Lõpmatus on matemaatiline mõiste, mis viitab piiramatule suurusele suurusjärgus. Meie inimlikust vaatenurgast on võimatu rasestuda. Alati räägitakse lõpmatu universum aga sellest on kuidagi raske aru saada. Iga kord, kui vastame universumit puudutavale küsimusele, kerkib esile sadu uusi küsimusi. Kas universum on lõpmatu või on sellel lõpp? See küsimus, mis segab astronoomiat ja filosoofiat, on kahtlemata teaduse võtmeküsimus. Vastus sellele küsimusele, kui see on leitud, muudab kõike. See on lõpmatu ja selle tagajärjed on samal ajal hämmastavad ja hirmutavad.
Selles artiklis räägime teile lõpmatust universumist, olemasolevatest teooriatest ja paljust muust.
Kas universum on lõpmatu?
Kõik praegused tõendid näitavad, et universumil pole piire. Teisisõnu, põhimõtteliselt on universum lõpmatu. Me teame universumist palju asju. Edaspidi saame rohkem teada. Kuid meid piiras, oleme ja piirab üks aspekt: valguse kiirus. Nagu Einstein oma üldises relatiivsusteoorias väitis, ainuke konstant universumis on valguse kiirus, mis on 300.000 XNUMX kilomeetrit sekundis.
Teame ka seda, et universum sündis 13.800 miljardit aastat tagasi Suures paugus, millest sai alguse universumi paisumine aegruumi singulaarsusest. Sellest ajast peale teame, et see laieneb ja teeb seda kiiresti. Tegelikult, see paisub kiirusega 70 kilomeetrit sekundis iga täiendava 3,26 miljoni valgusaasta järel.
Kuid mis on probleem, millega me kokku puutume, kui püüame kindlaks teha, kas universumil on piir? See tähendab, kui proovime kindlaks teha, kas see on lõpmatu või mitte. Noh, meid piirab aeg, mille jooksul valgus peab universumi sünnist saati rändama.
Kõige kaugemal, mida me kosmoses näeme, on 13.800 miljardit valgusaastat. Noh, tehniliselt 13.799.620.000 380.000 XNUMX XNUMX miljonit valgusaastat, sest universumi esimese XNUMX XNUMX eluaasta jooksul, energia oli nii kõrge, et aatomid ei saanud moodustuda, seega olid subatomaarsed osakesed vabad, need tekkisid footonite blokeerimiseks. Tõde on see, et valgus tekkis alles 380.000 XNUMX aastat pärast Suurt Pauku.
Nii et see on meie piir. Me ei näe kaugemale. Kuna me ei näe kaugemale, ei saa me kuidagi teada, kas universumil on tõesti serv või vastupidi, kas see on lõpmatu. Seega on ainus viis kindlaks teha, kas universum on igavene või piiratud, tugineda matemaatilistele arvutustele ja astronoomilistele ennustustele.
Universumi geomeetria ja selle igavik
Üks peamisi viise teada saada, kas universum on lõpmatu, on selle kuju kindlaksmääramine. See on uskumatult keeruline ülesanne, kuid matemaatilised mõõtmised ja ennustused määravad kindlaks, et universumil võib olla ainult neli võimalikku geomeetriat: Eukleidiline (tasane), sfääriline, hüperboolne (tasane, kuid kõver) või toroidaalne (nagu sõõrik).
Lõppkokkuvõttes loobusime avatud toroidaalsest, sest kahe erineva kõveruse (piki- ja põiksuunalise) olemasolu põhjustaks valguse erineva liikumise ruumis. See rikub kosmoloogilist põhimõtet, mis ütleb meile, et universum on isotroopne, st füüsikalised omadused ei sõltu sellest, millises suunas neid uuritakse.
