tér

Mi van az univerzum szélén?

2019-ben ez egy közös érzelem - kívánninaponta négy-öt alkalommal, hogy ne menjen a térbe, hanem a világ végére, amennyire csak lehetséges, hogy megszabaduljon a rossz csillogástól vagy a rossz időtől, a késleltetett vonatoktól vagy a szoros nadrágtól, olyan rendes dolgoktól a Földön. De mit várnak rád ez a kozmológiai határ? Mi a helyzet a világ szélén, az univerzum szélén - mit fogunk látni ott? Határ vagy végtelen általában?

Kérdezzük meg a tudósokat.

A világ szélén

Sean Carroll, a fizika professzora, Caltech

„Amennyire tudjuk, az univerzumnak nincs korlátja. A megfigyelhető univerzumnak van egy széle - a határ, amit látunk. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy a fény véges sebességgel mozog (évente egy fényévben), így amikor távoli dolgokat nézünk, visszatekintünk az időben. A végén végül látjuk, hogy mi történt közel 14 milliárd évvel, a Nagy Bumm maradvány sugárzása. Ez egy kozmikus mikrohullámú háttér, amely körülvesz minket minden oldalról. De ez nem fizikai "határ", ha igen, megítélni

Mivel csak eddig láthatjuknem tudjuk, hogy milyenek látszanak a megfigyelhető univerzumunkon kívül. Ez az univerzum, amelyet látunk, eléggé homogén, nagy valószínűséggel, és valószínűleg végül is így folytatódik. Alternatív megoldásként az univerzum egy gömbbe vagy toruszba tudott hajtani. Ebben az esetben az univerzum összmérete korlátozott lesz, de nem lesz semmilyen határ, csakúgy, mint egy körnek nincs kezdete vagy vége.

Az is lehetséges, hogy a világegyetem heterogénazon túl, amit látunk, és milyen körülmények között különböznek egymástól. Ezt a lehetőséget a kozmológiai multiverzus képviseli. Nem tudjuk, hogy a multiverse elvileg létezik-e, de mivel nem látjuk sem az egyiket, sem a másikat, ésszerű lenne pártatlan maradni.

Joe Dunkley, a Princetoni Egyetem fizikai és asztrofizikai tudományának professzora

- Igen, mindegy!

Oké, tényleg nem hiszemaz univerzumnak van egy szegélye vagy széle. Úgy gondoljuk, hogy végtelenül folytatódik minden irányban, vagy megfordul, így nem végtelenül nagy, de még mindig nincs él. Képzeld el a fánk felületét: nincsenek határai. Talán az egész univerzum ilyen (de három dimenzióban - csak két dimenzió van a fánk felületén). Ez azt jelenti, hogy bármelyik térben hajózhatsz, és ha elég hosszú ideig utazol, térj vissza oda, ahonnan elindultál. Nincs él.

De van is, amit megfigyelhetőnek hívunkaz univerzum, amely része annak a térnek, amit valóban láthatunk. Ennek a helynek a széle ott van, ahonnan a fénynek nem volt elég ideje ahhoz, hogy eljusson hozzánk az univerzum elejétől. Csak egy ilyen szélet látunk, és mögötte valószínűleg ugyanaz lesz, amit körülnézünk: a galaxisok szuperclusterei, amelyek mindegyike több milliárd csillag és bolygó.

Utolsó szórásfelület

Jesse Shelton, professzor asszisztens, fizika és csillagászat tanszék, Illinois Egyetem, Urbana-Champaign

"Minden attól függ, hogy mit jelentaz univerzum szélén. Mivel a fénysebesség korlátozott, a távolabbi és távolabbi térbe nézünk, minél távolabb és messzebbre nézünk, még akkor is, amikor megnézzük a szomszédos Andromeda galaxist, nem látjuk, hogy mi történik most, de mi történt két és fél millió évvel ezelőtt amikor az Androméda csillagai fényt sugároztak, ami most a teleszkópjainkba esett. A legrégebbi fény, amit látunk, a legtávolabbi mélységekből származott, ezért bizonyos értelemben az univerzum széle a legősibb fény, amely elérte a minket. Univerzumunkban ez a kozmikus mikrohullámú háttér a Nagy Bumm alig észrevehető, hosszú utódja, ami azt a pillanatot jelzi, amikor az Univerzum elég lehűlt ahhoz, hogy lehetővé tegye az atomok kialakulását. Ezt az utolsó szórási felületnek nevezzük, mert ez azt a helyet jelöli, ahol a fotonok leálltak az elektronok között egy forró, ionizált plazmában, és átlátszó térben, több milliárd fényévnyire elindultak az irányunkban. Így elmondható, hogy az univerzum széle az utolsó szórás felülete.

