Бесконечность вселенной

Инфляционная модель Вселенной

В самом начале, когда размер Вселенной не превышал и сантиметра, в ней находилось примерно 10 в 90 степени областей, которые никак не соприкасались друг с другом. Но почему и как в таком случае, они вдруг «поняли», что Вселенной пора расширяться? На самом деле это известная космологическая проблема, которая называется проблемой горизонта (horizon problem). Она возникает из-за сложности объяснения наблюдаемой однородности причинно несвязных областей пространства в отсутствие механизма, задающего одинаковые начальные условия.

Итак, если с помощью телескопа попробовать заглянуть в прошлое, то мы увидим свет от Большого взрыва, которому потребовалось 13,8 миллиардов лет чтобы добраться до нас. Однако Линде указывает на то, что мы видим Вселенную ограниченно. Угол обзора проще всего представить вытянув обе руки влево и вправо – суть в том, что мы находимся в центре и не видим того, что находится за пределами кончиков пальцев обеих рук. Более того, ни правая ни левая рука «понятия не имеет о том, что делает другая».

Наблюдаемую Вселенную проще всего представить в виде сферы, за пределами которой находится неизвестность. На изображении наблюдаемая Вселенная в логарифмическом масштабе.

Следующим не менее важным вопросом является причина, по которой наша Вселенная не вращается. Напомню, все массивные космические объекты от планет до Солнца вращаются, даже сверхмассивные черные дыры в ядрах галактик. При этом, в какое бы направление не посмотрел наблюдатель с Земли – вверх, вниз, влево или вправо – он увидит равные расстояния. Ученые называют это изотропностью – одинаковостью физических свойств во всех направлениях, а также симметрией по отношению к выбору направления.

Выходит, наша Вселенная и правда настолько странная, что ответить на огромное количество вопросов с помощью одной только теории Большого взрыва нельзя. И в самом деле, как объяснить, что Вселенная находясь в вакууме продолжает расширяться с ускорением? Ведь в вакууме нет никаких частиц вообще!

Ответ кроется в физике элементарных частиц. Так, Лоуренс Краусс – физик-теоретик и президент Origins Project Foundation написал книгу, посвященную этому вопросу, она так и называется – «Все из ничего. Как возникла Вселенная,» рекомендуем к прочтению. Андрей Линде в свою очередь считает, что некоторые частицы в вакууме обладают энергетическим зарядом и могут появиться в результате распада вакуума.

Как развивалась современная наука космология

Прежде, чем перейти к современным достижениям в области космологии, стоит сказать о некоторых других этапах исследований.

В первую очередь нужно отметить труды Николая Коперника (15 век). В своих работах он обобщил все накопленные за прошлые периоды знания. Сюда же вошли труды Самосского, Леонардо да Винчи, Гераклита и Кузо. Основой идеи стало то, что Солнечная система была инерциальной. То есть, в центре находилось солнце. вокруг которого двигались планеты, в том числе и Земля.

Солнечная система

Несколько позднее свой вклад внёс Кеплер. В конце концов, он основал три важнейшие теории. На самом деле именно их впоследствии использовал Ньютон для законов динамики.

В остальном же, другие наиболее существенные открытия произошли в 20 веке. Как мы уже упоминали выше, первыми своими наработками поделились Эйнштейн, Фридман и Хаббл. Далее же Фриц Цвикки выдвигает идею о существовании определенного вещества — тёмной материи. Она не реагирует с электромагнитным излучением, но участвует в гравитационном воздействии.

Тёмная материя

Следующими выделились Гамов (с теорией горячей Вселенной), Пензиас и Вилсон (открыли изотропный источник помех в радиодиапазоне).

В заключении, можно сказать что физические законы достаточно плотно связаны с космологией. Многие результаты и доказательства теорий были обоснованы именно с физической точки зрения.

Формирование структуры

В поля сверхглубоких Хаббл часто представляют собой витрину галактики из древней эпохи, мы указываем , что было похоже на ранних возрастов stellifères .

Еще одно изображение, полученное Хабблом, показывает близлежащую формирующуюся галактику, что в космологическом масштабе означает совсем недавно. Это доказательство того, что Вселенная еще не завершила формирование галактик.

