Ученые не до конца уверены в размерах Вселенной, но исследования последних лет показали, что Вселенная не так безгранична, как считалось ранее. Некоторые исследователи также утверждают, что Вселенная имеет форму.
Есть ли что-нибудь за пределами наблюдаемой Вселенной?
Вопрос о том, что находится за границами Вселенной, занимал человечество на протяжении многих веков. Однако лишь недавно сложилось приблизительное представление о том, что представляет собой наш космический дом (по меркам той же Вселенной). Сейчас мы знаем, что Вселенная возникла в результате Большого взрыва около 14 миллиардов лет назад и с тех пор расширяется ускоренными темпами, одновременно охлаждаясь. Это кажется контринтуитивным, но чтобы понять удивительные законы Вселенной и то, как она работает, самые умные из нас работали на протяжении многих поколений. Но знания, накопленные за эти годы, к сожалению, до сих пор не складываются в единый пазл. Да, мы знаем, как выглядит наблюдаемая Вселенная — с помощью мощных телескопов ученые составляют карту не только звезд, но и миллиардов галактик и их скоплений, заглядывая все дальше в прошлое, вплоть до Большого взрыва. Но могут ли они знать, есть ли что-то за пределами нашей Вселенной? Есть ли там что-то такое, что не только не могут передать самые мощные приборы, но что просто невозможно увидеть?
Вот цветной снимок Вселенной в рентгеновском свете в обычный день: ускорение и распад материи, нагретой до очень высоких температур, кипящий газ, прожорливые черные дыры и взрывающиеся звезды.
Что мы знаем о Вселенной?
Чтобы ответить на вопрос, что находится за пределами Вселенной, мы должны сначала определить, что мы подразумеваем под термином «Вселенная». Если воспринимать этот термин буквально как все вещи, которые могут существовать в пространстве и времени, то за пределами Вселенной ничего быть не может. Даже если мы представим, что Вселенная имеет конечный объем, и представим что-то за пределами этого объема, все, что находится за его пределами, также должно принадлежать Вселенной.
Даже если вселенная представляет собой бесформенную, безымянную пустоту — абсолютное ничто — она все равно является чем-то и включена в список «всего существующего» — а значит, по определению является частью вселенной. Если Вселенная бесконечна, то нет необходимости беспокоиться об этой загадке. Вселенная, которая является всем, что есть, бесконечно велика и не имеет края, поэтому нет ничего «внешнего», о чем можно было бы говорить.
Часть наблюдаемой Вселенной, которую можно исследовать современными астрономическими методами, называется метагалактикой; она увеличивается в размерах по мере совершенствования инструментов.
С другой стороны, конечно, есть внешняя, наблюдаемая часть Вселенной. Вселенная старая, и свет быстро распространяется. Таким образом, на протяжении всей истории Вселенной мы получали свет не от каждой галактики. В настоящее время протяженность наблюдаемой Вселенной составляет около 90 миллиардов световых лет. И, конечно, за этим пределом находятся миллиарды других случайных звезд и галактик. Но есть ли что-то сверх этого?
Границы Вселенной
Космологи не уверены, является ли Вселенная бесконечно большой или просто чрезвычайно большой. Чтобы измерить Вселенную, астрономы смотрят на ее кривизну. Геометрическая кривизна Вселенной в больших масштабах является показателем ее общей формы. Если Вселенная идеально плоская геометрически, она может быть бесконечной. Если она искривлена, как поверхность Земли, то она имеет конечный объем.
Как пишет астрофизик Пол Саттер в статье на сайте Space.com, последние наблюдения и измерения кривизны Вселенной показывают, что она почти идеально плоская. Можно подумать, что это означает, что Вселенная бесконечна, но все не так просто. Даже в случае плоской Вселенной, Вселенная не обязательно должна быть бесконечной.
«Возьмем, к примеру, поверхность цилиндра. Она геометрически плоская, потому что параллельные линии, проведенные на поверхности, остаются параллельными (это одно из определений «плоскостности»), и все же она имеет конечный размер. То же самое верно и для Вселенной: она может быть идеально плоской, но самодостаточной», — говорит Пол Саттер, астрофизик из SUNY Stony Brook и Flatiron Institute в Нью-Йорке.
Перед вами — галактика, открытая на краю Вселенной.
Но даже если Вселенная конечна, это не обязательно означает, что где-то есть предел. Возможно, наша трехмерная вселенная встроена в более крупную многомерную структуру. Это совершенно нормально и даже является частью некоторых экзотических моделей физики. Но в настоящее время у ученых нет возможности проверить это.
Вселенная постоянно расширяется. Это утверждение официально признано современным научным сообществом. Но даже ученые не могут сказать, будет ли это продолжаться вечно и до каких пределов может расширяться Вселенная.
