13,8 milliárd évvel ezelőtt az univerzum egy forró nagy robbanással kezdődött. Azóta kibővült és lehűlt a mai napig. Nézetünk szerint a világ sebességének korlátozásának és az Univerzum tágulásának köszönhetően 46 milliárd éven belül megfigyelhetjük az Univerzumot. És bár ez a távolság hatalmas, véges. De ez csak az a rész, amelyet látunk. Mi túl van rajta, és lehetséges, hogy van-e végtelenség?
Adam Stevens tudni akarja:
Mit gondolsz az univerzum végtelenségéről? Sok kozmológus azt mondta nekem, hogy a világegyetem végtelenségét nem bizonyították. Hogyan lehet ezt empirikusan bizonyítani?
Először is többet megtudhatunk azon, amit 46 milliárd fényév alatt látunk.
Minél tovább nézünk bármilyen irányba, annál tovább vizsgáljuk az idő mélységét. A legközelebbi galaxis, amely 2,5 millió fényévnyire van tőlünk, látható számunkra, mint volt 2,5 millió évvel ezelőtt, mert a fény az odajutás pillanatától odajut a szemünkbe. Távoli galaxisok láthatók számunkra, mivel több tízmillió, százmillió vagy akár milliárd évvel ezelőtt is voltak. Még tovább nézve láttuk az univerzum fényét a fiatalabb idők óta. Tehát ha megnézzük a 13,8 milliárd évvel ezelőtt kibocsátott fényt, a Nagyrobbanás ereklyéjét, látjuk az ereklye sugárzást.
Az ingadozási mintázat rendkívül zavaró, az eltérő átlaghőmérsékletek eltérő szöget mutatnak. Ezenkívül óriási mennyiségű információt rejt magában az Univerzumról, beleértve egy feltűnő tényt: amennyire meg tudjuk ítélni, a térnek nincs görbülete, vagyis sík. Ha a térnek pozitív görbülete lenne, mintha egy négydimenziós gömb felületén élnénk, akkor láthatjuk a távoli fénysugarak konvergenciáját. Ha negatív görbülete lenne, mint egy négydimenziós nyereg felületén, akkor távoli fény sugarai látnánk eltéréseket. Ehelyett a fénysugarak úgy mozognak, mint ők, és az ingadozások egy ideális síkról szólnak.
A relikviás sugárzással és az univerzum nagy léptékű struktúráival kapcsolatos adatokból (amelyek elérhetők a barion akusztikus rezgések tanulmányozásával) azt a következtetést vonhatjuk le, hogy ha az univerzum véges és önmagában zárt, akkor legalább 250-szer nagyobbnak kell lennie, mint amit láthatunk. Mivel három dimenzióban élünk, a sugara 250-szeres növekedése a térfogat 250 ^ 3-szorosát, vagyis 15 millió alkalommal nagyobb helyet jelent. De ez még mindig nem végtelen kötet. A világegyetem méretének minimális becslése 11 billió fényév minden irányban, ami szörnyű sok, de még mindig nem végtelen.
Ok van azt hinni, hogy még nagyobb. A forró Nagyrobbanás a megfigyelhető világegyetem kezdete lehet, de a tér és az idő születése nem. A Nagyrobbanás előtt az univerzum kozmikus infláció időszakon ment keresztül. Ahelyett, hogy anyaggal és sugárzással tele volt, és forró volt, a világegyetem:
Promóciós videó:
• tele volt magával a térrel benne rejlő energiával,
• exponenciális mértékben bővült, • olyan gyorsan hozott létre új teret, hogy a legkisebb fizikai méret, a Planck hossza az Univerzum méretéhez nyúlik, amelyet ma minden 10–32 másodpercenként megfigyelnek.
Az Univerzum régiójában az infláció valóban véget ért. De számos olyan kérdés van, amelyekre a válaszok számunkra ismeretlenek, és amelyek óriási hatással vannak az univerzum méretére és annak végtelenségére vagy végtelenségére.