Формирование структур в модели Большого взрыва происходит иерархически: меньшие структуры формируются раньше, чем большие. Первыми образующимися структурами являются квазары , которые считаются яркими первичными активными галактиками и звездами населения III . До этой эры эволюцию Вселенной можно было понять с помощью теории линейных космологических возмущений : то есть все структуры можно было анализировать как небольшие отклонения от идеально однородной Вселенной. На компьютере сравнительно легко учиться. В этот момент начинают формироваться нелинейные структуры, и проблема становится намного более сложной в вычислительном отношении, например, с привлечением моделирования N тел с миллиардами частиц.

Реионизация: от 150 миллионов до 1 миллиарда лет

Первые квазары образуются в результате гравитационных коллапсов. Они испускают интенсивное излучение, которое реионизирует почти все вещества, присутствующие в их окружении. С этого момента большая часть Вселенной состоит из плазмы .

Звездообразование: от? в ?

Первые звезды, скорее всего, из населения III, образуются и начинают процесс превращения более легких химических элементов (водорода, гелия и лития) в более тяжелые элементы. Однако на сегодняшний день звезд популяции III не наблюдалось, что сохраняет тайну их образования.

Формирование галактик: от? в ?

Большой объем материи коллапсирует и образует галактику. В звезды населения II , первый , который будет сформирован в ходе этого процесса, затем следуют звезды населения I .

Проект под руководством Йоханнеса Schedler определил квазар (CFHQS 1641 + 3755) , расположенный на 12,7 млрд аль (световых лет), то есть на расстоянии , где мы видим Вселенную в то время как он был всего лишь 7% от его возраста сегодня.

В 11 июля 2007 г., Используя 10-метровый диаметр Кек телескоп , расположенный на Мауна Кеа вулкан в Гавайях , Ричард Эллис и его команда из Калифорнийского технологического института в Пасадене , штат Калифорния , обнаружили шесть галактик в звездообразования фазе на расстоянии около 13200000000 аль , значит, когда Вселенной было всего 500 миллионов лет. Сегодня мы знаем только около десяти таких объектов, действительно принадлежащих исконной Вселенной.

Хаббл сверхглубоких поле показывает ряд небольших галактик слияния с образованием большего размера, расположенный в 13 млрд аль, когда Вселенной было лишь 5% от его текущего возраста.

Основываясь на новой науке нуклеокосмохронологии, считается, что тонкий диск Млечного Пути сформировался 8,3 ± 1,8 миллиарда лет назад.

Формирование групп, скоплений и сверхскоплений галактик: от? в ?

Гравитационное притяжение сближает галактики, образуя группы, скопления и сверхскопления.

Наконец, формируются объекты размером с нашу солнечную систему. Наше Солнце — звезда позднего поколения, которая включает в себя обломки многих предыдущих поколений звезд и образовалась примерно 5 миллиардов лет назад, или примерно через 8–9 миллиардов лет после Большого взрыва.

Сегодня: 13,8 миллиарда лет

По текущим наилучшим оценкам, возраст Вселенной составляет около 13,8 миллиарда лет после Большого взрыва . По мере ускорения расширения Вселенной сверхскопления , вероятно, останутся крупнейшими структурами, которые когда-либо будут формироваться во Вселенной. Текущее ускоренное расширение предотвращает проникновение каких-либо дополнительных инфляционных структур за горизонт и предотвращает образование новых структур, связанных гравитацией.

Метастабильность вакуума

Теория основана на идее, что Вселенная постоянно находится в нестабильном состоянии — квантовая физика вообще говорит, что она балансирует на грани устойчивости. Некоторые учёные полагают, что через миллиарды лет Вселенная шагнёт за эту грань.

Когда это произойдёт, появится своего рода «пузырь». Думайте о нём, как об альтернативной Вселенной (хотя фактически это будет та же самая Вселенная с другими свойствами). Пузырь начнёт расширяться во всех направлениях со скоростью света и уничтожать всё, с чем соприкоснётся. И в итоге уничтожит всё.

Но не волнуйтесь: Вселенная при этом всё ещё будет существовать. Только законы физики в ней будут совершенно другими, но там тоже вполне может возникнуть жизнь. Только там не будет ничего, что мы, люди, будем в состоянии понять.