Объем Хаббла и Метагалактика
Наука опирается на объем наблюдаемой Вселенной, то есть на ту часть, излучение которой можно обнаружить. Сигналы также поступают из невидимой части, так называемой метагалактики. Самая удаленная точка — это зона, где поверхность принимает излучение, высвобожденное в результате Большого взрыва. Радиус метагалактики был определен таким образом в 46 миллиардов световых лет. Что лежит за этой гранью, неизвестно, и именно в этот момент начинаются разногласия.
Некоторые эксперты говорят, что это лишь малая часть всего пространства, другие утверждают, что за его пределами ничего нет.
Существует еще одно понятие для описания границ наблюдаемого пространства, а именно объем, обнаруженный Хабблом. Это та часть метагалактики, где пространство расширяется со скоростью, меньшей, чем скорость света. Этот объем составляет 13,8 миллиарда световых лет, что сравнимо с периодом, в котором произошел Большой взрыв. Этот предел нельзя считать точно конечным, так как он ограничен возможностями Хаббла.
Мультивселенная
Согласно этой теории, вселенная, которую она охватывает, является только одним миром, но существует много, много других. Они возникли из первоматерии во время Большого взрыва, после чего развивались по собственному эволюционному сценарию, некоторые из них вымирали, а на их место приходили новые миры. Это предположение знаменитого британского физика Стивена Хокинга, а также Нила Тайсона, Брайана Грина и Алана Гута.
Интерпретация мультиверса Эверетта гласит, что в каждом из этих миров действуют одни и те же физические законы, но они находятся на разных стадиях развития. В то же время все миры параллельны, они могут иногда встречаться в некоторых точках соприкосновения, но в своей совокупности они развиваются независимо.
Эта теория может оказаться верной, но на данный момент она скорее философская, чем научная. Ученые не могут подтвердить или опровергнуть аргументы с помощью эксперимента. Но если сторонники правы, то наша Вселенная имеет пределы и конечный период существования.
Просто пустота
Наука доказала, что Вселенная расширяется, это неоспоримый факт. Однако нельзя с уверенностью сказать, есть ли у этого расширения пределы. Некоторые физики утверждают, что существуют пределы, но за этими пределами есть только абсолютная пустота, то есть нет ничего. Законы физики там не работают, и вы не можете заглянуть в пустоту, потому что не видите света. Пустота не знает временных и пространственных ограничений, поэтому Вселенная воспринимается как шар, парящий в бесконечности без физических параметров. Обычные люди не принимают эту теорию, потому что не могут представить себе абсолютный вакуум, который, по мнению ученых, находится за пределами Вселенной.
Да, что касается устройства Вселенной, существует альтернативный взгляд, который ссылается на Веды. И она существует уже очень давно, задолго до того, как учение Коперника о круглой Земле стало неприемлемым в Средние века. Это означает, что избранный народ в древние времена знал больше, чем мы знаем сегодня.
Ученые не могут увидеть границы, за которыми заканчивается Вселенная
По словам Нила Корниша, астрофизика из Университета штата Монтана, для преодоления внушительных расстояний требуется много световых лет, поэтому данные космических миссий всегда устаревают. Вселенная постоянно расширяется из-за расширения материи. Звезды, находящиеся недалеко от Земли, можно считать относительно молодыми, в то время как далеким объектам потребуются тысячи лет для путешествия. Однако Корниш отмечает, что с Земли невозможно увидеть все галактики. Самое большее, что в настоящее время доступно земной цивилизации, — это галактики, удаленные от нас на 13,7 миллиарда световых лет.
Кроме того, то, что может находиться за пределами Вселенной, блокируется остаточным излучением, космическим электромагнитным излучением, которое является высоко изотропным и имеет спектр, характерный для абсолютно черного тела при температуре 2 725 К. Считается, что это остаточное излучение возникло через 380 000 лет после Большого взрыва, когда Вселенная перестала расширяться и остыла достаточно для образования атомов.
Что мешает ученым посмотреть где границы Вселенной
Астрофизики сходятся в одном: за пределами излучения реликтов может существовать Вселенная, которая продолжается бесконечно, но и ее пределы тоже. Для жителей Земли этот регион до сих пор остается невидимым, поскольку мощность современных телескопов недостаточна. Хотя остаточное излучение не позволяет изучать отдаленные регионы космоса, оно также дает очень ценную информацию, которую можно найти в микроволнах. Исследователи считают, что если бы Вселенная имела бесконечный размер, в ней можно было бы обнаружить различные длины волн. С другой стороны, космические зонды НАСА никогда не регистрировали длинные волны. Скорее наоборот — исследования показывают, что волновой спектр Вселенной имеет мало разнообразия.
Согласно другой интересной теории, может существовать множественная вселенная. Идея заключается в том, что вселенная, которую мы можем изучать, может быть лишь частью мультивселенной.
