на что похожа вселенная
Считается, что границы наблюдения человека в космосе сейчас составляют примерно 93 миллиарда световых лет. Оставшиеся же масштабы вселенной нашему разуму пока не удается ни осознать, ни изучить. Тем не менее многие деятели науки сегодня считают, что наша галактика и прочие существующие в космосе тела помещаются лишь в пределы одного атома. Давайте разбираться, возможно ли это.
Согласно имеющимся у ученых сведениям, недоступные нашему взору просторы вселенной составляют в диаметре 20 триллионов световых лет, при этом подавляющую часть этого пространства занимают пустоты. Однако и они, и другие космические тела состоят из мельчайших частиц – атомов. Именно эти частицы являют собой материю, из которой соткано все наше мироздание: и огромные далекие планеты, и наша атмосфера, и мы – люди.
Атомы настолько малы, что даже самые современные микроскопы не позволяют сделать их подробный и четкий снимок, поэтому с уверенностью утверждать, что мы знаем о них все, было бы неправильно. На сегодняшний день мы не можем со стопроцентной точностью сказать, как выглядят эти частицы: воссоздание их наиболее полного образа происходит согласно всевозможным теоретическим данным. Впрочем, кое-что об атоме мы все-таки знаем: он состоит из еще более мелких частиц, таких как протоны, нейтроны, кварки и электроны. Также известно, что организм отдельно взятого взрослого представителя человечества состоит из порядка 7 октиллионов атомов.
В 1911 году Эрнест Резерфорд впервые обнародовал свою «Планетарную модель атома», созданную им на основании результатов эксперимента Гейгера и Марсдена по рассеиванию альфа-частиц в тонкой золотой фольге. Этот знаменитый британский физик представил строение атома как положительно заряженное ядро, сосредоточившее в себе почти всю массу частицы, вокруг которого вращаются электроны. Согласитесь, весьма похоже на устройство нашей солнечной системы. Именно эта структура заставила ученых впервые задуматься над теорией микро-вселенной.
Чтобы эта теория не казалась вам слишком уж фантастичной, следует задуматься о том, насколько относительны размеры любого существующего в мире объекта. К примеру, муравьи и другие насекомые кажутся нам нереально маленькими. А что же они думают о нас? Понимают ли, что живут в мире гигантов? Вероятнее всего, нет, ведь наш мир не пропорционален их размерам. Возможно, что их разум даже неспособен осознать людей как живых существ, каким-либо образом оказывающих влияние на их существование.
То же самое и с нами: по сравнению со многими другими космическими объектами, к примеру, галактиками, наш мир не просто крошечный – он незаметен. Отсюда напрашивается вывод: предположение, что наша реальность находится на субатомном уровне какой-либо иной вселенной, существующей на уровне атомов, вполне логично. Еще один аргумент данной теории звучит следующим образом: абсолютно все объекты в мире, будь то один из этих космических гигантов или еда, находящаяся в вашей тарелке, состоят из одного и того же «строительного материала».
Если верить, что вселенная – всего лишь атом другого мира, вполне возможно, что астрономы, биологи и физики, изучающие, казалось бы, разные сферы науки, занимаются на самом деле одним делом: один, наблюдая в телескоп скопления галактик, оставшиеся – задумываясь над строением живой клетки и атома. Кто знает, возможно, руководствуясь этим подходом, мы сможем лучше понять мир, в котором живем, и даже защититься от реальных космических угроз.
На что похож край Вселенной?
Есть порог, за который мы не можем выйти, есть вещи, которых мы никогда не узнаем. Но кое-что мы знаем, и у нас есть мощные инструменты: наука, воображение, анализ. 13,8 миллиарда лет назад Вселенная, какой мы ее знаем, родилась в горячем Большом Взрыве. Со временем пространство расширилось, материя прошла через гравитационное притяжение и получилось то, что получилось. Но всему, что мы видим, есть предел. На определенном расстоянии галактики исчезают, звезды меркнут и никакие сигналы далекой Вселенной увидеть нельзя. Что лежит за этим пределом? Если Вселенная ограничена в объеме, есть ли у нее граница? Достижима ли она? На что похож край Вселенной?
