V letu 2019 je to skupno čustvo - če želite, da se odpravite štiri ali petkrat na dan, ne le v vesolje, ampak na sam konec sveta, kolikor je le mogoče, da se znebite slabe obsedenosti ali slabega vremena, zapoznelega vlaka ali tesnih hlač, tako običajnih na zemlji stvari. Toda kaj vas bo čakalo na tej kozmološki meji? Za kaj gre - rob sveta, rob vesolja - kaj bomo videli tam? Ali gre za mejo ali neskončnost na splošno?
Vprašajte znanstvenike.
Na robu sveta
Sean Carroll, profesor fizike na kalifornijskem tehnološkem inštitutu:
"Vesolje, kolikor vemo, nima meja. Opazovano vesolje ima rob - mejo tega, kar lahko vidimo. To je zato, ker svetloba potuje s končno hitrostjo (eno svetlobno leto na leto), zato se ob pogledu na oddaljene stvari ozremo nazaj v čas. Na samem koncu vidimo, kaj se dogaja že skoraj 14 milijard let, preostalo sevanje Velikega poka. To je kozmično mikrovalovno ozadje, ki nas obdaja iz vseh smeri. Vendar to ni fizična "meja", če to resnično presojate.
Ker lahko vidimo le tako daleč, ne vemo, kakšne so stvari zunaj našega opazovanega vesolja. Vesolje, ki ga vidimo, je v velikem obsegu precej homogeno in morda bo dobesedno vedno tako nadaljevalo. Lahko pa se vesolje zloži v kroglo ali torus. V tem primeru bo vesolje omejeno v celotni velikosti, vendar še vedno ne bo meja, tako kot krog nima začetka ali konca.
Možno je tudi, da vesolje ni homogeno zunaj tega, kar lahko vidimo, in da se pogoji od mesta do kraja močno razlikujejo. To možnost predstavlja kozmološki multiverse. Ne vemo, ali multiverse načeloma obstaja, a ker ne vidimo ne enega ne drugega, bi bilo smiselno ostati nepristranski."
Promocijski video:
Joe Dunkley, profesor fizike in astrofizičnih znanosti na univerzi Princeton:
Da, vse je enako!
Ok, v resnici ne mislimo, da ima vesolje mejo ali rob. Mislimo, da se nadaljuje neskončno v vse smeri, ali pa se ovije okoli sebe, tako da ni neskončno velik, vendar še vedno nima robov. Predstavljajte si površino krofov: nima meja. Mogoče je celotno vesolje takšno (vendar v treh dimenzijah - na površini krofa sta samo dve dimenziji). To pomeni, da lahko potujete v vesoljski ladji v katero koli smer in če boste potovali dovolj dolgo, se boste vrnili tja, kjer ste začeli. Roba ni.
Obstaja pa tudi tisto, čemur pravimo opazovano vesolje, to je tisti del prostora, ki ga lahko dejansko vidimo. Na robu tega kraja je tam, kjer svetloba ni imela dovolj časa, da bi nas dosegla od začetka vesolja. Takšen rob lahko vidimo le, za njim pa bo verjetno vse, kar vidimo okoli: superklaster galaksij, od katerih vsaka vsebuje milijarde zvezd in planetov."
Zadnja površina sipanja
Jesse Shelton, docent na katedri za fiziko in astronomijo na univerzi v Illinoisu v Urbani-Champaign:
Vse je odvisno od tega, kaj misliš ob robu vesolja. Ker je hitrost svetlobe omejena, dlje in dlje v vesolje, ki ga gledamo, dlje in bolj nazaj v čas, ko gledamo - tudi ko gledamo sosednjo galaksijo Andromedo, ne vidimo, kaj se dogaja zdaj, ampak tisto, kar se je zgodilo pred dvema milijoma in pol ko so zvezde Andromede oddajale svetlobo, ki je šele zdaj vstopila v naše teleskope. Najstarejša svetloba, ki jo lahko vidimo, je prišla iz najglobljih globin, zato je v nekem smislu rob vesolja najstarejša svetloba, ki je dosegla nas. V našem vesolju je to kozmično mikrovalovno ozadje - rahlo, dolgotrajno zatemnitev velikega poka, ki označuje trenutek, ko se je vesolje dovolj ohladilo, da je lahko tvorilo atome. Temu rečemo površina zadnjega sipanja oz.saj označuje mesto, kjer so fotoni nehali odskakati med elektroni v vroči ionizirani plazmi in začeli odtekati skozi prozorni prostor, milijarde svetlobnih let v naši smeri. Tako lahko rečemo, da je rob vesolja površina zadnjega sipanja.
