Что находится за пределами нашей Вселенной: 5 теорий
Возможно ли, что за пределами существования нашей Вселенной есть ещё что-то? Действительно ли бесконечна Вселенная?Но прежде чем говорить о том, что же лежат за границей Вселенной, стоит выяснить — а что это вообще такое, эта граница? Для этого стоит вернуться во времени примерно на 13,8 миллиардов лет назад.
Давным-давно...
В те времена наша Вселенная находилась в состоянии очень плотного и горячего объекта, который зовут «сингулярностью». Затем произошел «взрыв», и Вселенная начала расширяться и охлаждаться.
С течением времени частицы и энергия начали соединяться, образуя атомы, а затем молекулы, из которых возникли первые звёзды и галактики.
Наблюдения показывают, что Вселенная действительно расширяется. Все галактики расположены далеко друг от друга, и дистанция между ними продолжает меняться с увеличивающейся скоростью.
Но со временем в дело вступила гравитация, и расширение замедлилось. Однако недавние исследования показывают, что теперь расширение снова ускоряется из-за таинственной тёмной энергии, которая составляет большую часть энергетического содержания Вселенной, но о её природе сейчас мало что известно.
Итак, у нас есть: сингулярность — Большой взрыв — расширение Вселенной.
Существует также гипотеза космической инфляции: она говорит, что никакой сингулярности не было, а Большому взрыву предшествовало другое, особое состояние Вселенной — инфляционное. Но об этом как-нибудь в другой раз.
Границы Вселенной
Сегодня мы видим Вселенную в том виде, в котором она существует спустя 13,8 миллиарда лет после Большого взрыва.
И вот теперь как раз стоит поговорить о границах.
Однако стоит отметить, что понятие «границ Вселенной» может быть не совсем корректным, поскольку само пространство и время на самом деле могут быть не такими, как мы привыкли их понимать. И размер вселенной из-за непостоянства её пространства-времени зависит от того, какое определение расстояния принять.
Сопутствующее расстояние до самого удалённого наблюдаемого объекта составляет около 14 миллиардов парсеков (эквивалентно 46 миллиардам световых лет) во всех направлениях.
Художественное изображение Наблюдаемой Вселенной в логарифмическом масштабе. В центре Солнечная система, внутренние и внешние планеты, пояс Койпера, облако Оорта, Альфа Центавра, рукав Персея, галактика Млечный Путь, галактика Андромеды, соседние и дальние галактики, крупномасштабная структура Вселенной и реликтовое излучение. По краю изображена невидимая плазма Большого взрыва
Таким образом, наблюдаемая Вселенная может быть представлена шаром диаметром около 93 миллиардов световых лет с центром в Солнечной системе, где и находится наблюдатель — то есть мы.
Важно отметить, что свет от самых дальних наблюдаемых объектов вскоре после Большого взрыва, дошёл до нас всего за 13,8 миллиарда световых лет, что значительно меньше, чем сопутствующее расстояние до этих объектов, равное 46 миллиардам световых лет, опять же из-за расширения Вселенной.
Эта вертикально ориентированная логарифмическая карта Вселенной охватывает почти 20 порядков величины, уводя нас от планеты Земля к краю видимой Вселенной. Каждая большая отметка на шкале справа соответствует увеличению шкалы расстояний в 10 раз.
Современная космология предполагает несколько вариантов относительно пределов Вселенной:
-
Закрытая Вселенная: В этой модели Вселенная представляет собой поверхность, подобную сфере. Следовательно, при движении в любом направлении рано или поздно вы вернётесь на исходную точку. В таком случае Вселенная может быть конечной, но без определенных границ.
-
Открытая Вселенная: В этой модели Вселенная расширяется вечно, и пространство беспредельно. Здесь нет определённых границ, и Вселенная действительно бесконечна.
-
Плоская Вселенная: В этой модели Вселенная имеет плоскую геометрию, а её размеры могут быть ограниченными, но опять-таки без определённых границ.
В целом, сегодня «границу» наблюдаемой Вселенной можно установить на отметке в 13,8 миллиарда световых лет. Впрочем, это не значит, что Вселенная на этом обрывается. Просто-напросто дальше мы пока заглянуть не способны.
Панорама нашей галактики Млечный Путь и соседних галактик от Gaia. Карты показывают общую яркость и цвет звёзд (вверху), общую плотность звёзд (посередине) и межзвёздную пыль, заполняющую Галактику (внизу). Обратите внимание, что в среднем на каждый квадратный градус приходится примерно ~10 миллионов звезд, но в некоторых регионах, таких как галактическая плоскость или галактический центр, плотность звёзд значительно превышает общее среднее значение
С этим связано понятие космологического горизонта — cферы во Вселенной, точки которой имеют бесконечное красное смещение. Время, за которое фотоны от этой сферы успевают до нас долететь, равны возрасту Вселенной.
Из-за этого мы и не способны увидеть объекты, находящиеся дальше этой сферы, даже если они и существуют.
Даже при использовании скорости света (как предельной космической), существует фундаментальный предел, насколько далеко мы можем заглянуть назад во времени.
Например, свет от Солнца до Земли идёт 8 минут, а от ближайшей к нам галактики Андромеды — два миллиона лет
Если продолжить смотреть в космос, то мы увидим события, которые происходили в ещё более отдалённом от нас прошлом. Однако это позволит лишь приблизиться к краю Вселенной.
