Ученые доказали, что Вселенная бесконечна
Существование бесконечного мира за официальной границей Вселенной сумели доказать британские ученые, 15 октября пишет издание BBC Science Focus.
Ученые пишут в исследовании, проведенном ими и опубликованном в Science Focus, что в основе бесконечности мира лежит теория физика Эйнштейна о гравитации. Они поясняют, что в соответствии с этой теорией, Вселенная не может быть неподвижной. Она должна быть в движении: либо расширяться, либо сжиматься.
Опираясь на эту теорию, ученые утверждают, что Вселенная может иметь два разных описания, но в обоих случаях, она будет бескрайней. В одном случае, теория описывает Вселенную, которая существует вечно и поэтому не имеет края. В другом — такую, которая изгибается сама по себе как многомерная версия поверхности шара, также не имея края.
Исследователи в статье предположили, что подтверждением второму описанию может служить возможность наблюдать галактики на противоположных сторонах Вселенной, если направлять телескоп достаточно далеко.
В статье представлена и другая точка зрения, предполагающая, что вселенная родилась 13,82 миллиарда лет назад в результате Большого взрыва. В соответствии с этим представлением о возможном происхождении Вселенной, мы можем видеть только те галактики, свет которых мог достичь нас менее чем за 13,82 миллиарда лет.
Эти галактики существуют в центре пространства, которое астрономы называют наблюдаемой Вселенной. Она ограничена собственным космическим горизонтом, имеющим сходство с морским. Но изучив этот вопрос, ученые предположили об условности этого ограничения: «Так же, как мы знаем, что за горизонтом больше океана, мы знаем, что за космическим горизонтом есть больше галактик (возможно, бесконечное число). Их свет просто еще не успел до нас добраться».
Отметим, то, что космические галактики могут отделяться и разлетаться друг от друга обнаружил еще американский астроном Эдвин Хаббл в 1929 году. Он также придерживался теории, что такие явления в космосе могли стать возможными в результате Большого взрыва, но считал, что это не противоречит расширению Вселенной.
Бесконечна ли вселенная: парадоксы космологии
Вселенная — уникальное место. Почему? Ну, по крайней мере потому, что мы считаем, что она одна. И хоть есть вероятность существования бесконечного количества мультивселенных, пока что у нас нет доказательств этого. Но конечна ли наша Вселенная? Или у космоса нет границ и он постоянно расширяется и никогда не прекратит это делать?
13,8 миллиарда лет назад Вселенная началась с Большого Взрыва. С тех пор она расширяется и остывает, так было вчера, сегодня и будет завтра. С нашей точки зрения мы можем наблюдать ее в 46 миллиардах световых лет во всех направлениях благодаря скорости света и расширению пространства. Хотя это большое расстояние, оно конечно. Но ведь это лишь часть того, что предлагает нам Вселенная. Что находится за этой частью? Может ли Вселенная быть бесконечной?
Астрономия изучает не только отдельные небесные тела и их группы; звезды, планеты, скопления звезд, галактики и их скопления, объектом ее изучения является Вселенная как единое целое. При изучении небесных тел мы можем сравнивать их между собой, проследить их эволюцию. При изучении Вселенной мы этого делать не можем, так как она уникальна, мы не можем посмотреть на нее со стороны и сравнить с другой Вселенной. Космология представляет собой раздел астрономии, изучающий строение и развитие (эволюцию) Вселенной в целом, называется космологией (от греч. космос — мир, Вселенная и логос — учение). В компетенцию космологии входит объяснение наблюдаемого распределения галактик в пространстве и их движения (разбегания).
