Насколько велика наша вселенная?

Насколько велика наша вселенная?



Наука, Статьи

Говоря о Вселенной, мы различаем «Вселенную» и «наблюдаемую Вселенную». Последнее определение описывает лишь то, что мы способны наблюдать. Я не имею в виду, что у нас имеются технологии, чтобы реально «наблюдать» всю видимую вселенную. Я имею в виду под «наблюдаемыми» все объекты, свет от которых теоретически мог дойти до нас, принимая в расчет сроки существования Вселенной, скорость света и историю, а также расширения Вселенной. Возраст Вселенной составляет приблизительно 13,8 миллиардов лет. Из-за конечности скорости света мы не можем видеть то, что расположено от нас настолько далеко, что свету на путешествие до нас потребовалось бы больше времени, чем существует Вселенная. Это не технологическое ограничение – это ограничение того, существует ли в принципе тот свет, который мы могли бы увидеть, будь у нас в распоряжении любая технология.

Смотря на окраины Вселенной, мы видим прошлое, т.к. свету потребовалось 13,7 миллиарда лет, чтобы добраться до нас, это значит, мы видим Вселенную такой, какой она была 13,7 миллиарда лет назад, а не такой, какая она сейчас.

Теоретически Вселенная бесконечна. Сказать это просто, но такую концепцию очень сложно представить, если подумать. Хорошим решением данной проблемы можно назвать предложение не заморачиваться этим. Однако, когда вы задаете себе вопросы по типу «как вселенная может расширяться, если она бесконечна», вы неправильно представляете себе бесконечность. Бесконечность – это концепция, а не число.

Возможные геометрии Вселенной

Геометрия Вселенной не обязательно должна быть евклидовой. В зависимости от общей плотности энергии (включая плотность обычной материи, темной материи и темной энергии), для кривизны Вселенной существуют три возможности.

Насколько велика наша вселенная?

Параметр Ω – наиболее удобный способ описания плотности Вселенной, так существует критическая плотность, которая зависит от текущей скорости расширения Вселенной. Она составляет 9*10-30 гр/см. кажется, что это немного, но примите во внимание, что Вселенная практически пуста. Земля – относительно плотное место в сравнении с большей частью Вселенной. Параметр Ω определяется, как отношение плотности Вселенной к критической. Если Ω = 1, то геометрия Вселенной плоская. Плоская – не означает двумерная, в том смысле, в котором вы привыкли говорить о плоскости, это означает, что геометрия пространства евклидова аналогична той, что вы изучали в школе.

Если Ω>1, геометрия Вселенной закрытая. В таком случае геометрия у Вселенной будет такой же, как у трехмерной поверхности четырехмерной гиперсферы. Для лучшего понимания представьте себе это как трехмерный эквивалент поверхности сферы, при этом у четырехмерной гиперсферы совсем не обязательно должно быть четвертое пространственное измерение. Это всего лишь значит, что геометрия Вселенной похожа на то, как ведут себя параллельные линии, чему равна сумма углов треугольника, или отношение длины окружности к диаметру – такие же, как геометрия на поверхности сферы. Описывая математику этой геометрии, достаточно использовать лишь три пространственных измерения, поэтому высшие измерения могут не понадобиться; но для нашего описания нужно представить себе поверхность сферы, поскольку это поможет получить общее представление об устройстве такой вселенной. Поверхность сферы – двумерная закрытая вселенная. Предполагая, что вселенная – это поверхность, не имеющая центра, его нет в пределах вселенной, т.к. все, что в ней содержится, находится на поверхности сферы, и все ее точки не имеют различий между собой.

Если Ω1).

Минимальный размер нашей Вселенной

Космос необъятен, вы даже не поверите, насколько он огромен. Вам может казаться, что от вашего дома до аптеки далеко, но это просто ерунда в сравнении с космосом.

Принесем извинения Дугласу Адамсу и подсчитаем размер нашей Вселенной.

Во-первых, возраст Вселенной составляет 13,8 миллиардов лет. Это очень долго по сравнению с нашими жизнями, но для Вселенной — возраст вполне подходящий. Край наблюдаемой Вселенной находится от нас на расстоянии 48 миллиардов световых лет. «Погодите-ка!»,- можете закричать вы. «Как свет может за 13,8 миллиардов лет преодолеть расстояние в 48 миллиардов световых лет!». Вспомните, что за то время, пока свет шел к нам, Вселенная расширялась. В каком-то смысле свет пытался «нагнать» расширение. Это несовершенное описание и если вам знакома СТО, вы будете возражать. Но это имеет некий смысл в контексте ОТО.

Как этот размер соотносится с общим размером Вселенной? Если мы предположим, что Ω=1,0133, а это максимальная плотность энергии, соответствующая текущим данным, и, значит, наименьшая из закрытых вселенных – то сможем подсчитать размер Вселенной. Результат выглядит примерно так:

Насколько велика наша вселенная?

Поверхность сферы обозначает размер всей Вселенной, где Ω=1,0133. Матовая часть находится вне наблюдаемой нами Вселенной; кусочек сверху – наблюдаемая Вселенная. Радиус кривизны этой вселенной составляет 120 миллиардов световых лет. Ее окружность – 760 миллиардов световых лет. Это значит, что диаметр наблюдаемой Вселенной составляет 1/8 от полной длины линии, которую нужно было бы провести в пространстве, чтобы она замкнулась на себя. Объем всей Вселенной в 100 раз превышает объем наблюдаемой. (Если вы возразите, что 83 не равно 100, вспомните, что пространство у нас неэвклидово и ваша интуиция по поводу радиусов и объемов не работает).

Вспомним, что это минимальный размер Вселенной, согласно нашим данным. Большинство подозревает, что Вселенная реально неизмеримо больше, чем эта и может быть бесконечной.

Размер и судьба не связаны

Открыв любую книжку о космологии, написанную раньше 2000 года (и некоторые чуть более новые), вы, скорее всего, прочтете, что закрытая вселенная реколлапсирует, а открытая – вечно расширяется. Но это так, только если плотность темной энергии вселенной нулевая! Эти описания неявно подразумевали, что в нашей Вселенной доминирует материя и в этом случае геометрия и судьба Вселенной были сильно связаны. В такой вселенной, как наша, где существует темная энергия, судьба и геометрия не связаны так сильно. Темная материя и темная энергия влияют как на форму Вселенной, так и на ее судьбу, но влияют по-разному. Что именно случится с нашей Вселенной, зависит от того, какой именно окажется темная энергия. Но если она такая, как ее представляет себе большинство из нас, Вселенная будет расширяться вечно и галактические кластеры будут все дальше разлетаться друг от друга. При этом неважно, плоская наша Вселенная, открытая или закрытая.



По материалам: geektimes.ru

Теги: Вселенная, Бесконечность, Размер, Наблюдаемая, Геометрия, Расширение, Космос, Свет




Новое по теме: Наука, Статьи


Тематические новости:


Категория: Наука, Статьи
| 31-07-2016, 13:57 | Просмотров: 1829 | Комментарии (0)

Реклама

 

Загрузка ...

 

 




Комментарии:


Добавление комментария:

 Ваше Имя:
 Ваш E-Mail:
Введите код:

( Ctrl + Enter )

 






Copyright 2005 - 2016 © GizMod.Ru | GizModo.Ru | GizmoSoft.Ru | GizMobi.Ru
При републикации приветствуется ссылка на первоисточник.
Запросов: 2 (0,0011).