Лагарыфмічная канцэпцыя мастака пра назіральную Сусвет. Крэдыт малюнка: карыстальнік Вікіпедыі Пабла Карлас Будасі.

Спытаеце Этана: Ці можа Сусвет быць бясконцым?

Магчыма, межы таго, што мы можам назіраць, не проста штучныя; магчыма, увогуле няма абмежаванняў для таго, што там ёсць.

"Дзве рэчы - гэта бясконцасць, Сусвет і чалавечая глупства, і я яшчэ не зусім упэўнены ў Сусвеце". -Фрэдэрык С. Перлс, цытуючы Эйнштэйна

13,8 мільярда гадоў таму Сусвет пачаўся з гарачага Вялікага выбуху. Ён пашыраецца і астуджаецца з тых часоў, аж да сённяшняга дня. З нашага пункту гледжання, мы можам назіраць яго на працягу 46 мільярдаў светлавых гадоў ва ўсіх напрамках, дзякуючы хуткасці святла і пашырэнню прасторы. Хоць гэта велізарная адлегласць, гэта канчаткова. Але гэта толькі тая частка, якую мы бачым. Што ляжыць за гэтым і ці магчыма гэта бясконцае? Адам Стывенс хоча ведаць:

[Ш] капялюш вашыя думкі пра бясконцасць Сусвету ці нават быццё? Шмат касмолагаў мне казалі, што бясконцы сусвет або існаванне не былі даказаны матэрыяльна. Як гэта можна дасведчыць дасведчаным шляхам?

Па-першае, тое, што мы бачым, кажа нам больш, чым пра гэтыя 46 мільярдаў светлавых гадоў.

Гледзячы на ​​ўсё больш і больш аддаленыя аб'екты ў Сусвеце, яны паказваюць нам, што яны былі далёкія ў часе. Малюнак: NASA, ESA і A. Feild (STScI).

Чым далей мы глядзім у любым кірунку, тым далей назад мы бачым. Бліжэйшая галактыка, якая прайшла каля 2,5 мільёна светлавых гадоў, уяўляецца нам як 2,5 мільёна гадоў таму, таму што святло патрабуе столькі часу, каб падарожнічаць перад вачыма з таго моманту, як яно выпраменьвалася. З'яўляюцца больш аддаленыя галактыкі, бо яны былі дзясяткі мільёнаў, сотні мільёнаў і нават мільярды гадоў таму. Калі мы глядзім усё далей у космас, мы бачым святло ад Сусвету такім, якім было, калі было маладзейшым. Такім чынам, калі мы шукаем святло, якое было выпраменьвана 13,8 мільярда гадоў таму, як рэліквія гарачага Вялікага выбуху, мы можам яго знайсці: касмічны мікрахвалевы фон.

Толькі некалькі сотняў мкК аддзяляюць самыя гарачыя рэгіёны ад самых халодных, але спосаб карэляцыі ваганняў у маштабе і велічыні кадуе велізарную колькасць інфармацыі пра раннім Сусвеце. Крэдыт малюнкаў: ESA і супрацоўніцтва з Планкам, праз http://crd-legacy.lbl.gov/~borrill/cmb/planck/217poster.html.

Такая карціна ваганняў неверагодна складаная, з рознымі перападамі сярэдняй тэмпературы на розных вуглавых маштабах. Ён таксама кадуе неверагодную колькасць інфармацыі пра Сусвет, уключаючы дзіўны факт: скрыўленне космасу, як можна лепш сказаць, цалкам плоскае. Калі б космас быў станоўча выгнуты, як бы мы жылі на паверхні 4D-сферы, мы б бачылі, як гэтыя далёкія светлавыя прамяні сыходзяцца. Калі б ён быў негатыўна выгнуты, як бы мы жылі на паверхні сядзібы 4D, мы б бачылі, як гэтыя далёкія прамяні святла разыходзяцца. Замест гэтага, далёкія светлавыя прамяні рухаюцца ў першапачатковым кірунку, і ваганні ў нас сведчаць аб ідэальнай роўнасці.

Велічыні гарачых і халодных кропак, а таксама іх маштабы паказваюць на крывізну Сусвету. Па меры магчымасцей мы лічым, што ён будзе ідэальна роўным. Крэдыт малюнкаў: Smoot Group, LBL, праз http://aether.lbl.gov/universe_shape.html.

З касмічнага мікрахвалевага фону і маштабнай структуры Сусвету (праз барыёнавыя акустычныя ваганні) у сукупнасці можна зрабіць выснову, што калі Сусвет канчаткова і зноў замыкае сябе, яна павінна быць як мінімум у 250 разоў большай за частку мы назіраем. Паколькі мы жывем у трох вымярэннях, радыус у 250 разоў азначае (250) у 3 разы большы аб'ём, або больш чым у 15 мільёнаў разоў больш прасторы. Але, вялікая, што гэта, усё яшчэ не бясконцая. Ніжняя мяжа Сусвету, якая складае не менш за 11 трлн светлавых гадоў ва ўсіх напрамках, велізарная, але ўсё яшчэ абмежаваная.