Kaj je trenutno na robu vesolja? No, ne vemo - in ne moremo izvedeti, da bi morali počakati, da svetloba, ki jo zdaj oddaja in prihaja proti nam, leti več milijard let v prihodnosti, a ker se vesolje širi hitreje in hitreje, verjetno ne bomo videli novega roba vesolja … Lahko le ugibamo. V velikem obsegu je naše vesolje videti večinoma enako, kamor koli pogledate. Možnosti so dobre, če bi bili danes na robu opazovanega vesolja, bi videli vesolje, ki je bolj ali manj podobno našemu: galaksije, večje in manjše, v vseh smereh. Mislim, da je rob vesolja zdaj preprosto še bolj vesolje: več galaksij, več planetov, več živih bitij, ki postavljajo isto vprašanje."
Michael Troxel, izredni profesor za fiziko na univerzi Duke:
"Čeprav je vesolje verjetno neskončne velikosti, je dejansko več kot en praktični" rob ".
Mislimo, da je vesolje pravzaprav neskončno - in nima meja. Če je bilo vesolje "ravno" (kot list papirja), kot so pokazali naši testi do odstotne točke, ali "odprto" (kot sedlo), potem je res neskončno. Če je "zaprt" kot košarka, potem ni neskončen. Če pa greste dovolj daleč v eno smer, boste končali tam, kjer ste začeli: predstavljajte si, da se premikate po površini kroglice. Kot je nekoč rekel hobit po imenu Bilbo: "Cesta poteka naprej in naprej …". Znova in znova.
Vesolje ima za nas "rob" - celo dva. To je posledica dela splošne relativnosti, ki navaja, da imajo vse stvari (vključno s svetlobo) v vesolju omejitev hitrosti 299.792.458 m / s - in ta omejitev hitrosti velja povsod. Naše meritve nam prav tako povedo, da se vesolje širi v vse smeri in se širi vse hitreje in hitreje. To pomeni, da ko opazujemo objekt, ki je zelo oddaljen od nas, je potreben čas, da svetloba iz tega predmeta doseže nas (razdalja, deljena s hitrostjo svetlobe). Trik je v tem, da se s širjenjem prostora, ko svetloba potuje proti nam, razdalja, ki jo mora svetloba prehoditi, s časom narašča tudi, ko potuje proti nam.
Torej, prva stvar, ki bi jo lahko vprašali, je, kakšna je najbolj oddaljena razdalja, ki bi jo lahko opazovali svetloba od predmeta, če bi ga oddajala na samem začetku vesolja (to je približno 13,7 milijarde let). Izkazalo se je, da je ta razdalja 47 milijard svetlobnih let (svetlobno leto je približno 63.241-krat večja od razdalje med Zemljo in Soncem) in se imenuje kozmološko obzorje. Vprašanje si lahko postavimo nekoliko drugače. Če bi sporočilo poslali s svetlobno hitrostjo, na kateri razdalji bi ga lahko prejeli? To je še bolj zanimivo, ker se hitrost širjenja vesolja v prihodnosti povečuje.
Izkaže se, da četudi to sporočilo leti za vedno, lahko doseže le tiste, ki so zdaj na 16 milijard svetlobnih let od nas. Temu pravimo "horizont kozmičnih dogodkov." Vendar je najbolj oddaljeni planet, ki smo ga lahko opazovali, oddaljen 25 tisoč svetlobnih let, zato bi še vedno lahko pozdravili vse, ki trenutno živijo v tem vesolju. Toda največja razdalja, na kateri bi lahko današnji teleskopi razlikovali galaksijo, je približno 13,3 milijarde svetlobnih let, zato ne vidimo, kaj je na robu vesolja. Nihče ne ve, kaj je na obeh straneh."