Однако есть загвоздка в том, чтобы физически оказаться на границе Вселенной, а не только её увидеть. И снова всё упирается в расширение Вселенной и невероятно огромные расстояния.
Долететь до самой удалённой от нас части Вселенной невозможно, даже если двигаться со скоростью света, поскольку получается, что объекты, которые находятся далеко друг от друга, продолжают увеличивать расстояние между собой с огромной скоростью.
Требуется варп-двигатель или прыжки через кротовые норы
Нам нужен способ, позволяющий перемещаться быстрее скорости света (что невозможно), либо как-то выйти за пределы пространства-времени (что тоже пока как-то маловероятно).
Итак, если с пределом Вселенной определились, то возникает закономерный вопрос: а что там может быть, в случае если это действительно предел-предел, граница, конец?
Что за границей?
Научные теории о том, что может находиться за пределами Вселенной основаны, как правило, на предположениях, выводах из известных физических законов и математических моделях.
Множество других Вселенных
Одна из теорий предполагает, что наша Вселенная — лишь одна из множества параллельных, которые существуют рядом с нашей. Это так называемая теория Мультивселенной, где каждая Вселенная имеет свои особенности и свойства.
Если двигаться достаточно долго, то рано или поздно можно найти такую же планету, как наша, где мы утром завтракали овсянкой. Или другой мир, где на завтрак у нас была яичница с сосисками. Или другой мир, где мы и вовсе не завтракали.
В общем, там может существовать такой мир, в которой будет несколько путей (квантовых ветвей), где возможны различные варианты Вселенных, и будут содержаться все возможные действия, которые мы только способны предпринять.
Есть некий парадокс в том, что и саму бесконечность Вселенной весьма трудно представить (при этом ещё и ограниченную), поскольку это вне пределов нашего воображения.
Отражением этих идей можно считать теорию струн, которая рассматривает основные строительные блоки Вселенной как маленькие вибрирующие струны.
Вселенные-пузыри
Если предположить, что за пределами видимой Вселенной она просто-напросто продолжается, то и там будут действовать привычные нам физические законы.
Но есть теория «вселенных-пузырей», которая предполагает, что наша Вселенная находится внутри огромного пузыря, который постоянно расширяется.
Главная идея состоит в том, что вскоре после Большого Взрыва, произошло экспоненциальное расширение Вселенной, называемое периодом инфляции. В этот момент возникли различные пузыри, внутри которых формировались отдельные Вселенные с разными законами физики и свойствами.
И вот из-за того, что в каждой из этих Вселенных-пузырей есть свои уникальные начальные условия и характеристики, то некоторые из них могут быть обитаемыми, а другие — нет.
Мы видим Вселенную такой, потому что только в ней мог возникнуть наблюдатель — человек.
Понятие «вселенных-пузырей» возникло как одно из объяснений для «антропного принципа» — идеи, что наша Вселенная кажется настолько пригодной для человеческого существования, что, возможно, мы просто живём в одной из многих подходящих для этого Вселенных.
Однако попасть в другой пузырь напрямую всё также проблематично — ведь и между пузырями пространство постоянно расширяется. А вот само пространство между ними может быть пустым, или же обладать своими уникальными свойствами.
Тёмный поток
Идея тёмного потока была предложена в 2008 году в работе астрономов Алексея Кашлинского и Рутера Эмке. Исследования показали, что некоторые галактики и скопления галактик движутся с большей скоростью, чем можно было бы ожидать на основании одного лишь гравитационного взаимодействия.
Цветные точки представляют собой кластеры в пределах одного из четырёх диапазонов расстояний, причём более красные цвета указывают на большее расстояние. Цветные эллипсы показывают направление массового движения кластеров соответствующего цвета. Также показаны изображения типичных скоплений галактик на каждом срезе расстояния
На основании этого явления появилась гипотеза, что в отдалённых регионах Вселенной (за пределами нашего наблюдения) существует некий большой объём материи, который оказывает дополнительное влияние на движение галактик. Однако с помощью обычных оптических или радиотелескопов обнаружить его нельзя.
Именно эта скрытая масса и получила название «тёмный поток».
Некоторые ученые считают, что это может быть связано с неоднородностями в ранней Вселенной (оставшимися после Большого Взрыва).
Сами же структуры этих неоднородностей могут быть вообще чем угодно: хоть скоплением огромной массы и энергии, хоть порталами, которые проводят гравитацию откуда-то ещё.
Пространство-время
Есть и ещё одна теория — за пределами нашей Вселенной может существовать нечто такое, что лежит вне нашего понимания пространства и времени.
Это может быть высший уровень реальности, где законы физики, какими мы их знаем, не действуют. Это может быть своего рода метафизическое измерение или ещё какое-то не открытое научное явление.
Ничто
Некоторые учёные также предполагают, что за пределами наблюдаемой Вселенной может быть абсолютное ничто. Это означает, что пространство и время (в нашем понимании), за пределами нашей Вселенной просто не существует.
Скрытое за горизонтом нашего понимания остаётся неизвестным, как непостижимая симфония Вселенной. Но возможно, именно в этой таинственности и заключена её бесконечная прелесть.
Свет далёких звёзд напоминает нам, что прошедшее — это ключ к настоящему, а наше стремление к открытиям и познанию — двигатель прогресса.
Ведь, быть может, именно в этом бесконечном стремлении к познанию, мы обретём гармонию со Вселенной и отыщем частицу себя в этом великом космическом танце.