Seega jääb meile kolm võimalikku kuju: tasapinnaline, sfääriline või hüperboolne. Sfääriline hüpotees eeldab, et universum on suletud. See tähendab, et see on piiratud. Kui universum on sfäär, ei saa see olla lõpmatu. Eeldused lamedate ja hüperboolsete kujundite kohta, kuna mõlemad eeldavad avatud universumit, viitavad sellele, et universum on lõpmatu.
Selles mõttes ütleb universumi kuju kindlaksmääramine meile, kas see on lõpmatu või mitte. Kas me saame teada selle geomeetriat? Jah, vähemalt ligikaudu. Kosmilise mikrolaine tausta analüüsimine. See on Suurest Paugust üle jäänud kiirgus. Need olid esimesed valguskajad, mis ilmusid universumis 380.000 XNUMX aastat pärast selle sündi. See on kiirgus, mis on meieni jõudmiseks läbinud pika vahemaa.
Seega on universumi kumerus (või mittekõverus) kõige enam mõjutatav see kosmiline taustkiirgus. Kui universum on tasane, on selle kõverus 0. Kui universum on sfääriline, on selle kumerus positiivne (suurem kui 0) ja kui see on hüperboolne, on selle kõverus negatiivne (vähem kui 0).
Sel juhul arvutame välja moonutused, mida kosmiline taustkiirgus on kogu oma teekonna jooksul alates universumi tekkest kannatanud. Võrdleme kosmilise mikrolaine taustalaigu suuruse hinnanguid massi suurusega, mida me tegelikult näeme. Kui kumerus on positiivne (sfääriline geomeetria), näeme suuremaid kohti kui matemaatilise mudeli hinnangud.
Kui kõverus on negatiivne (hüperboolne geomeetria), siis näeme, et laigud on väiksemad kui matemaatilise mudeli hinnangud. Ilma kumeruseta (tasane geomeetria) näeksime matemaatilise mudeli hinnanguga sama suurusega laike.
Mida me näeme? Ei mingeid moonutusi. Või vähemalt on meie kõverus väga lähedal nullile. Universumi geomeetria näib olevat tasane. Kui universum on tasane, tähendab see, et see on avatud. Kui see on avatud, siis on see lõpmatu.
Selle pealtnäha tasane geomeetria koos tõsiasjaga, et tumeenergia ei lahjene ruumis olenemata sellest, kui palju universum paisub, näib viitavat sellele, et universum on tõesti lõpmatu. Sellel ei ole piire. Iga kord, kui läbite selle, avastate uusi galaktikaid ja uusi tähti. Sa ei leia kunagi piiri ega naase samasse kohta. Universum on igavene.
Kas universum on siis tõesti lõpmatu?
Kuigi kosmilise geomeetria ja tumeenergia uuringud näivad viitavat sellele, et universum on tõesti lõpmatu, ei saa me kunagi kindlad olla. See on põhimõtteliselt sellepärast me ei saa olla 100% kindlad, et universum on lame.
Teame, et selle kõverus on umbes 0, kuid me pole päris kindlad. Arvutus ei saa olla täiesti täpne, seega võib esineda väike positiivne kõverus, mida me ei saa mõõta (ei ole suurt vahet, kui see on negatiivne, kuna see on hüperboolne ja ikkagi lõpmatu).
Universum on tasane või kergelt sfääriline. Kuid kui see oleks veidi sfääriline, tähendaks see juba, et universum oleks suletud sfäär, nii et see muudaks universumi piiratud kohaks. Me ei pruugi kunagi olla võimelised selle kumerust täpselt mõõtma. Me oleksime täiesti pimedad, kui me ei teaks, kas see tõesti algas nullist. See väike arvuline erinevus viib meid lõpmatu universumi kontseptsioonist lõpliku universumi kontseptsioonini. Rääkimata sellest, et me ei tea ikka veel universumi tegelikku suurust. Meid piiravad universumi need osad, mida valgus võimaldab meil näha.
Loodan, et selle teabe abil saate rohkem teada lõpmatu universumi kohta ja selle kohta, kas see on tõesti nii või mitte.