Проблемы космологов

В нашей картине космоса преобладает два компонента: темная материя и темная энергия. Они составляют 95% энергетического содержания Вселенной, но мы так и не узнали, чем они являются. Эта проблема космологии справедливо оценивается одной из самых важных проблем физики — объяснения природы темной энергии варьируются от предложений отказаться от теории относительности Эйнштейна и добавить новое фундаментальное поле природы до существования параллельных вселенных, эффекты которых мы можем наблюдать.

Увы, но не проблема темной энергии грозит подорвать космологические эксперименты. Люди стремятся бессознательно интерпретировать информацию таким образом, что приходят к набору данных, подтверждающих их нынешние убеждения. Для космологов, такая бессознательная (или сознательная) подстройка результатов приводит к подтверждению того, что они допускали ранее. Но это особенно губительно для космологии, так как, в отличие от лабораторных экспериментов, мы не можем проводить множество повторяющихся экспериментов для изучения статистических аномалий — у нас всего одна вселенная.

Исследование всей опубликованной литературы по космологии между 1996 и 2008 годом показало, что статистика результатов была слишком хорошей, чтобы быть правдой. Статистический разброс результатов не согласовался с тем, что можно было ожидать математически, что означает согласие космологов между собой. Либо результаты как-то подстраивались, чтобы отражать статус-кво, либо выбирались лишь те документы, которые соотносились со статусом-кво принимающих журналов.

К сожалению, по мере повышения качества экспериментов, этой проблемы будет все сложнее избежать. Большинство космологов в ответ на вопрос, что такое темная энергия, ответят, что это, вероятнее всего, энергия вакуума. Спросите космологов, считают ли они теорию Эйнштейна верной на космических масштабах, и они скажут, мол, да, верная. Как после этого убедить широкое научное сообщество (и человечество), что любая космологическая находка не будет просто результатом выдавания желаемого за действительное?

Основные концептуальные взгляды космологии

На самом деле идей возникновения Вселенной несколько. Одну из них можно назвать теологической. То есть той, которая прописана в Библии. Согласно писаниям, до определенного момента Вселенная была скрыта от других и являлась чем-то невидимым, недостижимым для чужих глаз.

Вселенная

Другие же предположения исходили из научных соображений. Первым был Эйнштейн, утверждавший, что Вселенная находится в стационарном положении. Впоследствии его опроверг Фридман, доказавший её сужение и расширение за счёт определенных движений. Далее, по результатам исследований Хаббла, выяснились наиболее точные расстояния от других галактик и была создана теория Большого взрыва.

Проблемы космологов

Способна ли энтропия предотвратить большой хруст?

Производство энтропии во Вселенной вопрос тонкий и до конца не
решенный. Теоретики все еще пытаются установить, что происходит с
энтропией материи, которая падает в черную дыру, эта проблема включает
в себе вопросы квантовой механики и теории гравитации. Когда попытки создать
квантовую теорию гнравитации увенчаются успехом, она должна объяснить почему
Вселенная вышла из сингулярности Большого взрыва с очень большой энтропией,
и что происходит с энтропией Вселенной, когда она вновь сжимается.

Энтропия связана с количеством состояний в которых может находиться
данная система. Так тасованая карточная колода имеет энтропию выше, чем
новая колода в котрой все карты разложены по порядку. Добавление энергии в систему обычно
порождает новые состояния, и увеличивает энтропию. Температура системы
определяется с учетом того, что kT есть количество энергии, необходимое для увеличения
числа доступных состояний в e = 2.71828… раз, где k — постоянная Больцмана.
Перенос тепла из горячей части системы в
холодную часть увеличивает число способов упорядочить холодную часть в большее число раз,
чем снижается число способов упорядочить горячую часть системы.
Таким образом, обычный поток тепла от горячего тела к холодному приводит к росту
числа способов, котроыми может быть упорядочена вся система, т.е., что, в свою очередь, ведет
к росту общей энтропии системы.

Энтропия не обязана все время расти в открытых системах. С помщью энергии можно
заставить энтропию уменьшаться для некой определенной системы. Ваш холодильник
делает это удаляяя тепло из корпуса холодильника, если Вы рассмотрите внутреннюю часть
своего холодильника как отдельную систему. Разумеется, если Вы рассматриваете
как внутреннюю так и внешнюю части холодильника тогда обнаружится
рост энтропии из за неэффективности холодильника.