Чтобы ответить на этот вопрос, нужно начать с того, где мы находимся сейчас, и попытаться заглянуть так далеко, как сможем.
Вселенная полна звезд буквально у нас под боком. Но если пройти больше 100 000 световых лет, вы покинете Млечный Путь. За ним будет море галактик: возможно, два триллиона галактик в общей сложности можно найти в нашей наблюдаемой Вселенной. Они представлены в большом разнообразии типов, форм, размеров и масс. Но когда вы заглядываете все дальше и дальше, вы начинаете подмечать кое-что необычное: чем дальше галактика, тем вероятнее, что она будет меньше, легче и ее звезды будут голубоватыми.
Снимок выше представляет собой Hubble eXtreme Deep Field (XDF), самое глубокое изображение далекой Вселенной. На этом снимке тысячи галактик, находящихся на огромном расстоянии от нас и друг от друга. Но чего не увидишь обычным взглядом, так это того, что у каждой галактики есть ассоциированный с ней спектр, в котором облако газа поглощает свет определенной длины волны в зависимости от физики атома. По мере расширения Вселенной длины волн растягиваются, поэтому далекие галактики кажутся краснее, чем являются на самом деле. Эта физика позволяет нам определять расстояние до них, и когда мы определяем расстояния, самые далекие галактики оказываются самыми юными и маленькими.
Помимо галактик мы ожидаем найти там первые звезды, а затем ничего, кроме нейтрального газа, потому что Вселенной не хватало времени, чтобы сбить вещество в достаточно плотное состояние для формирования звезд. Миллионы лет назад излучение во Вселенной было настолько горячим, что нейтральные атомы не могли образоваться, и фотоны непрерывно отскакивали от заряженных частиц. Когда сформировались нейтральные атомы, свет просто тек по прямой вечно, не подвластный ничему, кроме расширения Вселенной. Открытие этого послесвечения — космического микроволнового фона — более 50 лет назад стало окончательным подтверждением Большого Взрыва.
Там, где мы сейчас, мы можем смотреть в любом направлении, которое выберем, и видеть там одну и ту же разворачивающуюся космическую историю. Сегодня, спустя 13,8 миллиарда лет после Большого Взрыва, мы имеем звезды и галактики в их нынешней форме. Раньше галактики были меньше, синее, моложе и менее развитыми. До них были первые звезды, а еще раньше — просто нейтральные атомы. До нейтральных атомов была ионизированная плазма, а еще раньше — свободные протоны и нейтроны, спонтанное создание материи и антиматерии, свободные кварки и глюоны, все нестабильные частицы Стандартной модели и, наконец, момент самого Большого Взрыва. Смотреть дальше в космос — значит, смотреть дальше назад во времени.
Хотя это определяет нашу наблюдаемую Вселенную — с теоретической границей Большого Взрыва, расположенной в 46,1 светового года от нашего нынешнего положения — реальной границей космоса это не является. Вместо этого мы имеем просто границу во времени; есть предел тому, что мы можем видеть, поскольку скорость света позволила информации продвинуться только на это расстояние за 13,8 миллиарда лет. Это расстояние превышает 13,8 миллиарда световых лет, потому что ткань Вселенной расширилась (и продолжает расширяться), но все еще ограничена. Но как насчет того, что было до Большого Взрыва? Что вы увидели бы, если бы каким-то образом заглянули на крошечную долю секунды до того, как Вселенная оказалась на пике своей самой высокой энергии, горячей и плотной, полной материи, антиматерии и излучения?
Но стоит отметить, что нет ничего особенного в нашем месте, ни в пространстве, ни во времени. Тот факт, что мы можем видеть за 46 миллиардов лет, не делает эту границу или место чем-то особенным; это просто предел того, что мы можем видеть, сам по себе. Если бы мы могли каким-то образом сделать «снимок» всей Вселенной, выйти за пределы наблюдаемой части, мы увидели бы все то же самое, что имеет наша Вселенная. Мы увидели бы большую космическую паутину галактик, скоплений, нитей и космических пустот, выходящих далеко за пределы относительно небольшого региона, который мы можем видеть. Любой наблюдатель в любой области увидели бы точно такую же Вселенную, что и мы.
