През 2019 г. това е често срещана емоция - да пожелаеш да ходиш четири или пет пъти на ден, не само в космоса, но до самия край на света, доколкото е възможно, за да се освободиш от лоша мания или лошо време, закъснял влак или тесни панталони, толкова обикновени на земята на нещата. Но какво ще ви очаква на тази космологична граница? За какво става дума - ръбът на света, ръбът на Вселената - какво ще видим там? Това ли е граница или безкрайност като цяло?
Нека попитаме учените.
На ръба на света
Шон Карол, професор по физика в Калифорнийския технологичен институт:
„Доколкото знаем, Вселената няма граници. Наблюдаваната Вселена има предимство - границата на това, което можем да видим. Това е така, защото светлината пътува с ограничена скорост (една светлинна година годишно), така че когато погледнем далечни неща, се оглеждаме назад във времето. В самия край виждаме какво се случва от почти 14 милиарда години, остатъчната радиация на Големия взрив. Това е космическият микровълнов фон, който ни заобикаля от всички посоки. Но това не е физическа "граница", ако наистина прецените това.
Тъй като можем да виждаме само това далеч, ние не знаем какви са нещата извън нашата наблюдаема вселена. Вселената, която виждаме, е доста хомогенна в голям мащаб и може би буквално винаги ще продължи по този начин. Алтернативно, Вселената може да се сгъне в сфера или торус. Ако е така, Вселената ще бъде ограничена като цяло, но все пак няма граница, точно както кръгът няма начало или край.
Възможно е също така Вселената да не е хомогенна отвъд онова, което можем да видим и че условията варират значително от място на място. Тази възможност е представена от космологичния мултиверс. Не знаем дали мултивселената съществува по принцип, но тъй като не виждаме нито едното, нито другото, би било разумно да останем безпристрастни."
Промоционално видео:
Джо Дънкли, професор по физика и астрофизични науки в Принстънския университет:
„Да, всичко е същото!
Добре, ние всъщност не смятаме, че Вселената има граница или ръб. Смятаме, че или продължава безкрайно във всички посоки, или се увива около себе си, така че да не е безкрайно голям, но все пак няма ръбове. Представете си поничена повърхност: тя няма граници. Може би цялата вселена е такава (но в три измерения - има само две измерения на повърхността на поничката). Това означава, че можете да пътувате в космически кораб във всяка посока и ако пътувате достатъчно дълго, ще се върнете там, където сте започнали. Няма ръб.
Но има и това, което наричаме наблюдавана вселена, което е частта от пространството, която всъщност можем да видим. Краят на това място е мястото, където светлината нямаше достатъчно време да достигне до нас от началото на Вселената. Можем да видим само такъв ръб, а зад него, вероятно, ще стои всичко, което виждаме наоколо: суперкластери от галактики, всяка от които съдържа милиарди звезди и планети."
Последна повърхност на разсейване
Джеси Шелтън, асистент в катедрата по физика и астрономия в Университета на Илинойс в Урбана-Шампан:
„Всичко зависи от това какво имаш предвид под ръба на Вселената. Тъй като скоростта на светлината е ограничена, колкото повече и по-навътре в космоса гледаме, все по-далеч и по-назад във времето, в което гледаме - дори когато погледнем съседната галактика Андромеда, ние виждаме не това, което се случва сега, а това, което се е случило преди два милиона и половина години когато звездите на Андромеда излъчваха светлина, която едва сега навлезе в нашите телескопи. Най-старата светлина, която можем да видим, идва от най-големите дълбочини, така че в известен смисъл ръбът на Вселената е най-старата светлина, която е достигнала до нас. В нашата Вселена това е космическият микровълнов фон - слабият, продължителен следсвет на Големия взрив, който бележи момента, в който Вселената се е охладила достатъчно, за да може да се образуват атоми. Това се нарича повърхността на последното разсейване,тъй като бележи мястото, където фотоните спряха да подскачат между електрони в гореща, йонизирана плазма и започнаха да изтичат през прозрачно пространство, милиарди светлинни години в нашата посока. Така можем да кажем, че ръбът на Вселената е повърхността на последното разсейване.
Какво е в края на Вселената в момента? Е, ние не знаем - и не можем да разберем, че ще трябва да изчакаме, докато светлината, излъчвана там сега и идваща към нас, лети много милиарди години в бъдеще, но тъй като Вселената се разширява все по-бързо и по-бързо, едва ли ще видим нов край на Вселената … Можем само да гадаем. В голям мащаб нашата Вселена изглежда предимно еднаква, където и да погледнете. Шансовете са добри, че ако днес бяхте на ръба на наблюдаваната вселена, щяхте да видите вселена, която е повече или по-малко подобна на нашата: галактики, по-големи и по-малки, във всички посоки. Мисля, че ръбът на Вселената сега е просто още повече от Вселената: повече галактики, повече планети, повече живи същества, задаващи един и същ въпрос."
Майкъл Троксел, доцент по физика в университета Дюк:
„Докато Вселената вероятно е с безкрайни размери, всъщност има повече от един практически„ ръб “.
Ние мислим, че Вселената всъщност е безкрайна - и няма граници. Ако Вселената беше "плоска" (като лист хартия), както нашите тестове показаха до процентна точка, или "отворена" (като седло), то тя наистина е безкрайна. Ако е „затворен“като баскетбол, значи не е безкраен. Ако обаче отидете достатъчно далеч в една посока, ще се озовете там, където сте започнали: представете си, че се движите по повърхността на топка. Както веднъж каза хобит на име Билбо: "Пътят върви напред и напред …". Отново и отново.
