіт існує довго (близько 13770 млн років). Але для нас це означає лише стільки Всесвіту було відкрито нам через світло, який подорожував крізь величезне космічне відстані. І що ж за межами нашого спостережуваного межі? Це легко: просто ще більше речей таких, як галактики і чорні діри і нові, фантастичні сорти сиру. Ці речі для нас недосяжні, але вони все-таки там є.

З нашої точки зору, здається, що ми знаходимося в центрі всього, а кожна галактика летить геть від нас. Так що це, природно, призводить до лінії міркування: «Там повинен бути край». Але, припустимо, ви дострибнули до Андромеди, нашому найближчому сусіду по Галактиці. З цієї нової точки зору все як і раніше виглядає так, що ви в центрі Всесвіту, і все летить далеко від вас. Тепер давайте дійсно зійдемо з розуму і зробимо вигляд, що ми можемо телепортувати вас до найвіддаленішої спостерігається галактиці, на далекому краю нашої спостережної досяжності. Вгадайте, що? Так, з вашої позиції це виглядає так, що ви в центрі Всесвіту, а кожна галактика (в тому числі і далекий Чумацький шлях ) Мчать далеко від вас.

Це те, що ми маємо на увазі, коли ми говоримо: «Всесвіт розширюється». Кожна галактика віддаляється від будь-якої іншої галактики (з деякими незначними винятками з місцевих злиттів, але це тема іншої статті).

Але там має бути межа, чи не так? Всесвіт же не може бути нескінченною, але ж? Правильно?

Ну, напевно, немає. Хоча це дуже, дуже, дуже велика Всесвіт, але, ймовірно, вона не нескінченно велика.

Але вона як і раніше не має потреби в краях.

Подумайте ще раз про перестрибуванні від галактики до галактиці. З боку Чумацького Шляху Всесвіт виглядає як величезну мильну бульбашку, що збільшується в розмірах від нашого центру. Але з іншої галактики цей універсальний міхур виглядає по-іншому, тому що ця інша галактика в «центрі» міхура ... І спокуса називати подібні поняття словами на кшталт «всередині» або «край» в нашому Всесвіті не має сенсу з точки зору нової перспективи . І це вірно для кожної галактики.

Я скажу це знову: «розширюється Всесвіт» просто означає, що кожна галактика рухається далі від будь-якої іншої галактики. Ось воно! Немає краю. Ні міхура. Не у що розширюватися. Математика проста: Всесвіт стає більше з часом. От і все.

Давайте зробимо крок назад. Всім відомі ці загальні аналогії, використовувані для опису Всесвіту: галактики схожі на мурашок, що повзають навколо пляжного м'яча. Ми всі лише родзинки в буханці хліба. І - ах! М'ячик надувають! Так! Буханець хліба зростає в духовці! Простір розширюється, а галактики переносяться разом з ним! Бачите? Легко!

Ці аналогії, звичайно, дають нам важливий момент: галактики не літають і не вальсують на відстані один від одного. Це простір під ними, яке виконує всю роботу розширення; галактики тільки лежать на космічному килимі.

Але ці аналогії також несуть в собі фатальний недолік. Ми всі можемо легко уявити собі роздування пляжного м'ячика або висхідну буханку хліба, і ми відразу ж думаємо про них як про розширення в щось: порожній повітря. Пляжний м'яч має шкіру. Буханець має смачну, хрустку скоринку. Вони мають краю, і вони рухаються в щось.

Наш розум пожартував над нами, і це обманює нас і приховує те, що відбувається насправді.

Коли ми використовуємо аналогію мурахи-на-пляжі-куля, перше, що люди говорять: «Чому мурахи?». Я не знаю; просто зміряв з цим. І друге, що люди говорять: «О, центр Всесвіту знаходиться прямо там, в середині кулі». У цей момент я повинен стрибати з обмеженнями по аналогії: вся наша Всесвіт - це поверхня надувного м'яча. А поверхня кулі не має центру. Так само, як поверхня Землі не має центру. Ми могли б зробити полюса, де б нам заманулося.

У моделі м'ячик-пляж вся наша Всесвіт являє собою двовимірну поверхню, повну ідіотських мурах, які намагаються повзти назустріч один одному, але не вміють, тому що деякі ривком продовжує надувати його. Окей, добре, як завгодно. Ця модель Всесвіту є двовимірної, але в очах нашого розуму ми відразу ж думаємо про її розширення в третій вимір - вимір, де мурашки не можуть отримати доступ, тому що вони не можуть стрибати. Але це додатковий вимір забезпечує «місце», щоб куля розширювався в щось.

Але наша реальна Всесвіт тривимірна. У той час як теорія струн передбачає, що можуть бути додаткові виміри, вони все надмініатюрні, так що вони не враховуються. Так чи є четверте додатковий вимір, яке забезпечує «матеріал» для розширення нашого Всесвіту в щось?

Може бути так, може й ні. Ось що: математика може створити четвертий вимір для нашого 3D розширення всесвіту в щось. І ми б, безумовно, мали «край» в цьому додатковому вимірі, так само ви можете вказати на «ребро» з 2D-пляжної поверхні кулі.

Але це не обов'язково.

Нам не потрібно четвертий вимір, щоб охопити наш Всесвіт. Ми маємо повне і послідовне математичний опис розширення Всесвіту, використовуючи тільки нормальні, буденні три виміри, які ми знаємо і любимо. Таким чином, це означає, що ми можемо мати розширюється Всесвіт, не потребуючи в краї або чимось для того, щоб вона розширювалася в щось.

Я визнаю, що у мене є проблеми з поясненням цієї концепції. Але в цьому краса використання математики, щоб зрозуміти Всесвіт: ми можемо створювати і маніпулювати поняттями, так як наш мозок просто не може впоратися самостійно!