Похожа ли Вселенная на мозг?
Если внимательно посмотреть на космическую паутину – структуру Вселенной, которая состоит из массивных нитей галактик, разделенных между собой гигантскими пустотами – и сеть нейронов в мозге человека, можно заметить некоторое сходство. Но насколько вообще корректно подобное сравнение? Как оказалось, описание человеческого мозга как трехфунтовой Вселенной, возможно, намного ближе к истине, чем может показаться. Человеческий мозг, при весе примерно в три фунта (около 1300 кг) содержит около 100 миллиардов нейронов, а количество связей в нем больше, чем количество галактик во Вселенной. Мозг – это командный центр всего, что мы думаем, чувствуем и делаем. И когда астрофизик Франко Вацца и нейробиолог Альберто Фелетти сравнили эти две структуры численно, сходство стало еще более поразительным. Пожалуй, не удивительно, что оно наводит на самые разные мысли, вплоть до предположения о том, что мы живем в симуляции.
Слева: увеличенный участок мозжечка головного мозга, полученный с помощью электронной микроскопии; справа: участок космологического моделирования с расширением 300 миллионов световых лет с каждой стороны.
Самый сложный орган тела человека
Человеческий мозг – самый сложный объект во Вселенной. Он отвечает за все, что вы делаете, думаете, чувствуете и говорите. Иными словами мозг делает вас тем, кто вы есть, и позволяет заниматься своей повседневной деятельностью.
Мозг среднестатистического взрослого человека содержит около 100 миллиардов клеток – нейронов. Каждая из них связана примерно с 1000 другими, а это 100 триллионов соединений. Так что если вы поставите себе цель сосчитать каждую клетку в мозге одного человека, вам потребуется более 3000 лет.
Примечательно и то, что каждая отдельная часть мозга играет свою собственную роль, позволяя нам думать, хранить воспоминания, двигать руками и ногами, чувствовать запахи, видеть и слышать звуки окружающего мира, а также поддерживать функции многих органов в теле. По меньшей мере 100 триллионов нейронных связей группируются в иерархическую сеть узлов, нитей и взаимосвязанных нейронных кластеров, которые и формируют наши сложные мысли, чувства и эмоции. Но эти нейроны составляют менее 25% массы мозга, а оставшиеся 75% – вода.
Мозг и правда похож на Веленную. Или нам только кажется?
По странному совпадению, наблюдаемая Вселенная также содержит около 100 миллиардов галактик. Шаткое равновесие между притяжением гравитации и ускоренным расширением Вселенной образует космическую паутину, которая состоит из обычной и темной материи. Именно по этой причине некоторые ученые считают, что существует 50% шанс, что мы живем в симуляции. Подробнее читайте в нашем материале.
Примечательно, что скопления галактик образуются на пересечениях галактических нитей, оставляя между собой промежутки пустого пространства. Как это ни странно, но недавно ученые подсчитали, что только около 25% материи во Вселенной является видимой. Остальные 75% составляет таинственная темная материя.
Хотите всегда быть в курсе последних новостей из мира популярной науки и высоких технологий? Подпишитесь на наш новостной канал в Google News, чтобы не пропустить ничего интересного.
Таинственная темная материя
В исследовании, которое опубликовано в научном журнале Frontiers in Physics, астрофизик Франко Вацца и нейробиолог Альберто Фелетти пишут о том, что «хотя соответствующие физические взаимодействия в вышеупомянутых двух системах принципиально отличаются друг от друга, полученные с помощью микроскопов и космических телескопов изображения удивительно похожи».