Mi van most az univerzum szélén? Nos, nem tudjuk - és nem tudhatjuk meg, meg kell várnunk, amíg az ott kibocsátott fény és a hozzánk érkező fény több milliárd évvel jár a jövőben, de mivel az univerzum gyorsabban és gyorsabban terjeszkedik, nem valószínű, hogy látnánk az univerzum új szélét . Csak azt hiszem. Univerzumunk nagymértékben ugyanolyan, bárhol is néz ki. Nagy esély van arra, hogy ha ma a megfigyelhető univerzum szélén vagyunk, látnánk egy olyan univerzumot, amely tetszik, vagy sem, a miénk: galaxisok, nagyobbak és kisebbek, minden irányban. Úgy gondolom, hogy most az univerzum szélén egyszerűen csak egy univerzum van: több galaxis, több bolygó, több érző lény, aki ugyanazt a kérdést kérdezi.

Michael Troxel, a Duke Egyetem fizikai professzora

„Annak ellenére, hogy az Univerzum valószínűleg végtelen méretű, valójában több mint egy gyakorlati„ él ”van.

Úgy gondoljuk, hogy az univerzum valójában végtelen- és nincsenek határai. Ha az Univerzum „lapos” (mint egy papírlap), mivel tesztjeink egy százalékig, vagy „nyitottnak” látszottak (mint egy nyereg), akkor tényleg végtelen. Ha „zárt”, mint egy kosárlabda, akkor ez nem végtelen. Ha azonban egy irányba elég messzire megy, akkor végül ott lesz, ahol elindultál: képzeld el, hogy egy golyó felületén mozogsz. Ahogy a Bilbo nevű hobbit egyszer mondta: „Az út fut és tovább ...”. Ismét és újra.

Az Univerzumnak „él” van számunkra - még két. Ennek oka a relativitás általános elméletének egy része, amely szerint az Univerzumban minden dolog (beleértve a fényt is) 299 792 458 m / s sebességkorlátozással rendelkezik - és ez a sebességkorlátozás mindenhol fennmarad. Méréseink azt is elmondják, hogy az Univerzum minden irányban bővül, és gyorsabban és gyorsabban bővül. Ez azt jelenti, hogy amikor egy olyan objektumot megfigyelünk, amely nagyon messze van tőlünk, az objektum fénye időbe telik ahhoz, hogy elérjünk minket (a távolságot megosztva a fénysebességgel). A trükk az, hogy ahogy a tér kitágul, ahogy a fény felébred, a távolság, amelyet a fénynek meg kell utaznia, idővel növekszik az utunk felé.

Tehát az első dolog, amit kérhetsz: mi a legtávolabbi távolság, amit megfigyelhetünk az objektum fényéből, ha azt az Univerzum elején emelték (ami körülbelül 13,7 milliárd éves). Kiderül, hogy ez a távolság 47 milliárd fényév (a fényév körülbelül 63,241-szerese a Föld és a Nap közötti távolságnak), és kozmológiai horizontnak nevezik. A kérdést egy kicsit másképpen is megteheti. Ha üzenetet küldünk a fénysebesség mellett, akkor milyen távolságban tudnánk? Ez még érdekesebb, mert a világegyetem terjeszkedésének üteme növekszik a jövőben.

Kiderül, hogy még ha ez az üzenet isörökre repülni, csak azokhoz juthat, akik most 16 milliárd fényévnyi távolságra vannak tőlünk. Ezt a "kozmikus események horizontjának" nevezik. Azonban a legtávolabbi bolygó, amit megfigyelhetünk, 25 ezer fényév, így még mindig mindenkit üdvözölhetnénk, akik ebben az Univerzumban élnek. De a legtávolabbi távolság, amelyen a jelenlegi teleszkópjaink megkülönböztethetik a galaxist, körülbelül 13,3 milliárd fényév, tehát nem látjuk, mi van az univerzum szélén. Senki sem tudja, mi van mindkét oldalon.