1) Milyen méretű volt a világegyetem azon része, amely az infláció után hozta létre a meleg Nagyrobbanást? Figyelembe véve a mai univerzumot és a Big Bang utánvilágításának homogenitását, az univerzum síkhoz való közelségét, az univerzum egészére kiterjedő ingadozásokat stb., Stb., Sokat tanulhatunk. Kiszámolhatjuk az energia skála felső határát, amelyen az infláció bekövetkezett, az infláció mekkora mértékben növeli az univerzumot, az infláció időtartamának alsó határa. De a bővülő Univerzum zsebében, ahonnan a mi részünk származott, nagyon meghaladhatta az alsó határt! Lehet száz, millió, googol alkalommal nagyobb, mint amit megfigyelhetünk - vagy valóban végtelen lehet. Anélkül, hogy megfigyelhetnénk többet, mint jelenleg elérhető, nem kapunk elegendő információt a kérdés megválaszolásához.
2) Helyes az "örök infláció" gondolata? Ha figyelembe vesszük annak a lehetőségét, hogy az infláció kvantummező, akkor az exponenciális expanzió bármely pillanatában fennáll annak a lehetősége, hogy az infláció véget ér, ami a Nagyrobbanáshoz vezet, és annak valószínűsége, hogy az infláció folytatódni fog, így több helyet teremtve. Ilyen számítások állnak rendelkezésre (bizonyos feltevések keretein belül), és arra a következtetésre vezetnek: ha elegendő inflációra van szükségünk a megfigyelhető világegyetem létrehozása előtt, akkor az infláció mindig még több helyet fog létrehozni, amely tovább bővül, ellentétben a szakaszokkal, ahol véget ér, és lesz egy nagy robbanás. És bár megfigyelhető világegyetemünk megjelenhetne az infláció lezárása után a régiónkban 13,8 milliárd évvel ezelőtt, vannak olyan régiók, ahol az infláció folytatódik - és egyre több helyet teremt,és egyre több Big Bangs generál - a mai napig. Ezt az ötletet örök inflációnak hívják, és a fizikai közösségben általánosan elfogadják. Tehát mekkora a mai megfigyelhetetlen univerzum?
3) Meddig tartott az infláció, mielőtt véget ért volna és a nagy robbanás bekövetkezett? Csak az infláció végén és a forró Nagyrobbanás által létrehozott világegyetemhez férünk hozzá. Tudjuk, hogy az inflációnak legalább 10–32 másodpercig folytatódnia kellett volna, de valószínűleg tovább tartott. De mennyit? Másodperc? Évek? Több milliárd év alatt? Korlátlanul? Az univerzum mindig inflációnak volt kitéve? Elindult az infláció? Vajon egy korábbi állapotból származik, amely örökké tartott? Vagy talán korlátozott idővel ezelőtt a tér és az idő semmiből merült fel? Sokféle lehetőség van, de a választ jelenleg nem lehet ellenőrizni.
Legjobb megfigyeléseink alapján tudjuk, hogy az univerzum sokkal nagyobb, mint a megfigyelhető rész. Arra gondolunk, hogy az univerzum még nagyobb része elterjed ezen határokon, ugyanaz, mint a miénk, ugyanazokkal a fizikai törvényekkel, szerkezeti típusokkal (csillagok, galaxisok, klaszterek, filamentumok, üregek stb.), És ugyanolyan eséllyel egy komplex Egy élet. A buboréknak, amelyben az infláció véget ért, végesnek kell lennie, és a nagyobb, bővülő téridőnek exponenciálisan hatalmas számú ilyen buborékot kell tartalmaznia. De még ha ez az egész Univerzum, vagy a Multiverse olyan hihetetlenül hatalmas, lehet, hogy nem végtelen. Valójában, ha az infláció nem tartott határozatlan ideig, az univerzumnak végesnek kell lennie.
De a legnagyobb probléma az, hogy csak az Univerzum megfigyelhető részén található információkhoz férhetünk hozzá, ezen 46 milliárd fényév alatt, minden irányba. A válasz a legnagyobb kérdésre - hogy az univerzum véges vagy végtelen - kódolható az univerzumban, de annak elég nagy részére nem tudunk hozzáférni, hogy megismerjük. Amíg meg nem oldjuk ezt a kérdést, vagy nem találunk egy okos módszert a fizika lehetőségeinek kibővítésére, mindez a lehetőségek birodalmában lesz.