Вселената има "ръб" за нас - дори два. Това се дължи на част от общата относителност, която гласи, че всички неща (включително светлината) във Вселената имат ограничение на скоростта от 299,792,458 m / s - и това ограничение на скоростта се прилага навсякъде. Нашите измервания също ни казват, че Вселената се разширява във всички посоки и се разширява все по-бързо и по-бързо. Това означава, че когато наблюдаваме обект, който е много далеч от нас, светлината от този обект отнема време, за да достигне до нас (разстояние, разделено на скоростта на светлината). Номерът е, че когато пространството се разширява, докато светлината пътува към нас, разстоянието, което светлината трябва да измине, също се увеличава с течение на времето, докато пътува към нас.
И така, първото нещо, което може да попитате, е кое е най-далечното разстояние, което бихме могли да наблюдаваме светлина от обект, ако тя се излъчва в самото начало на Вселената (която е на около 13,7 милиарда години). Оказва се, че това разстояние е 47 милиарда светлинни години (светлинна година е около 63 241 пъти повече от разстоянието между Земята и Слънцето) и се нарича космологичен хоризонт. Въпросът може да бъде поставен по различен начин. Ако изпратихме съобщение със скоростта на светлината, на какво разстояние бихме могли да го получим? Това е още по-интересно, защото скоростта на разширяване на Вселената в бъдеще се увеличава.
Оказва се, че дори това съобщение да лети завинаги, то може да достигне само до онези, които сега са на разстояние 16 милиарда светлинни години от нас. Това се нарича „хоризонт на космическите събития“. Въпреки това, най-далечната планета, която бихме могли да наблюдаваме, е на 25 хиляди светлинни години, така че все още бихме могли да поздравим всички, които живеят в тази вселена в момента. Но най-далечното разстояние, на което сегашните ни телескопи биха могли да различат галактика, е около 13,3 милиарда светлинни години, така че не можем да видим какво е на ръба на Вселената. Никой не знае какво има и от двете страни."
Абигейл Вайрег, доцент, Институт по космологична физика. Кавила в Чикагския университет:
„Използвайки телескопи на Земята, ние гледаме на светлината, излъчвана от далечни места във Вселената. Колкото по-далече е източникът на светлина, толкова повече време отнема тази светлина да стигне до тук. Следователно, когато гледате далечни места, вие гледате как са били тези места, когато се е родила светлината, която сте виждали - а не как изглеждат тези места днес. Можете да продължите да търсите все по-далеч и по-нататък, което ще отговаря на това да се движите все повече и повече назад във времето, докато не видите нещо, което съществува няколко хилядолетия след Големия взрив. Преди това Вселената е била толкова гореща и плътна (много преди да е имало звезди и галактики!), Че всяка светлина във Вселената никога не би могла да обхване, не може да се види със съвременните телескопи. Това е ръбът на "наблюдаваната вселена" - хоризонта - защото не можете да видите нищо отвъд него. Времето минава, този хоризонт се променя. Ако можете да погледнете Вселената от друга планета, вероятно ще видите същото, което виждаме и на Земята: свой собствен хоризонт, ограничен от времето, което е минало след Големия взрив, скоростта на светлината и разширяването на Вселената.
Как изглежда мястото, което съответства на земния хоризонт? Не знаем, защото можем да видим това място, както беше непосредствено след Големия взрив, а не както е днес. Но всички измервания показват, че цялата видима вселена, включително и ръба на наблюдаваната Вселена, изглежда приблизително същото, подобно на нашата местна вселена днес: със звезди, галактики, струпвания на галактики и огромно празно пространство.
Ние също така смятаме, че Вселената е много по-голяма от онази част от Вселената, която можем да видим от Земята днес, и че самата Вселена няма „ръб“сам по себе си. Това е просто разширяващо се пространство-време."
Вселената няма граници
Артър Косовски, професор по физика в Университета в Питсбърг:
„Едно от най-основните свойства на Вселената е нейната епоха, която според различни измервания ние определяме като 13,7 милиарда години. Тъй като ние също знаем, че светлината пътува с постоянна скорост, това означава, че лъч светлина, появил се в ранни времена, вече е изминал определено разстояние (нека наречем това „разстояние до хоризонта“или „разстояние на Хъбъл“). Тъй като нищо не може да измине по-бързо от скоростта на светлината, разстоянието на Хъбъл ще бъде най-далечното разстояние, което можем да наблюдаваме по принцип (освен ако не намерим някакъв начин да заобиколим теорията на относителността).
Имаме източник на светлина, идващ към нас от почти разстояние на Хъбъл: космическо микровълново фоново лъчение. Знаем, че Вселената няма "ръб" на разстоянието до източника на микровълновата, което е почти цялото разстояние на Хъбъл от нас. Следователно обикновено приемаме, че Вселената е много по-голяма от нашия наблюдаем обем на Хъбъл и че реалният ръб, който може да съществува, е много по-далеч, отколкото някога бихме могли да наблюдаваме. Може би това не е вярно: възможно е ръбът на Вселената да се намира непосредствено извън разстоянието на Хъбла от нас, а отвъд него - морските чудовища. Но тъй като цялата вселена, която наблюдаваме, е относително еднаква и хомогенна навсякъде, такъв завой би бил много странен.
Страхувам се, че никога няма да имаме добър отговор на този въпрос. Вселената може да няма ръб изобщо и ако го направи, ще бъде достатъчно далеч, че никога няма да го видим. Остава да разберем само онази част от Вселената, която наистина можем да наблюдаваме “.
Иля Кел