Поскольку энтропия это статистическое явление, кратковременные флуктуации в малых системах
могут снижать энтропию.

Энтропия остается постоянной в системах, находящихся в состоянии температурного равновесия в которых
нет притока или оттока тепла. Более или менее это по-видимому
выполняется для случая Вселенной или для любого репрезентативного участка Вселенной,
имеющего те же свойства, что и Вселенная. Подавляющее
большинство энтропии Вселенной это энтропия фонового реликтового
излучения, поскольку подавляющее большинство частиц во Вселенной,
это фотоны . По мере расширения Вселенной, температура
излучения падает, что сохраняет энтропию постоянной. Если
Вселенной предстоит коллапсировать в некоторый момент, то излучение снова нагреется,
чтобы энтропия оставалась постоянной. При расширении Вселенной излучение
в начале находилось в состоянии термодинамического равновесия с веществом и затем отклеилось.
При коллапсе излучение и вещество снова придут в состояние
термодинамиического равновесия. Всё, что происходило с динамикой материи в
предшествующий период, отразится в конечном термодинамическом равновесии с
излучением. Конечная энтропия Вселенной при достижении ею сингулярной стадии Большого
хруста должна быть выше, чем начальная энтропия Вселенной,
из-за тепла, выделившегося при термоядерном синтезе в звездах, поэтому
повторный коллапс не приводит к снижению энтропии.

Вселенная Фридмана

Фридман допускал, что Вселенная имеет совершенно одинаковый вид во всех направлениях и данное условие характерно для всех ее точек. Исходя из этого и учитывая общую теорию относительности, ученый дал понять, что не стоит ожидать от Вселенной стационарности.

Если посмотреть на небосвод, можно увидеть светящуюся полосу – нашу Галактику Млечный путь. Сфокусировав свой взгляд на более отдаленных галактических системах, видно, что в разных частях космического пространства их число будет примерно одинаковым. Исходя из этого, можно говорить об относительной однородности Вселенной.

Модель Вселенной Фридмана была одной из самых удачных. Кроме того, она соответствовала наблюдениям Хаббла. Однако в западных странах о ней услышали только в 1935 г, после того, как подобные модели были разработаны Говардом Робертсоном и Артуром Уокером. Несмотря на то, что Вселенная Фридмана имела только одну модель, на ее основе можно построить еще три других:

расширение Вселенной по Фридману настолько медленное, что силы притяжения между галактическими пространствами еще сильнее замедляют его, а со временем вообще останавливают. После этого галактики устремляются навстречу друг к другу, то есть запускается процесс сжатия космического пространства.Расширяющая Вселенная Фридмана достигает определенного максимума, а потом начинает снова возвращаться в начальную точку;
вторая космологическая модель Вселенной Фридмана гласит, что расширение космического пространства происходит с незначительной скоростью. Ее хватает лишь для того, чтобы не начался обратный процесс сжатия. В данном предположении расширение начинается с начальной точки, но при этом оно всегда растет. Скорость процесса замедляется, но никогда не останавливается;
расширение космического пространства происходит с огромной скоростью. Она настолько велика, что гравитационные силы никогда не смогут остановить данный процесс, разве что только слегка замедлить его. Разделение галактик начинается также с определенного нулевого расстояния.

Анализируя все вышесказанное, можно сделать вывод: модель Фридмана рассказывает, что Вселенная не бесконечна в космическом пространстве, но само пространство безгранично. В результате сильных гравитационных сил, пространство искривляется и замыкается, то есть напоминает чем-то сферическую форму Земного шара. Если человек путешествует по поверхности планеты в одном и том же направлении, он никогда не встретит препятствие, которое не смог бы преодолеть, кроме того, он никогда не упадет «с края Земли». Рано или поздно он просто вернется в точку, с которой начинал свое путешествие. Примерно такое же пространство изображено в модели нестационарной Вселенной Фридмана.

Большое сжатие

Самая знаменитая теория о рождении Вселенной — это теория Большого взрыва. Она гласит, что вся материя изначально существовала как сингулярность — бесконечно плотная точка посреди великого ничто. А потом по непонятным причинам произошёл взрыв. Материя вырвалась наружу с невероятной скоростью и постепенно стала известной нам Вселенной.

