2019. aastal on see tavaline emotsioon - soov minna neli-viis korda päevas mitte ainult kosmosesse, vaid võimalikult maailma lõppu, et vabaneda halvast kinnisideest või halvast ilmast, hilinenud rongist või tihedatest pükstest, nii tavalisest asjade maa peal. Kuid mis ootab teid sellel kosmoloogilisel piiril? Mis see kõik on - maailma serv, universumi serv - mida me seal näeme? Kas see on piir või lõpmatus üldiselt?
Küsigem teadlastelt.
Maailma servas
Sean Carroll, California tehnikainstituudi füüsikaprofessor:
“Niipalju kui me teame, pole universumil piire. Vaatletaval universumil on serv - piir sellel, mida me võime näha. Selle põhjuseks on asjaolu, et valgus liigub piiratud kiirusega (üks valgusaasta aastas), nii et kui vaadata kaugeid asju, siis vaatame ajas tagasi. Päris lõpus näeme peaaegu 14 miljardi aasta jooksul toimuvat, Suure Paugu jääkkiirgust. See on kosmiline mikrolaine taust, mis ümbritseb meid igast suunast. Kuid see ei ole füüsiline "piir", kui seda tõesti mõista.
Kuna me näeme seda ainult kaugelt, ei tea me, mis on asjad väljaspool meie vaadeldavat universumit. Universum, mida näeme, on suures plaanis üsna homogeenne ja võib-olla jätkub see sõna otseses mõttes alati sel viisil. Teise võimalusena võiks universum voldida keraks või toruks. Kui jah, siis on universumi üldine suurus piiratud, kuid sellel pole ikkagi piiri, nagu ringil pole algust ega lõppu.
Samuti on võimalik, et universum ei ole homogeenne kaugemale sellest, mida me näeme, ja et tingimused on kohati väga erinevad. Selle võimaluse pakub kosmoloogiline multiverse. Me ei tea, kas multiversioon põhimõtteliselt eksisteerib, kuid kuna me ei näe ei üht ega teist, oleks mõistlik jääda erapooletuks."
Reklaamvideo:
Joe Dunkley, Princetoni ülikooli füüsika ja astrofüüsikaliste teaduste professor:
“Jah, kõik on sama!
Olgu, me ei arva, et universumil on piir või serv. Me arvame, et see jätkub lõpmatuseni kõigis suundades või mähkub enda ümber, nii et see pole lõpmata suur, kuid siiski pole servi. Kujutage ette sõõrikupinda: sellel pole piire. Võib-olla on kogu universum selline (aga kolmes mõõtmes - sõõriku pinnal on ainult kaks mõõdet). See tähendab, et saate reisida kosmoselaevaga igas suunas ja kui reisite piisavalt kaua, naasete sinna, kust alustasite. Serva pole.
Kuid on ka seda, mida me kutsume jälgitavaks universumiks, mis on see osa ruumist, mida me tegelikult näeme. Selle koha serv on koht, kus valgusel polnud universumi algusest peale piisavalt aega, et meieni jõuda. Me näeme ainult sellist serva ja selle taga on tõenäoliselt kõik, mida me ümber näeme: galaktikate superparved, millest igaüks sisaldab miljardeid tähti ja planeete."
Viimane hajuv pind
Jesse Shelton, Urbano-Champaigni Illinoisi ülikooli füüsika ja astronoomia osakonna abiprofessor:
“Kõik sõltub sellest, mida te universumi serva all silmas peate. Kuna valguse kiirus on piiratud, seda kaugemale ja kaugemale kosmosesse vaatame, seda kaugemale ja kaugemale ajas tagasi vaatame - isegi kui vaatame naabergalaktikat Andromedat, ei näe me seda, mis praegu toimub, vaid seda, mis juhtus kaks ja pool miljonit aastat tagasi kui Andromeda tähed kiirgasid valgust, mis on alles nüüd jõudnud meie teleskoopidesse. Vanim valgus, mida me näeme, tuli sügavaimast sügavusest, seega on universumi serv teatud mõttes vanim valgus, mis on meieni jõudnud. Meie universumis on see kosmilise mikrolaine taust - Suure Paugu nõrk, pikaajaline järeltulek, mis tähistab hetke, mil universum on piisavalt jahtunud, et võimaldada aatomite moodustumist. Seda nimetatakse viimase hajumise pinnaks,kui see tähistab kohta, kus footonid lakkasid kuumast, ioniseeritud plasmast elektronide vahel hüppamast ja hakkasid läbipaistvas ruumis välja voolama, miljardeid valgusaastaid meie suunas. Seega võime öelda, et universumi serv on viimase hajumise pind.