Abigail Weiregg, izredna profesorica, Inštitut za kozmološko fiziko. Kavila na Univerzi v Chicagu:
"S teleskopi na Zemlji gledamo svetlobo, ki izhaja iz oddaljenih krajev v vesolju. Čim dlje je svetlobni vir, tem dlje traja, da ta svetloba pride sem. Zato, ko gledate oddaljene kraje, gledate, kakšni so bili ti kraji, ko se je rodila luč, ki ste jo videli - in ne na to, kako so ti kraji danes videti. Še naprej in naprej lahko iščete, kar bo ustrezalo pomikanju naprej in nazaj v čas, dokler ne vidite nekaj, kar je obstajalo nekaj tisočletij po velikem udaru. Pred tem je bilo vesolje tako vroče in gosto (že dolgo preden so bile zvezde in galaksije!), Da nobena luč v vesolju ne bi mogla nikoli zajeti, tega ni mogoče videti pri sodobnih teleskopih. To je rob "opazovanega vesolja" - obzorja -, ker ne morete videti ničesar zunaj njega. Čas mineva, to obzorje se spreminja. Če bi lahko pogledali vesolje z drugega planeta, bi verjetno videli isto, kot ga vidimo na Zemlji: lastno obzorje, omejeno s časom, ki je minil od velikega poka, hitrostjo svetlobe in širjenjem vesolja.
Kako izgleda kraj, ki ustreza zemeljskemu obzorju? Ne vemo, ker lahko vidimo to mesto, kot je bilo takoj po velikem udaru, in ne tako, kot je danes. Toda vse meritve kažejo, da je celotno vidno vesolje, vključno z robom opazovanega vesolja, približno enako, kot je naše lokalno vesolje danes: z zvezdami, galaksijami, grozdi galaksij in ogromnim praznim vesoljem.
Mislimo tudi, da je vesolje veliko večje od tistega dela vesolja, ki ga danes lahko vidimo z Zemlje, in da vesolje samo po sebi nima "roba". To je samo širitev prostora in časa."
Vesolje nima meja
Arthur Kosovsky, profesor fizike na Univerzi v Pittsburghu:
»Ena najpomembnejših lastnosti vesolja je njegova starost, ki jo po različnih meritvah zdaj opredeljujemo kot 13,7 milijarde let. Ker vemo tudi, da svetloba potuje s konstantno hitrostjo, to pomeni, da je žarek svetlobe, ki se je pojavil v zgodnjih časih, do zdaj prehodil določeno razdaljo (poimenujemo to "razdalja do obzorja" ali "razdalja Hubble"). Ker nič ne more prepotovati hitrejšega od svetlobne hitrosti, bo Hubblova razdalja načeloma najbolj oddaljena, kar jo kdaj lahko opazujemo (razen če najdemo kakšen način, kako premagati teorijo relativnosti).
Svetlobni vir prihaja proti nam s skoraj Hubblove razdalje: kozmično sevanje v mikrovalovnem ozadju. Vemo, da vesolje nima "roba" na razdalji do vira mikrovalov, kar je skoraj celotna razdalja Hubble od nas. Zato ponavadi domnevamo, da je vesolje veliko večje od lastnega opazljivega Hubblovega obsega in da je resnični rob, ki obstaja, veliko bolj oddaljen, kot smo ga kdaj lahko opazili. Morda to ne drži: mogoče je, da se rob vesolja nahaja takoj onstran oddaljenosti Hublja od nas, onstran njega - morskih pošasti. Ker pa je celotno vesolje, ki ga opazimo, povsod sorazmerno enako in homogeno, bi bil takšen obrat zelo čuden.
Bojim se, da na to vprašanje nikoli ne bomo imeli dobrega odgovora. Vesolje morda sploh nima roba in če ga bo, bo dovolj oddaljeno, da ga nikoli ne bomo videli. Ostaja nam samo, da razumemo samo tisti del Vesolja, ki ga lahko resnično opazujemo."
Ilya Khel
