Acum 13,8 miliarde de ani, universul a început cu un Big Bang fierbinte. De atunci, s-a extins și s-a răcit până în zilele noastre. Din punctul nostru de vedere, putem observa Universul pe o rază de 46 de miliarde de ani, datorită limitării vitezei luminii și a extinderii Universului. Și deși această distanță este enormă, este finită. Dar aceasta este doar partea pe care o vedem. Ce este dincolo de ea și este posibil să existe infinit?
Adam Stevens vrea să știe:
Ce părere aveți despre infinitatea universului? Mulți cosmologi mi-au spus că infinitatea universului nu a fost dovedită. Cum se poate dovedi acest lucru empiric?
În primul rând, putem învăța mai mult decât ceea ce vedem în 46 de miliarde de ani-lumină.
Cu cât privim mai departe în orice direcție, cu atât ne privim mai departe în adâncurile timpului. Cea mai apropiată galaxie, situată la 2,5 milioane de ani-lumină de noi, ne este vizibilă așa cum era acum 2,5 milioane de ani, de când lumina călătorește de acolo până la ochii noștri din momentul emiterii. Sunt mai vizibile galaxii mai îndepărtate, deoarece au fost zeci de milioane, sute de milioane sau chiar miliarde de ani în urmă. Privind și mai departe, am văzut lumina universului încă din zilele sale tinere. Deci, dacă ne uităm la lumina emisă acum 13,8 miliarde de ani, o relicvă a Big Bang-ului, vedem radiația relicvă.
Schema de fluctuație este extrem de confuză, cu temperaturi medii diferite la diferite scări unghiulare. De asemenea, criptează o cantitate uriașă de informații despre Univers, inclusiv un fapt uimitor: curbura spațiului, în măsura în care putem judeca, lipsește, adică este plat. Dacă spațiul ar avea o curbură pozitivă, ca și cum am trăi pe suprafața unei sfere cu patru dimensiuni, am vedea convergența razelor de lumină îndepărtate. Dacă ar avea curbura negativă, ca la suprafața unei șa cu patru dimensiuni, am vedea raze îndepărtate de lumină divergente. În schimb, razele de lumină se mișcă așa cum au făcut-o și fluctuațiile ne spun despre un plan ideal.
Dintr-un set de date privind radiațiile relicte și structurile pe scară largă ale Universului (accesibile prin studiul oscilațiilor acustice ale baronului), putem concluziona că, dacă Universul este finit și închis pe sine, acesta trebuie să fie de cel puțin 250 de ori mai mare decât ceea ce putem vedea. Întrucât trăim în trei dimensiuni, o creștere a razei de 250 de ori înseamnă o creștere a volumului de 250 ^ de 3 ori, sau de 15 milioane de ori mai mult spațiu. Dar acesta nu este încă un volum infinit. Estimarea minimă pentru dimensiunea universului este de 11 trilioane de ani-lumină în toate direcțiile, ceea ce este un lucru groaznic, dar încă nu infinit.
Există motive să credem că este și mai mare. Un Big Bang fierbinte poate marca începutul universului observabil, dar nu și nașterea spațiului și a timpului. Înainte de Big Bang, universul traversa o perioadă de inflație cosmică. În loc să fie umplut cu materie și radiații și să fie fierbinte, universul era:
Video promotional:
• era plin de energie inerentă spațiului în sine, • extins la o rată exponențială, • a creat un spațiu nou atât de rapid încât cea mai mică dimensiune fizică, lungimea Planck, s-a întins la dimensiunea Universului observată astăzi la fiecare 10 ^ -32 s.
În regiunea noastră a Universului, inflația s-a terminat cu adevărat. Există însă mai multe întrebări ale căror răspunsuri ne sunt necunoscute, care au un impact imens asupra dimensiunii universului și a fineții sau infinitului său.