Как вы могли догадаться, Большое сжатие — это Большой взрыв «наоборот». Вселенная постепенно расширяется под воздействием собственной гравитации, но этому должен быть предел — некая конечная точка, граница. Когда Вселенная достигнет этой границы, то прекратит расширяться и начнёт сжиматься. Тогда вся материя (планеты, звёзды, галактики, чёрные дыры -всё) снова сожмётся в одну бесконечно плотную точку.

Правда, последние данные этой теории противоречивы — учёные недавно обнаружили, что Вселенная расширяется всё быстрее.

Вечная Вселенная

То, что Вселенная всегда была и всегда будет — одна из первых разработанных людьми концепций о её природе. Но есть и нечто посерьёзнее.

Можно предположить, что Большой взрыв был началом времени. Но возможно и то, что время существовало до него, а сингулярность и взрыв могли появиться из-за столкновения двух бран — листообразных структур пространства, формирующихся на более высоком уровне существования. Согласно этой модели, Вселенная циклична и всегда будет расширяться и сжиматься.

Теоретически мы может узнать это наверняка в ближайшие 20 лет. У учёных есть спутник «Планк» специально для наблюдений за Вселенной. Конечно, это нелегко, но учёные всё же могут понять, с чего началась наша Вселенная и чем она закончится. Теоретически, опять же.

Во что расширяется Вселенная?

Вопрос основывается на досточно распространенном заблуждении о том, что
Вселенная это некий искривленный объект встроенный в пространство большего числа измерений,
и Вселенная расширяется в это пространство.
Заблуждению, вероятно, способствовала аналогия
воздушного шара, показывающая 2-мерную сферическую
модель Вселенной, расширяющуюся в 3-мерное пространство. Хотя рассуждать таким путем
о Вселенной возможно, однако, это не является необходимым, не существует ничего такого,
что мы измерили или можем измерить, что показало бы нам
что-нибудь об этом большем пространстве. Всё, что мы измеряем,
находится в пределах Вселенной, и мы не видим каких-либо краев или границ или центра
расширения. Таким образом, Вселенная не расширяется во что-либо,
что мы можем увидеть, и это бесполезно думать об этом.

Также как Гиперкуб Дали (Dali) всего лишь
двумерное изображение трехмерного объекта, которое представляет
поверхность 4-мерного куба, не забывайте, что аналогия воздушного шара это лишь двумерная картинка трехмерной ситуации,
которая, как предполагается, поможет Вам размышлять об искривленном трехмерном пространстве,
но она не означает, что действительно существует четырехмерное пространство, в которое
расширяется Вселенная.

Решение проблем

Есть три способа решить эту проблему, которые одинаково эффективны. Во-первых, это создание наборов данных, содержащих ложный сигнал, чтобы ученые, проводящие космологический анализ, могли выявить этот сигнал и повысить уровень доверия к собственной работе.

Слепой анализ и контрольный забор успешно используются в биологии. Проблема космологии в том, что у нас нет контрольной группы, контрольной вселенной, только одна, поэтому любые слепые данные придется подделывать или рандомизировать. Слепой анализ уже начали использовать в космологии, но это еще не конец истории.

В дополнение к слепому анализу есть еще два подхода, которые практикуются меньше, но остаются важными. Первый — инженерный подход к дизайну эксперимента. При таком подходе каждый крошечный аспект эксперимента имеет ряд требований или критериев, а также независимых от результата тестов, которые должен пройти перед включением. Идея в том, что если каждый подраздел анализа пройдет эти тесты, в общем получатся объективные результаты. Второй подход — прозрачность, публикация данных и кодов в открытом месте, чтобы любой мог скачать и проверить их на отсутствие скрыто подстроенных параметров и изворотливых данных.

Три таких подхода — ослепление, инженерные системы и прозрачность — позволят следующему поколению космологических экспериментов стать достаточно убедительными для людей в том, что космологи не выдают желаемое за действительное. Без этого, глядя в небеса, мы рискуем, что самой интересной находкой окажемся мы сами.

Если Вселенной лишь 10 миллиардов лет, почему наиболее далекие объекты, которые мы наблюдаем, расположены далее 5 миллиардов световых лет?