Mis on praegu universumi servas? Noh, me ei tea - ja me ei saa ka teada, oleksime pidanud ootama, kuni seal kiirgav ja meie poole tulev valgus lendab tulevikus miljardeid aastaid, kuid kuna universum laieneb üha kiiremini, ei näe me tõenäoliselt universumi uut serva. … Me võime ainult oletada. Suures plaanis näeb meie universum enamasti samasugune kõikjal, kuhu vaatate. Võimalus on hea, et kui te asuksite täna jälgitava universumi serval, näeksite universumit, mis on enam-vähem sarnane meie omaga: galaktikad, suuremad ja väiksemad, igas suunas. Ma arvan, et universumi serv on praegu lihtsalt veelgi suurem universumi servast: rohkem galaktikaid, rohkem planeete, rohkem elusaid asju, kes esitavad sama küsimuse."
Michael Troxel, Duke'i ülikooli füüsika dotsent:
“Ehkki universumi suurus on arvatavasti lõpmatu, on tegelikult rohkem kui üks praktiline“serv”.
Me arvame, et universum on tegelikult lõpmatu - ja sellel pole piire. Kui Universum oleks „tasane” (nagu paberileht), nagu meie testid näitasid protsendipunkti või „avatud” (nagu sadul), siis on see tõesti lõpmatu. Kui see on "suletud" nagu korvpall, siis pole see lõpmatu. Kui aga liigute piisavalt kaugele ühes suunas, jõuate lõpuks sinna, kus alustasite: kujutage ette, et liigute palli pinnal. Nagu üks hobikuningas nimega Bilbo ütles: "Tee kulgeb edasi ja edasi …". Uuesti ja uuesti.
Universumil on meie jaoks "serv" - isegi kaks. Selle põhjuseks on osa üldrelatiivsusest, mis väidab, et kõigil universumi asjadel (ka valgust) on kiirusepiirang 299 792 458 m / s - ja see kiirusepiirang kehtib kõikjal. Samuti näitavad meie mõõtmised, et universum laieneb kõikides suundades ning laieneb kiiremini ja kiiremini. See tähendab, et kui vaatleme objekti, mis asub meist väga kaugel, võtab selle objekti valgus meie jõudmiseks aega (vahemaa jagatud valguse kiirusega). Trikk on selles, et kui ruum laieneb, kui valgus liigub meie poole, suureneb ka valguse läbitav vahemaa aja jooksul, kui see meie poole liigub.
Niisiis, esimene asi, mida võite küsida, on see, kui kaugemal me võiksime objektist valgust jälgida, kui see oleks kiirgatud universumi alguses (mis on umbes 13,7 miljardit aastat vana). Selgub, et see vahemaa on 47 miljardit valgusaastat (valgusaasta on Maa ja Päikese vahelist kaugust umbes 63 241 korda suurem) ning seda nimetatakse kosmoloogiliseks horisondiks. Küsimuse saab esitada mõnevõrra erinevalt. Kui saatsime sõnumi valguse kiirusel, siis millise vahemaa tagant võisime selle vastu võtta? See on veelgi huvitavam, kuna tulevikus universumi laienemise kiirus suureneb.
Selgub, et isegi kui see teade lendab igavesti, võib see jõuda ainult nendeni, kes asuvad meist nüüd 16 miljardi valgusaasta kaugusel. Seda nimetatakse "kosmiliste sündmuste horisondiks". Kuid kõige kaugem planeet, mida me võiksime jälgida, asub 25 tuhande valgusaasta kaugusel, nii et me võiksime ikkagi tervitada kõiki, kes selles universumis praegu elavad. Kuid kaugeim vahemaa, mille kaugusel meie praegused teleskoobid suutsid galaktikat eristada, on umbes 13,3 miljardit valgusaastat, nii et me ei näe, mis on universumi servas. Keegi ei tea, mis on mõlemal poolel."