З нашага пункту гледжання Сусвет, які можна назіраць, можа мець 46 мільярдаў светлавых гадоў ва ўсіх напрамках, але, безумоўна, ёсць яшчэ і такія, што не назіраецца. Крэдыт малюнкаў: карыстальнікі Wikimedia Commons Frédéric MICHEL і Azcolvin429, анатаваныя Е. Зігелем.

Але ёсць падставы лічыць, што гэта яшчэ больш. Гарачы Вялікі выбух можа стаць пачаткам назіральнай Сусвету, як мы яго ведаем, але гэта не азначае зараджэння прасторы і часу. Да Вялікага выбуху Сусвет перажыла перыяд касмічнай інфляцыі. Замест таго, каб напоўніцца матэрыяй і выпраменьваннем, а замест таго, каб быць гарачым, Сусвет была:

  • напоўнены энергіяй, уласцівай самой прасторы,
  • пашыраецца з пастаяннай, экспанентнай хуткасцю,
  • і стварыць новую прастору так хутка, што найменшая маштабная даўжыня фізічнай даўжыні, даўжыня Планка, будзе расцягвацца да памераў назіранай Сусвету кожныя 10–32 секунды.
Інфляцыя прымушае прастору пашырацца ў геаметрычнай прагрэсіі, што можа вельмі хутка прывесці да таго, што любая раней выгнутая прастора выглядае плоскай. Крэдыты малюнкаў: Э. Зігель (L); Падручнік па касмалогіі Нэда Райт (R).

Гэта праўда, што ў нашым рэгіёне Сусвету інфляцыя скончылася. Але ёсць некалькі пытанняў, на якія мы не ведаем адказу, якія аказваюць велізарнае ўздзеянне на тое, наколькі вялікая Сусвет сапраўды, і бясконца яна, ці не.

Інфляцыя стварыла гарачы Вялікі выбух і стала прычынай назіральнай Сусвету, да якой мы маем доступ, але мы можам толькі вымераць апошнюю мізэрную долю секунды ад уздзеяння інфляцыі на нашу Сусвет. Малюнак: Bock et al. (2006, астра-ph / 0604101); мадыфікацыі Э. Зігеля.

1.) Наколькі вялікім быў рэгіён Сусвету, пасля інфляцыі, які стварыў наш гарачы Вялікі выбух? Калі мы паглядзім на нашу Сусвет сёння, наколькі раўнамернае ззянне Вялікага выбуху, на тое, наколькі плоскі Сусвет, на ваганні, якія распаўсюджваюцца па ўсёй Сусвеце на ўсіх маштабах і г.д., можна шмат чаму навучыцца. Мы можам даведацца верхнюю мяжу энергетычнай шкалы, пры якой адбылася інфляцыя; мы можам даведацца, колькі Сусвет павінна была надзьмуцца; мы можам даведацца ніжнюю мяжу, як доўга павінна доўжыцца інфляцыя. Але кішэня надзіманай Сусвету, якая нарадзіла нас, можа быць значна, значна большай, чым ніжняя мяжа! Гэта можа быць сотні, мільёны, альбо Google у разы больш, чым тое, што мы можам назіраць ... ці нават бясконца. Але не маючы магчымасці назіраць больш Сусвету, чым мы можам атрымаць доступ, у нас няма дастатковай інфармацыі для прыняцця рашэння.

Інфляцыя заканчваецца (уверсе), калі мяч перакочваецца ў даліну. Але інфляцыйнае поле - гэта квантавае (сярэдняе), якое распаўсюджваецца з цягам часу. У той час як у многіх рэгіёнах космасу (фіялетавы, чырвоны і блакітны) інфляцыя скончыцца, у многіх іншых (зялёны, сіні) інфляцыя будзе працягвацца, магчыма, на вечнасць (унізе). Малюнак: Э. Зігель.