Во времена Античности и в Средние века многие ученые полагали, что Вселенная конечна и ограничена сферой неподвижных звезд. Этой точки зрения придерживались даже Н. Коперник и Т. Браге. Кроме этого, Вселенная представлялась статичной, т.е. не меняющейся со временем — звезды застыли на своих местах, наблюдались только периодические движения в Солнечной системе. С развитием науки, все полнее раскрывающей физические процессы, происходящие в окружающем нас мире, большинство ученых постепенно перешли к материалистическим представлениям о бесконечности Вселенной. Огромное значение имело открытие И. Ньютоном закона всемирного тяготения. Одним из важных следствий этого закона явилось утверждение, что в конечной Вселенной все ее вещество за ограниченный промежуток времени должно стянуться в единую тесную систему, тогда как в бесконечной Вселенной вещество под действием тяготения собирается в некоторых ограниченных объемах — островах по тогдашним представлениям — в звездах), равномерно заполняющих Вселенную.
Конечно, в рамках ньютоновской механики и теории гравитации возникали серьезные проблемы при предположении о бесконечности Вселенной. Одна из таких проблем получила название фотометрического парадокса. Иногда этот парадокс формулируют в виде вопроса: почему ночью небо темное? Казалось бы, имеется тривиальный ответ: ночью темно, так как Солнце находится под горизонтом. Но это не так. В бесконечной статичной Вселенной имеется бесконечное число звезд. Если мы будем смотреть в каком-то направлении, то наш луч зрения рано или поздно наткнется на звезду. Поэтому все небо должно быть покрыто сплошной стеной из дисков звезд разных угловых размеров, причем дисков с меньшими угловыми размерами было бы больше.
Если предположить, что все звезды похожи на Солнце, то любой участок неба должен быть таким же ярким, как Солнце. Но ночью темно. Если бы Вселенная была конечной, то в ней было бы конечное число звезд и небо не было бы столь ярким. Но предположение о конечности Вселенной противоречило бы наблюдаемому равномерному распределению звезд в ней. Ведь согласно теории тяготения Ньютона, все звезды в ограниченной вселенной рано или поздно должны были бы собраться в одно место.
Большое значение для развития современных представлений о строении и развитии Вселенной имеет общая теория относительности, созданная А. Эйнштейном. Она обобщает теорию тяготения Ньютона для массивных тел и скоростей движения вещества, сравнимых со скоростью света. Действительно, в галактиках сосредоточена колоссальная масса вещества, а скорости далеких галактик и квазаров сравнимы со скоростью света.
Согласно общей теории относительности, гравитационное взаимодействие передается с конечной скоростью, равной скорости света. (По теории Ньютона гравитационное взаимодействие передается мгновенно.) Общая теория относительности накладывает определенные ограничения на геометрические свойства пространства, которое уже нельзя считать евклидовым. Согласно этой теории, время не имеет абсолютного характера, а движение и распределение материи в пространстве нельзя рассматривать в отрыве от геометрических свойств, которые представляют собой искривление пространства-времени, создаваемое массивными телами.
Мы знаем, что Вселенная намного, намного больше той части, которую мы имеем счастье наблюдать. За пределами того, что мы видим, находится много больше Вселенной с теми же законами физики, с теми же структурами (звездами, галактиками, скоплениями, нитями, пустотами и т.п.) и с теми же шансами на развитие сложной жизни. Также должны быть конечные размеры «пузырей», в которых заканчивается инфляция, и гигантское количество таких пузырей, заключенных в огромном, раздувающемся в процессе инфляции пространстве-времени. Но любым большим числам есть предел, они не бесконечны. И только если инфляция не продолжалась на протяжении бесконечно протяженного времени, Вселенная должна быть конечной.
Проблема в этом всем такая, что мы знаем только, как получить доступ к информации, доступной в нашей наблюдаемой Вселенной — к этим 46 миллиардам световых лет во всех направлениях. Ответ на самый большой из всех вопросов, является ли Вселенная конечной или бесконечной, может быть закодирован в самой этой Вселенной, но мы слишком ограничены в информации, чтобы узнать это. К сожалению, физика, которая у нас есть, пока не дает нам определенного ответа на этот вопрос.