Abigail Wiregg, a Kozmológiai Fizika Intézetének docense. Kavila University of Chicago

"Teleszkópokat használva a Földön nézzüka világegyetem távoli helyeitől érkező fény. Minél távolabb van a fényforrás, annál több időre van szükség ahhoz, hogy a fény itt esik. Ezért, amikor a távolabbi helyekre nézel, megnézed, hogy milyenek voltak ezek a helyek, amikor a fényed, amit láttál, született - nem az, hogy ezek a helyek hogyan néznek ma. Továbbra is messzebbre és messzebbre lehet nézni, ami a távolabbi és távolabbi időkben mozogni fog, amíg meg nem talál valamit, ami több évezredet követően létezett a Nagy Bumm után. Ezt megelőzően az univerzum annyira forró és sűrű volt (ameddig a csillagok és galaxisok megjelentek!) A világegyetem bármely fénye nem fogható el, a modern távcsövekkel nem látható. Ez a "megfigyelhető univerzum" széle - a horizont -, mert semmi sem látható mögött. Az idő múlásával ez a horizont megváltozik. Ha megnézhetné az Univerzumot egy másik bolygóról, akkor valószínűleg ugyanazt látná, amit a Földön látunk: a saját horizontodat, amelyet a nagy bumm óta eltelt idő, a fénysebesség és a világegyetem terjeszkedése korlátozott.

Mi az a hely, amely megfelelFöld horizont? Nem tudjuk, mert láthatjuk ezt a helyet, ahogy az a Nagy Bumm után történt, és nem az, ami ma lett. De minden mérés azt mutatja, hogy az egész látható univerzum, beleértve a megfigyelhető univerzum szélét is, ugyanúgy néz ki, mint ma a mai univerzumunk: csillagok, galaxisok, galaxiscsoportok és hatalmas üres hely.

Azt is gondoljuk, hogy az univerzum sokkal nagyobb.az univerzum azon részei, amelyeket ma láthatunk a Földről, és hogy az univerzumnak önmagában nincs „él”. Csak terjeszkedik a téridő.

Az univerzumnak nincsenek korlátai

Arthur Kosovsky, a Pittsburghi Egyetem fizikai professzora

"Az univerzum egyik alapvető tulajdonságaaz életkora, amely a különböző dimenziók szerint ma 13,7 milliárd évre van meghatározva. Mivel azt is tudjuk, hogy a fény állandó sebességgel halad, ez azt jelenti, hogy a korai időkben megjelenő fénysugár ma már bizonyos távolságra utazott (nevezzük „távolságot a horizonthoz” vagy „Hubble távolságra”). Mivel semmi nem tud gyorsabban haladni, mint a fénysebesség, a Hubble-távolság a legtávolabbi távolság, amit elvben láthatunk (ha nem találunk semmilyen módszert a relativitáselmélet megkerülésére).

Egy fényforrásunk közel van hozzánkHubble távolságok: kozmikus mikrohullámú háttér sugárzás. Tudjuk, hogy az univerzumnak nincs „él” a mikrohullámú sugárzás forrásától távolabbi távolsága, amely szinte az egész Hubble távolságtól található tőlünk. Ezért általában azt feltételezzük, hogy az univerzum sokkal nagyobb, mint a saját megfigyelhető Hubble-kötetünk, és hogy a valódi él, ami létezhet, sokkal messzebb van, mint amit valaha is megfigyelhetünk. Talán ez nem igaz: lehetséges, hogy az univerzum széle a Hubble távolsága mögöttünk van, és mögötte a tengeri szörnyek. De mivel az egész univerzum, amit megfigyelünk, viszonylag egyenletes és homogén mindenhol, egy ilyen fordulat nagyon furcsa lenne.

Attól tartok, hogy soha nem lesz jó válaszunkezt a kérdést. A világegyetem egyáltalán nem lehet, és ha igen, akkor elég messze lesz ahhoz, hogy soha nem látjuk. Nekünk csak azt kell megértenünk, hogy megértsük az univerzum azon részét, amit valójában megfigyelhetünk.

Van-e olyan javaslata, ami a világegyetem szélén van? Mondja el velünk a Telegramban.