Abigail Weiregg, kosmoloogilise füüsika instituudi dotsent. Kavila Chicago ülikoolis:
„Kasutades Maal teleskoope, vaatame universumi kaugetest kohtadest kiirgavat valgust. Mida kaugemal on valgusallikas, seda kauem aega selle valguse siia jõudmiseks kulub. Seetõttu vaatad kaugeid kohti vaadates, millised need kohad olid, kui sündis valgus, mida te nägite - ja mitte selle järgi, kuidas need kohad tänapäeval välja näevad. Võite vaadata kaugemale ja kaugemale, mis vastab ajas liikumisest kaugemale ja kaugemale, kuni näete midagi, mis eksisteeris mitu aastatuhandet pärast Suurt Pauku. Enne seda oli universum nii kuum ja tihe (ammu enne kui olid tähed ja galaktikad!), Et ükski universumi valgus ei saaks kunagi kinni, seda ei saa tänapäevaste teleskoopide abil näha. See on "vaadeldava universumi" - horisondi - serv, sest te ei näe sellest väljaspool midagi. Aeg läheb, see horisont muutub. Kui saaksite vaadata universumit teiselt planeedilt, näeksite tõenäoliselt sedasama, mida näeme Maal: teie enda silmapiiri, mida piirab Suurest Paugust möödunud aeg, valguse kiirus ja universumi laienemine.
Kuidas näeb välja maa horisondile vastav koht? Me ei tea, sest me näeme seda kohta sellisena, nagu see oli kohe pärast Suurt Pauku, ja mitte sellisena, nagu see on praegu. Kuid kõik mõõtmised näitavad, et kogu nähtav universum, kaasa arvatud vaadeldava universumi serv, näeb välja umbes sama, nagu meie kohalik universum tänapäeval: tähtede, galaktikate, galaktikate klastrite ja tohutu tühja kohaga.
Samuti arvame, et universum on palju suurem kui see universumi osa, mida me täna Maast näeme, ja et universumil endal pole "serva" kui sellist. See on lihtsalt laienev ruumi-aeg."
Universumil pole piire
Pittsburghi ülikooli füüsikaprofessor Arthur Kosovsky:
„Universumi üks põhilisi omadusi on vanus, mida mitmesuguste mõõtmiste kohaselt määratleme nüüd kui 13,7 miljardit aastat. Kuna me teame ka, et valgus liigub ühtlase kiirusega, tähendab see, et varastel aegadel ilmunud valguskiir on praeguseks läbinud teatud vahemaa (nimetagem seda "horisondi kauguseks" või "Hubble'i kauguseks"). Kuna miski ei saa liikuda kiiremini kui valguse kiirus, on Hubble'i kaugus kaugeim vahemaa, mida me põhimõtteliselt kunagi suudame jälgida (kui me relatiivsusteooria ümber ei leia).
Meil on valgusallikas, mis tuleb meie poole peaaegu Hubble'i kaugusest: kosmiline mikrolaine taustkiirgus. Me teame, et universumil ei ole mikrolaineallikast kaugel asuvat "serva", mis on peaaegu kogu Hubble'i kaugus meist. Seetõttu eeldame tavaliselt, et universum on palju suurem kui meie enda vaadeldav Hubble'i maht ja tegelik serv, mis võib olemas olla, on palju kaugemal, kui me eales võiksime täheldada. Võib-olla pole see tõsi: on võimalik, et universumi serv asub Hubble'i kauguselt meist kaugemal ja sellest kaugemal - merekoletised. Kuid kuna kogu meie vaadeldav universum on suhteliselt ühesugune ja homogeenne kõikjal, oleks selline pööre väga kummaline.
Kardan, et meil pole sellele küsimusele kunagi head vastust. Universumil ei pruugi üldse äärt olla ja kui see juhtub, on see piisavalt kaugel, et me seda kunagi ei näe. Meie jaoks jääb aru ainult sellest universumi osast, mida me võime tõeliselt jälgida."
Ilja Khel