К сожалению, чтобы представить, Насколько вселенная бесконечна, не хватит ни одного физика. Современного. Хотя бы потому что используемые параметры ограничены человеческими понятиями, рамками, инструментами, даже комплексами. Однако что такое вселенная? Это Универсум. Это прежде всего, пространство, в котором всё находится. И даже если эта вселенная имеет возраст, а значит, конечна, то ее можно представить как Мета-галактику в Пространстве, которое является средой, конечность которой представить даже нелогично. И значит где-то могут быть еще мета-вселенные, и еще, и еще.. Чтобы окончательно сломать вам мозг, скажу, что и в самом пространстве есть огромное количество слоев, уровней и координат, лишь ничтожная часть из которых может быть нам известна сейчас, а находиться по идее - даже в одном и том же месте. Континуум может не быть линейным.
Видимо, задача заключается прежде всего в том, чтобы развивать само понятие бесконечности (математическое и физическое) на основе изучения реальных свойств Вселенной. Другими словами: следует? примеривать? не Вселенную к теоретическим представлениям о бесконечности, а наоборот? эти теоретические представления к реальному миру. Никакие абстрактные логические рассуждения и теоретические выводы не могут заменить фактов, полученных из наблюдений. Эталон бесконечности не создан, манекен тоже. Как же кроить, к чему примеривать теории о бесконечности? Бесконечность? вглубь? Проблема бесконечности Вселенной не сводится к вопросу о ее пространственной протяженности. Прежде всего, речь может идти не только о бесконечности? вширь? , но, если можно так выразиться, и? вглубь? . Другими словами, необходимо получить ответ на вопрос о том, является ли пространство бесконечно делимым, непрерывным, или в нем существуют некоторые минимальные элементы. Элементы пространства и времени, кирпичики мироздания, ? реальность? Интересно, сколько потребуется этих кирпичиков, чтобы построить Вселенную? с ее прошлым, настоящим и будущим? В настоящее время эта проблема уже встала перед физиками. Всерьез обсуждается вопрос о возможности так называемого квантования пространства (а также и времени) , то есть выделения в нем некоторых? элементарных? ячеек, которые являются предельно малыми. Нельзя также забывать о бесконечном разнообразии свойств Вселенной. Ведь Вселенная? это прежде всего процесс. Непрерывное движение и непрестанные переходы материи из одного состояния в другое. Поэтому бесконечность Вселенной? это и бесконечное разнообразие форм движения, видов материи, физических процессов, взаимосвязей и взаимодействий и даже свойств конкретных объектов. Вакуум? основа материи? За последние годы физика и астрофизика получили целый ряд чрезвычайно интересных данных, имеющих непосредственное отношение к свойствам пространства и времени. И в первую очередь привлекают внимание исследования физической природы вакуума. В свое время никто не сомневался в том, что вакуум? это просто? ничто? , пространство, полностью лишенное какой-либо материи. Своеобразная арена, на которой разыгрываются все происходящие в природе вещественные процессы. Но этим, на первый взгляд таким естественным, самим собой разумеющимся представлениям суждено было со временем претерпеть весьма серьезные изменения. Сперва выяснилось, что полной пустоты в природе не существует. Ее нет даже там, где совершенно отсутствует какое бы то ни было вещество. Любая область пространства всегда заполнена если и не веществом, то какими-либо другими видами материи? различными излучениями и полями (например, магнитными или полями тяготения) . Но даже с такой поправкой пространство все еще оставалось просто гигантским вместилищем, содержащим бесчисленное количество материальных объектов. Однако вскоре выяснились еще более поразительные вещи. Представьте себе на минуту, что нам каким-то образом удалось совершенно опустошить некоторую область пространства. Изгнать из нее все частицы, излучения и поля. Так вот, даже в этом случае все равно осталось бы? нечто? . Определенный запас энергии, который у вакуума нельзя отобрать никакими способами.