Слева на снимке – нейронные связи, справа – космическая паутина
В ходе работы исследователи внимательно изучили полученные изображения космической паутины и нейронных связей в мозге человека. Чтобы рассмотреть как можно больше деталей (а заодно выявить сходство), астрофизик из Болонского университета Франко Вацца и нейрохирург из Веронского университета Альберто Фелетти прибегли к методу под названием «анализ спектра мощности», который позволил им измерить силу крошечных флуктуаций во всем диапазоне пространственных масштабов – как моделирования галактик, так и участков мозжечка и коры головного мозга. Отметим, что «анализ спектра мощности» традиционно применяется в астрофизике и космологии для изучения крупномасштабного распределения галактик во Вселенной.
Исходя из общих черт космической паутины и нейронных связей, ученые составили сравнительную модель флуктуации вещества в обеих системах и изучили их структурные, морфологические и сетевые свойства. Как отмечают Вацца и Фелетти в пресс-релизе исследования, схожести в структуре Вселенной и нейронных связей в мозге также проявились в среднем количестве соединений в каждом узле и тенденции к кластеризации.
Наш анализ показал, что распределение колебаний в нейронной сети мозжечка в масштабе от одного микрометра до 0,1 миллиметра следует той же прогрессии, что и распределение материи в космической паутине, но, конечно, в более крупном масштабе — от 5 до 500 миллионов световых лет.
Почему нейронные связи и галактические нити похожи?
Возможно, уважаемый читатель захочет возразить: «если ученые сравнивают между собой такие сложные структуры как мозг и Вселенную, то почему бы не сравнить и другие, относительно похожие объекты?» По-видимому, исследователи учли подобные вопросы, а потому сравнили спектры мощности и других сложных систем, включая изображения ветвей деревьев, облаков и воды, но ни одно из них не приблизилось к соответствию нейронного и вселенского дуэта.
И все же, необходимо отметить, что спектры мощности не дают никаких намеков на сложность той или иной системы. Так что в ходе исследования ученые внимательно изучили сети обеих систем, сравнивая среднее число соединений на узел и то, как эти узлы группируются вместе.
Необходимо отметить, что сходства между космической паутиной и нейронной сетью возникают только тогда, когда исследователи сравнивают конкретный масштаб каждой системы.
«В очередной раз структурные параметры выявили неожиданные уровни согласования. Вероятно, связь внутри этих двух систем развивается по сходным физическим принципам, несмотря на поразительную и очевидную разницу между физическими силами, регулирующими галактики и нейроны», — слова Вранческо Фелетти из Веронского университета в Италии приводит английская The Independent.
Согласитесь, весьма впечатляет, что у космической паутины в наблюдаемой Вселенной больше общего с сетью нейронов в вашем мозге, чем с отдельными галактиками и звездами. А сложная сеть нейронов в мозге Homo Sapiens составляет лучшую пару с космической паутиной, чем отдельные клетки мозга между собой. А как вы думаете, почему нейронные связи и космическая паутина похожи? Ответ будем ждать здесь, а также в комментариях к этой статье.
Вселенная как аналогия человеческого мозга.
Известное научное предположение, что устройство Вселенной напоминает систему нейронов в головном мозге, имеет место быть.
Интернет облетели фотографии, на которых очень наглядно показано, как удивительно микроскопическая модель бесчисленной сети нейронов схожа с макроскопической моделью Вселенной. Материя разных галактик в ней взаимодействует между собой, развиваясь и разрастаясь.
[Еще есть одно важное сходство между клетками мозга и черными дырами – и те и другие создают электромагнитное излучение. Исследователи убеждены, что макромир с точностью отображается в биологической клетке как микромир, поэтому сложную структуру Вселенной сравнивают с клеткой. Они уверены, что это сходство не случайно.]
Ученые считают, что любые сети, начиная от системы головного мозга и кончая грандиозной Вселенной, развиваются по единым фундаментальным природным законам. На эти догадки их натолкнули одинаковые закономерности в постоянном росте сетей.
А может ли в таком случае наша бесконечная Вселенная быть одной из клеток одного живого гигантского организма? Вернемся в школу на урок физики и вспомним, что клетка состоит из молекул, молекулы – из атомов, а атомы – из ядра и вращающихся вокруг него электронов.
Если сравнить со Вселенной, – то выходит, что электроны – те же планеты, ядро – это Солнце, а солнечная система – атом. А если взглянуть глубже, то получается, что галактика – молекула, а Вселенная – клетка.