2.) Ці правільная ідэя "вечнай інфляцыі"? Калі вы ўлічыце, што інфляцыя павінна быць квантавым полем, то ў любы момант часу на гэтай фазе экспанентнай экспансіі існуе верагоднасць таго, што інфляцыя скончыцца, што прывядзе да Вялікага выбуху, і верагоднасць таго, што інфляцыя будзе працягвацца, ствараючы ўсё больш і больш прасторы . Гэта вылічэнні, якія мы ведаем, як зрабіць (улічваючы пэўныя здагадкі), і яны прыводзяць да непазбежнага высновы: калі вы хочаце, каб адбылася дастаткова інфляцыя, каб стварыць Сусвет, які мы бачым, то інфляцыя заўсёды будзе ствараць больш прасторы, якая працягвае разрастацца ў параўнанні з рэгіёны, якія сканчаюцца і вырабляюць Вялікія чубкі. Хоць наша назіральная Сусвет можа ўзнікнуць з-за інфляцыі, якая скончылася ў нашым рэгіёне ў космасе каля 13,8 мільярда гадоў таму, ёсць рэгіёны, дзе інфляцыя працягваецца - ствараючы ўсё больш прасторы і ствараючы вялікую колькасць, - працягваючы да сённяшняга дня. Гэта ідэя вядомая як вечная інфляцыя і агульнапрынятая тэарэтычнай фізічнай супольнасцю. Наколькі вялікі ў цяперашні час увесь Сусвет, які не назіраецца?

Нягледзячы на ​​тое, што інфляцыя можа скончыцца больш чым на 50% у любым з рэгіёнаў у любы момант часу (пазначаецца чырвоным

3.) І колькі часу працягвалася інфляцыя да яе заканчэння і ў выніку гарачага Вялікага выбуху? Мы бачым толькі назіральную Сусвет, створаную ў выніку інфляцыі і нашага гарачага Вялікага выбуху. Мы ведаем, што інфляцыя павінна была адбыцца прынамсі каля 10–32 секунд, але верагодна, што гэта будзе працягвацца даўжэй. Але колькі яшчэ? На секунду? Гады? Мільярды гадоў? Ці нават адвольная, бясконцая колькасць часу? Ці заўсёды Сусвет надзімаецца? Ці ёсць у інфляцыі пачатак? Ці ўзнікала яна з папярэдняга стану, якое было вакол вечна? Ці, магчыма, увесь прастора і час паўсталі з небыцця абмежаваную колькасць часу? Гэта ўсе магчымасці, і ўсё ж адказ у гэты момант немагчымы і няўлоўны.

Велізарная колькасць асобных рэгіёнаў, дзе адбываюцца Вялікія выбухі, аддзяляюцца пастаянным надзіманнем прасторы ў вечнай інфляцыі. Але мы паняцця не маем, як праверыць, вымераць ці атрымаць доступ да таго, што знаходзіцца па-за межамі нашага назіральнага Сусвету. Малюнак: Karen46 з http://www.freeimages.com/profile/karen46.

З нашых лепшых назіранняў мы ведаем, што Сусвет значна большая, чым тая частка, якую мы можам назіраць. Акрамя таго, што мы бачым, мы моцна падазраем, што там Сусвет значна больш, як у нас, з тымі ж законамі фізікі, тымі ж структурамі (зоркі, галактыкі, навалы, ніткі і г.д.) і тое ж самае шанцы на складанае жыццё. Таксама павінна быць абмежаваны памер і маштаб да "бурбалкі", у якім скончылася інфляцыя, і экспанентна велізарная колькасць такіх бурбалак, якія змяшчаюцца ў большым, надзіманым прасторы-часе. Але наколькі гэта неймаверна вялікае, чым уся Сусвет (альбо калі яна мультысвета), яна не можа быць бясконцай. На самай справе, калі інфляцыя не працягваецца на працягу сапраўды бясконцай колькасці часу, Сусвет павінна быць абмежаванай.

Як мага большая наша назіральная Сусвет і столькі, колькі мы бачым, гэта толькі маленькая частка таго, што павінна быць там. Крэдыт малюнкаў: NASA, ESA, R. Windhorst, S. Cohen, M. Mechtley (ASU), R. O'Connell (UVa), P. McCarthy (Carnegie Obs), N. Hathi (UC Riverside), R. Раян (UC Davis) і Х. Ян (tOSU).

Самая вялікая праблема? Справа ў тым, што мы толькі ведаем, як атрымаць доступ да інфармацыі, наяўнай у нашай назіральнай Сусвеце: тых 46 мільярдаў светлавых гадоў ва ўсіх напрамках. Адказ на самае вялікае з усіх пытанняў - ці ёсць Сусвет канечны, альбо бясконцы - можа быць закадаваны ў самой Сусвеце, але мы не можам атрымаць дастатковы доступ да гэтага, каб ведаць. Пакуль мы альбо не высвятлім гэта, альбо не прыдумаем разумную схему, каб пашырыць тое, на што мы ведаем, фізіка здольная.

Гэтая публікацыя ўпершыню з'явілася ў Forbes і прадастаўляецца вам прыхільнікамі Patreon без рэкламы. Каментуйце наш форум і купіце нашу першую кнігу: Beyond The Galaxy!