В вопросе содежратся некоторые скрытые предположения о расстоянии и времени, которые
не соответствуют всем определениям расстояния и времени.
Спрашивающий полагает что все галактики стартовали из единой точки в ходе Большого
взрыва, и что наиболее удаленная галактика удалялась от нас в течеие половины возраста Вселенной
почти со скоростью света, после чего испустила свет, который
шел к нам со скоростью света. Предполагая постоянные скорости,
мы должны игнорировать гравитацию, что соответствует почти пустой
Вселенной. В пустой Вселенной, существует одно из многих возможных определений
расстояния, которое согласуется с предположениями в этом вопросе:
угловое расстояние, которое позволяет достичь максимального значения
скорости света за одну вторую возраста Вселенной.
Смотри в космологического учебника обсуждение других
видов расстояния, которые обращаются в бесконечность в модели пустой Вселенной, поскольку
они означают неограниченную Вселенную.

Как менялись наши представления о Вселенной?

Представления людей о Вселенной, о том, как она устроена, менялись на протяжении тысяч лет.

Вероятно, наши предки начали интересоваться космосом, как только обрели сознание. В масштабах Вселенной с тех пор прошло относительно мало времени. Тогда у людей еще не было необходимых технологий, которые бы позволили лучше понять устройство мира. Но узнать окружающий мир для наших предков было необходимостью — это повышало шансы на выживание. Единственным инструментом познания в то время были мифы, но мифы не могли объяснить природу реальности, а были всего лишь отражением человеческих забот, надежд и страхов.

Туманность W51 — один из наиболее активных регионов звездообразования.

Только несколько веков назад люди научились применять математику и новые исследовательские методы для поиска истины. Со временем эти методы, как и научные инструменты, совершенствовались, и в конечном итоге завеса тайны Вселенной стала приоткрываться. Сотни лет назад, когда люди только начали систематически исследовать природу вещей, слова «ученый» и в помине не существовало, вместо этого исследователей называли «натурфилософами». Около ста лет назад появились приборы, позволяющие астрономам наблюдать за другими галактиками, и лишь 60 лет назад люди впервые отправили космические корабли к другим планетам и их спутникам.

За каких-то полвека зонды посетили внешнюю область Солнечной системы и прислали первые снимки четырех планет-гигантов и их спутников; марсоходы впервые прокатились по поверхности Марса; люди построили космическую станцию на околоземной орбите с постоянным экипажем; а первые космические телескопы показали нам уголки далекого космоса. Только в начале XXI века астрономы открыли тысячи планет, вращающихся вокруг других звезд, впервые обнаружили гравитационные волны и получили первое изображение черной дыры.

Вселенной почти 14 миллиардов лет, нашей Солнечной системе 4,6 миллиарда лет, жизнь на Земле возникла примерно 3,8 миллиарда лет назад, а люди появились всего несколько сотен тысяч лет назад. Иными словами, Вселенная существует примерно в 56 000 раз дольше, чем наш вид. Все, что когда-либо происходило в космосе, происходило до появления людей, возможно, важные события обошли нас стороной.

Может быть, всего через одно поколение наше понимание космоса и своего места в нем изменится еще больше, изменится так, как мы сегодня не можем даже вообразить.

Временной барьер

Если мы попробуем рассчитать, какова вероятность существования мультивселенной, в которой есть бесконечное число вселенных, но немного (или совершенно) разных, то столкнёмся с той же проблемой, что и в теории о Конце времени: всё, что может случиться, обязательно случится.

Чтобы обойти эту проблему, учёные берут отдельный участок Вселенной и вычисляют вероятность его существования. Расчёты кажутся логичными, но делят Вселенную на отдельные куски — как торт. И у каждого куска есть граница, как у областей на политической карте мира. Только надо представить, что каждую страну разделяет устремляющая в небо стена.

Эта модель может существовать только в том случае, если границы — настоящие, физические, за пределы которых ничто не может выйти. Согласно расчётам, в ближайшие 3,7 млрд лет мы пересечём этот временной барьер, и для нас вселенная закончится.

Это в общих чертах — понимания физики, чтобы описать теорию более детально, у нас не хватает. У физиков, правда, тоже. Но перспектива кажется жутковатой.