Если смотреть еще шире, то, на самом деле, Вселенных, как и клеток – бесчисленное множество, им нет числа. Все они в определенное время создаются, какой-то период существуют, а потом обязательно уничтожаются. Это подтверждено древними ведическими писаниями и, согласитесь, очень напоминает это жизнь клетки, которая тоже создается, живет и умирает.
Как клетка считается живой, потому что управляется разумом, так и Вселенная – живая, потому что в нее вселены живые существа. Еще в прошлом веке кто-то из ученых, изучающий живую клетку и, подивившись ее сложнейшей структуре, сказал, что не могла она быть создана без вмешательства разума.
[Этот ученый сразу же поверил в Бога, потому, как некому больше, кроме Господа, так предусмотрительно «обставить» жизнь простейшей клетки от начала до конца, – клетки, которая сама по себе является началом для создания живого организма. Теория – «что в большом – то – и в малом», – полностью подтверждается.]
• Интересные подробности о головном мозге.
Доказано, что нейрон и отдельный участок Вселенной имеют одну и ту же единицу частоты вибрации, правда, в различной степени из-за разницы структур и размеров. От этого их работу можно смело сравнить с музыкой, звучание которой – то возрастает, то уменьшается. И если человек правильно настраивает свое мышление, то Вселенная для него – как камертон.
Если связь человеческого мозга и космоса налицо, то это знание можно использовать для расширения сознания. Развитие мозга – это целая история созидания, при которой внутри черепной коробки происходят «удивительные события», дабы сделать из людей тех, кем они являются. Младенец рождается с мириадами нейронов, и его мозг формирует триллионы соединений.
Нервная клетка мозга генерирует электрический сигнал и стимулирует другие нейроны. Они, в свою очередь, приходят в возбужденное состояние и воспроизводят свои сигналы, которые бегут к другим нейронам, образуя сеть, выполняющую единую мозговую функцию. Чем не грандиозное зрелище, если представить все это в увеличенном размере!
Однако, соседние нейроны в мозге связываются лучше не друг с другом, а с нервными клетками, напоминающими узелки. Таким же образом, когда Вселенная расширяется в пространстве и времени, то количество связей между элементами материи в галактиках увеличивается. Сравнивая эти процессы, можно видеть, что природная динамика их роста идентична.
20-й век был веком значительных открытий и экспериментов. Группа французских ученых обнаружила, что такие элементарные частицы, как электроны, способны каким-то чудом мгновенно друг с другом сообщаться, невзирая на то, какое между ними расстояние. Каждая частица чудесным образом в точности «знала», что делает другая.
На основе этих данных один из лондонских ученых «светил» предположил, что Вселенная – гигантская голограмма. Принцип голограммы, который гласит – «все в каждой части» убедил исследователей, что электроны на любом расстоянии взаимодействуют не потому, что обмениваются между собой таинственными сигналами, а потому, что их разделенность – кажущаяся. Если взглянуть с какого-либо другого уровня реальности, то эти частицы – не отдельные, а наоборот, продолжение чего-то глобального.
Ученые убеждены, что существует скрытый от нас уровень реальности более высокой размерности. И частицы раздельными мы видим только потому, что нам доступна только малая часть действительности. Сами частицы – грани одного глубокого единства. А раз все содержится в малой части, то Вселенная – это проекция и голограмма. Это означает, что любые предметы в мире на глубоком уровне бесконечно взаимосвязаны и все природные явления и сама природа – это безразрывная паутина.
Один из нейрофизиологов, плотно занимающийся изучением мозга, также верит в теорию голографичности мира. К такому заключению он пришел, ломая голову над загадкой, какая область мозга отвечает за воспоминания. Его многочисленные исследования показали, что информация рассредоточена равномерно по всему объему мозга. Выяснилось, что память находится не в группах нейронов, а в разрядах нервных импульсах, вспыхивающих во всем мозге, подобно тому, как маленький кусочек голограммы показывает все изображение полностью.