1) Ce dimensiune a fost secțiunea Universului după inflație care a dat naștere Big Bang-ului nostru fierbinte? Observând Universul prezent și omogenitatea Big Bang-ului, apropierea Universului de un plan, fluctuațiile care se întind pe întregul Univers, la toate scările, etc., putem învăța multe. Putem calcula limita superioară a scării energetice pe care s-a produs inflația, câtă inflație a mărit universul, limita inferioară a duratei inflației. Dar acel buzunar al Universului în expansiune, din care provine partea noastră, ar putea depăși foarte mult limita inferioară! Poate fi sute, milioane, googoli ori mai mari decât ceea ce putem observa - sau să fie cu adevărat infinit. Fără posibilitatea de a observa mai mult decât este disponibil acum, nu vom primi suficiente informații pentru a răspunde la această întrebare.
2) Este corectă ideea „inflației eterne”? Dacă luați în considerare posibilitatea ca inflația să fie un câmp cuantic, atunci în orice moment al expansiunii exponențiale, există posibilitatea ca inflația să se încheie, ceea ce duce la Big Bang, și probabilitatea ca inflația să continue, creând mai mult spațiu. Astfel de calcule ne sunt disponibile (în cadrul anumitor presupuneri) și ele conduc la concluzia: dacă avem nevoie de suficientă inflație înainte de crearea universului observabil, atunci inflația va crea întotdeauna și mai mult spațiu care va continua să se extindă, spre deosebire de secțiunile unde se va încheia și va fi un Big Bang. Și deși Universul nostru observabil ar fi putut apărea după sfârșitul inflației în regiunea noastră acum 13,8 miliarde de ani, există regiuni în care inflația continuă - și creează tot mai mult spațiu,și generează tot mai multe Big Bang-uri - până în zilele noastre. Această idee este cunoscută sub numele de inflație eternă și este în general acceptată în comunitatea fizică. Deci, cât de mare este astăzi întregul univers neobservabil?
3) Cât a durat inflația înainte de a se încheia și a avut loc Big Bang-ul? Avem acces doar la Universul creat la sfârșitul inflației și la Big Bang-ul nostru fierbinte. Știm că inflația ar fi trebuit să continue cel puțin 10 ^ -32 s, dar cel mai probabil a continuat mai mult. Dar cât de mult? Secunde? Ani? Miliarde de ani? Infinitul? Universul a fost întotdeauna supus inflației? Inflația a început? A urmat de la o stare anterioară care a durat pentru totdeauna? Sau poate că spațiul și timpul au apărut din nimic acum un timp limitat? Există multe posibilități, dar răspunsul nu poate fi verificat în acest moment.
Pe baza celor mai bune observații ale noastre, știm că universul este mult mai mare decât porțiunea observabilă. Bănuim că și mai mult Universul se extinde dincolo de aceste limite, la fel ca ale noastre, cu aceleași legi ale fizicii, tipuri de structuri (stele, galaxii, ciorchini, filamente, goluri etc.) și cu aceleași șanse de a avea un complex. o viata. Bulele în care s-a încheiat inflația trebuie să fie finite, iar spațiul de timp mai mare, care se extinde, trebuie să conțină un număr foarte mare de astfel de bule. Dar, chiar dacă acest întreg Univers, sau Multiversul, este atât de incredibil de mare, este posibil să nu fie infinit. De fapt, dacă inflația nu a durat la nesfârșit, universul trebuie să fie finit.
Dar cea mai mare problemă este că avem acces la informațiile conținute în partea observabilă a Universului, în acești 46 de miliarde de ani-lumină în toate direcțiile. Răspunsul la cea mai mare întrebare - dacă universul este finit sau infinit - poate fi codat în univers, dar nu putem accesa o mare parte din el ca să știm. Până să rezolvăm această problemă sau să găsim o modalitate inteligentă de a extinde posibilitățile fizicii, toate acestea vor fi pe tărâmul posibilităților.