Имеет ли Вселенная форму пончика?

И, к сожалению, потому что я знаю, что это был тот, который ты хотел, тороидальная геометрия недавно была отброшена. У Вселенной в принципе нет (и в конце статьи мы остановимся на этом) формы бублика. Но почему?

Теория формы пончика очень привлекательна и на самом деле дает ответы на многие вопросы о геометрии Вселенной. Его существование было бы вполне возможным, поскольку искривление пространства с такой формой позволило бы нам иметь плоское, но конечное пространство. Согласно теории плоской Вселенной (евклидовой геометрии) необходимо, да или да, чтобы Космос был бесконечным. С тороидальным телом у нас может быть Вселенная, пространство которой конечно, но остается плоским.

Если бы это был пончик, мы могли бы двигаться в плоском пространстве, но куда бы вы ни пошли, вы бы вернулись в то же место. Он имеет как продольную кривизну (как если бы вы обходили весь край пончика), так и поперечный (как если бы вы надевали кольцо на пончик). Это объясняет многие вещи, которые мы наблюдаем во Вселенной, но не в одном ключевом отношении.

Геометрия пончика говорит нам, что это не то, что галактики расположены по форме пончика (потому что это будет означать существование края, который мы не можем видеть), а что пространство, которое их содержит, по сути, имеет форму пончика. Это допустило бы существование конечной Вселенной, которая из-за кривизны пончика казалась бесконечной.. Это очень хорошо, но, как мы говорим, не получается.

И дело в том, что две кривизны (продольная и поперечная) слишком разные. Один (продольный) намного больше другого (поперечного). А «разные» подразумевают неоднородность. А «отсутствие однородности» подразумевает нарушение космологического принципа, который мы обсуждали.

Если бы Вселенная имела форму пончика, учитывая наличие двух разных кривизны, свет распространялся бы по-разному.. В зависимости от того, откуда исходит свет, мы воспринимаем его по-разному. А этого не происходит. Как мы уже сказали, Вселенная изотропна. Мы видим, что он всегда имеет одинаковую кривизну.

Итак, хотя мы сделаем последнее замечание, геометрия пончика, к сожалению, отброшена. Он остался в полуфинале. В конце идут сферические, плоские и гиперболические формы. Кто победит?

Рекомендуем прочитать: «Что такое Мультивселенная? Определение и принципы этой теории »

Что подразумевается под плоской Вселенной?

Вселенная по-видимому гомогенна и изотропна, и существует лишь
три возможных геометрии, которые гомогенны и изотропны, как показано в
Части 3. Плоское пространство подчиняется геометрии

, в котрой сумма углов треугольника равна 180o.
Искривленное пространство подчиняется
не Эвклидовой геометрии.
В положительно искривленном, или гиперсферическом пространстве, сумма углов
треугольника больше 180o, и этот избыточный угол равен площади
треугольника, деленной на квадрат радиуса кривизны поверхности.
В отрицательно искривленном или гиперболическом пространстве, сумма углов в треугольнике меньше
180o.
Когда
такую не Эвклидову геометрию он пытался
измерять большие треугольники, однако получил сумму углов 180o
поскольку радиус Вселенной очень большой (если не бесконечный) поэтому
избыточные или недостающие углы для любого измеряемого треугольника должны быть крошечные.
Еслирадиус кривизны бесконечен, то Вселенная плоская.

Вселенная на самом деле бесконечна или просто очень велика?

У нас имеются наблюдения показывающие, что радиус кривизны Вселенной
превышает 70 миллиардов световых лет. Однако данные наблюдений допускают
как положительный, так и отрицательный радиусы крвизны, включая и возможность
плоской Вселенной с бесконечным радиусом кривизны. Вселенная с отрицательной кривизной
пространства также бесконечна, хотя и искривлена.
Таким образом из эксперимента мы знаем, что Вселенная
в несколько раз больше, чем её наблюдаемая часть.
Из-за того, что мы видим лишь небольшую часть объекта, имеющего большой радиус кривизны,
объект выглядит плоским. Простейшей математической моделью расчета наблюдаемых
свойств Вселенной является, таким образом, модель пространства Эвклида.
Эта модель бесконечна, но пока что мы знгаем о Вселенной лишь то что она
действительно велика.