Тогда встает вопрос:
Если и Вселенная, и мозг – голограмма, то – что же есть настоящая объективная реальность? Это еще ученым предстоит выяснить, а пока они успокоены тем, что теория голограммы мозга и Вселенной объясняет многие паранормальные и психофизические явления, такие, как, например, телепатия.
Баянометр ругался на картинку. Постов не обнаружено.
Что находится на краю Вселенной?
В 2019 году это обычная эмоция — желать по четыре-пять раз на дню отправиться не то, чтобы в космос, но на самый край света, как можно дальше, чтобы избавиться от дурного наваждения или плохой погоды, задерживающегося поезда или тесных брюк, таких заурядных на Земле вещей. Но что будет ждать вас на этой космологической границе? Что это вообще такое — край света, край Вселенной — что мы там увидим? Это граница или бесконечность вообще?
Давайте спросим у ученых.
Что находится на краю света
Шон Кэрролл, профессор физики Калифорнийского технологического института
«Насколько мы знаем, у Вселенной нет границ. У наблюдаемой Вселенной есть край — предел того, что мы можем увидеть. Это связано с тем, что свет движется с конечной скоростью (один световой год в год), поэтому, когда мы смотрим на далекие вещи, мы вглядываемся назад во времени. В самом конце мы видим, что происходило почти 14 миллиардов лет, остаточное излучение Большого Взрыва. Это космический микроволновый фон, который окружает нас со всех стороны. Но это не физическая «граница», если уж так посудить.
Поскольку мы можем видеть лишь настолько далеко, мы не знаем, на что похожи вещи за пределами нашей наблюдаемой Вселенной. Та вселенная, которую мы видим, довольно однородна в больших масштабах и, возможно, так будет продолжаться буквально всегда. В качестве альтернативы вселенная могла бы свернуться в сферу или тор. Если это так, вселенная будет ограничена по общему размеру, но все равно не будет иметь границы, точно так же, как круг не имеет начала или конца.
Также возможно, что вселенная неоднородна за пределами того, что мы можем видеть, и что условия сильно отличаются от места к месту. Эту возможность представляет космологическая мультивселенная. Мы не знаем, существует ли мультивселенная в принципе, но поскольку не видим ни то, ни другое, разумно было бы сохранять непредвзятость».
Джо Данкли, профессор физики и астрофизических наук в Принстонском университете
«Да все то же самое!
Окей, на самом деле мы не считаем, что у вселенной есть граница или край. Мы думаем, что она либо продолжается бесконечно во всех направлениях, либо оборачивается вокруг себя, так что она не является бесконечно большой, но все равно не имеет краев. Представьте поверхность пончика: у нее нет границ. Может быть, вся вселенная такая (но в трех измерениях — у поверхности пончика всего два измерения). Это значит, что вы можете отправиться на космическом корабле в любом направлении, и если будете путешествовать достаточно долго, вернетесь туда, откуда начали. Нет края.
Но есть также то, что мы называем наблюдаемой вселенной, которая является частью пространства, которую мы можем реально видеть. Край этого места находится там, откуда свету не хватило времени, чтобы добраться до нас с начала существования вселенной. Мы можем увидеть только такой край, а за ним, вероятно, будет все то же самое, что мы видим вокруг: сверхскопления галактик, в каждой из которых миллиарды звезд и планет».
Поверхность последнего рассеяния
Джесси Шелтон, доцент кафедры физики и астрономии Университета Иллинойса в Урбана-Шампейн
«Все зависит от того, что вы подразумеваете под краем вселенной. Поскольку скорость света ограничена, чем дальше и дальше в космос мы смотрим, тем дальше и дальше назад во времени мы заглядываем — даже когда смотрим на соседнюю галактику Андромеду, мы видим не то, что происходит сейчас, а что происходило два с половиной миллиона лет назад, когда звезды Андромеды излучали свет, попавший в наши телескопы только сейчас. Самый старый свет, который мы можем увидеть, пришел из самых дальних глубин, поэтому, в некотором смысле, край вселенной — это самый древний свет, который нас достиг. В нашей вселенной это космический микроволновый фон — едва заметное, продолжительное послесвечение Большого Взрыва, которое отмечает момент, когда Вселенная остыла достаточно, чтобы позволить сформироваться атомам. Это называется поверхностью последнего рассеяния, поскольку отмечает место, где фотоны перестали прыгать между электронами в горячей, ионизированной плазме и начали вытекать через прозрачное пространство, на миллиарды световых лет в нашу сторону. Таким образом, можно сказать, что край вселенной — это поверхность последнего рассеяния.
Что находится на краю вселенной прямо сейчас? Ну, мы не знаем — и не можем узнать, нам пришлось бы ждать, пока свет, испущенный там сейчас и идущий к нам, пролетит много миллиардов лет в будущем, но поскольку вселенная расширяется все быстрее и быстрее, мы вряд ли увидим новый край вселенной. Можем лишь догадываться. На крупных масштабах наша вселенная выглядит по большей части одинаковой, куда ни глянь. Велики шансы, что если бы вы оказались на краю наблюдаемой вселенной сегодня, вы увидели бы вселенную, которая плюс-минус похожа на нашу собственную: галактики, больше и малые, во всех направлениях. Я думаю, что край вселенной сейчас это попросту еще больше вселенной: больше галактик, больше планет, больше живых существ, задающихся таким же вопросом».
Вселенная не плоская
Майкл Троксель, доцент физики в Университете Дьюка
«Несмотря на то, что Вселенная, вероятно, бесконечна в размерах, на самом деле существует не один практический «край».
Мы думаем, что Вселенная на самом деле бесконечно — и у нее нет границ. Если бы Вселенная была «плоской» (как лист бумаги), как показали наши тесты с точностью до процента, или «открытой» (как седло), то она действительно бесконечна. Если она «закрыта», как баскетбольный мяч, то она не бесконечна. Однако, если вы зайдете достаточно далеко в одном направлении, вы в конечном итоге окажетесь там, откуда начали: представьте, что вы движетесь на поверхности шара. Как однажды сказал хоббит по имени Бильбо: «Убегает дорога вперед и вперед…». Снова и снова.
Подписывайтесь на наш канал в Яндекс Дзен. Там можно найти много всего интересного, чего нет даже на нашем сайте.
У Вселенной есть «край» для нас — даже два. Это связано с частью общей теории относительности, которая гласит, что все вещи (включая свет) во Вселенной имеют ограничение скорости — 299 792 458 м/с — и этот предел скорости сохраняется всюду. Наши измерения также говорят нам, что Вселенная расширяется во всех направлениях, причем расширяется все быстрее и быстрее. Это значит, что когда мы наблюдаем объект, который очень далеко от нас, свету от этого объекта нужно время, чтобы добраться до нас (расстояние, деленное на скорость света). Хитрость заключается в том, что поскольку пространство расширяется, пока свет идет к нам, расстояние, которое должен пройти свет, также увеличивается с течением времени на пути к нам.
Итак, первое, что вы могли бы спросить: на каком самом дальнем расстоянии мы могли бы наблюдать свет от объекта, если бы он был испущен в самом начале существования Вселенной (которой около 13,7 миллиарда лет). Оказывается, это расстояние — 47 миллиардов световых лет (световой год примерно в 63 241 раз больше расстояния между Землей и Солнцем), и называется космологическим горизонтом. Можно поставить вопрос несколько иначе. Если бы мы отправили сообщение со скоростью света, на каком расстоянии мы могли бы его получить? Это еще интереснее, потому что скорость расширения Вселенной в будущем возрастает.
Оказывается, что даже если это послание будет лететь вечно, оно сможет добраться только до тех, кто находится сейчас на расстоянии 16 миллиардов световых лет от нас. Это называется «горизонт космических событий». Однако самая дальняя планета, которую мы могли наблюдать, находится в 25 тысячах световых лет, поэтому мы все равно могли бы поприветствовать всех, кто живет в этой Вселенной на сегодняшний момент. А вот самое дальнее расстояние, на котором наши нынешние телескопы могли бы различить галактику, составляет около 13,3 миллиарда световых лет, поэтому мы не видим, что находится на краю вселенной. Никто не знает, что находится на обоих краях».
Эбигейл Вирегг, доцент Института космологической физики им. Кавила при Чикагском университете
«Используя телескопы на Земле, мы смотрим на свет, исходящий из отдаленных мест Вселенной. Чем дальше находится источник света, тем больше времени требуется, чтобы этот свет попал сюда. Поэтому, когда вы смотрите на отдаленные места, вы смотрите на то, на что были похожи эти места, когда был рожден увиденный вами свет — а не на то, как эти места выглядят сегодня. Вы можете продолжать смотреть дальше и дальше, что будет соответствовать продвижению дальше и дальше назад во времени, пока не увидите нечто, что существовало спустя несколько тысячелетий после Большого Взрыва. До этого вселенная была настолько горячей и плотной (задолго до того, как появились звезды и галактики!), что любой свет во вселенной ни за что не мог зацепиться, его нельзя увидеть современными телескопами. Это и есть край «наблюдаемой вселенной» — горизонт — потому что за ним ничего не разглядеть. Время идет, этот горизонт меняется. Если бы вы могли посмотреть на Вселенную с другой планеты, вы вероятно увидели бы то же самое, что видим мы на Земле: ваш собственный горизонт, ограниченный временем, которое прошло с момента Большого Взрыва, скоростью света и расширением вселенной.
Космический корабль SpaceShip будет вмешать до 100 пассажиров, но до конца Вселенной он точно не долетит.
Как выглядит то место, которое соответствует земному горизонту? Мы не знаем, потому что можем увидеть это место таким, каким оно было сразу после Большого Взрыва, а не каким оно стало сегодня. Но все измерения показывают, что вся видимая вселенная, включая край наблюдаемой вселенной, выглядит примерно одинаково, так же, как и наша локальная вселенная сегодня: со звездами, галактиками, скоплениями галактик и огромным пустым пространством.
Мы также думаем, что вселенная намного больше той части вселенной, которую мы сегодня можем увидеть с Земли, и что у самой вселенной нет «края» как такового. Это просто расширяющееся пространство-время».
У вселенной нет границ
Артур Косовский, профессор физики Питтсбургского университета
«Одним из самых фундаментальных свойств вселенной является ее возраст, который, согласно различным измерениям, мы сегодня определяем как 13,7 миллиарда лет. Поскольку мы также знаем, что свет распространяется с постоянной скоростью, это означает, что луч света, который появился в ранние времени, прошел к сегодняшнему дню определенное расстояние (назовем это «расстоянием до горизонта» или «расстоянием Хаббла»). Поскольку ничто не может двигаться быстрее скорости света, расстояние Хаббла будет самым дальним расстоянием, которое мы когда-либо сможем наблюдать в принципе (если не обнаружим какой-либо способ обойти теорию относительности).
Чтобы не пропустить ничего интересного из мира высоких технологий, подписывайтесь на наш новостной канал в Telegram. Там вы узнаете много нового.
У нас есть источник света, идущий к нам почти с расстояния Хаббла: космическое микроволновое фоновое излучение. Мы знаем, что у вселенной не существует «края» на расстоянии до источника микроволнового излучения, которое находится почти на целой дистанции Хаббла от нас. Поэтому мы обычно предполагаем, что вселенная намного больше, чем нам собственный наблюдаемый объем Хаббла, и что настоящий край, который может существовать, находится намного дальше, чем мы когда-либо могли наблюдать. Возможно, это неверно: возможно, край вселенной находится сразу за дистанцией Хаббла от нас, а за ним — морские чудища. Но поскольку вся наблюдаемая нами вселенная везде относительно одинакова и однородна, такой поворот был бы очень странным.
Боюсь, у нас никогда не будет хорошего ответа на этот вопрос. У Вселенной может вообще не быть края, а если он и есть, то будет достаточно далеко, чтобы мы его никогда не увидели. Нам остается постигать лишь ту часть Вселенной, которую мы действительно можем наблюдать».
А у вас есть предположения, что находится на краю Вселенной? Расскажите в нашем чате в Телеграме.