V roce 2019 je to obyčejná emoce - chtít jet čtyřikrát nebo pětkrát denně, nejen do vesmíru, ale na samý konec světa, pokud je to možné, aby se zbavil špatné posedlosti nebo špatného počasí, zpožděného vlaku nebo těsných kalhot, tak obyčejných na zemi věcí. Co vás však na této kosmologické hranici čeká? O co jde - na okraji světa, na okraji vesmíru - co uvidíme? Je to hranice nebo nekonečno obecně?
Zeptejme se vědců.
Na okraji světa
Sean Carroll, profesor fyziky na Kalifornském technologickém institutu:
"Pokud víme, vesmír nemá žádné hranice." Pozorovatelný vesmír má výhodu - hranici toho, co můžeme vidět. Je to proto, že světlo cestuje konečnou rychlostí (jeden světelný rok za rok), takže když se podíváme na vzdálené věci, ohlédneme se v čase. Na samém konci vidíme, co se děje téměř 14 miliard let, zbytkové záření Velkého třesku. Toto je vesmírné mikrovlnné pozadí, které nás obklopuje ze všech směrů. Nejedná se však o fyzickou „hranici“, pokud to skutečně soudíte.
Protože vidíme jen tak daleko, nevíme, jaké jsou věci mimo náš pozorovatelný vesmír. Vesmír, který vidíme, je ve velkém měřítku docela homogenní a možná bude tímto způsobem pokračovat doslova vždy. Alternativně by se vesmír mohl složit do koule nebo torusu. Pokud ano, bude vesmír omezen v celkové velikosti, ale stále nebude mít žádné hranice, stejně jako kruh nemá začátek ani konec.
Je také možné, že vesmír není homogenní nad rámec toho, co vidíme, a že podmínky se od místa k místu velmi liší. Tuto možnost představuje kosmologický multivesmír. Nevíme, zda multivesmír existuje v zásadě, ale protože nevidíme ani jedno, ani druhé, bylo by rozumné zůstat nestranný. ““
Propagační video:
Joe Dunkley, profesor fyziky a astrofyziky na Princetonské univerzitě:
"Ano, všechno je stejné!"
Dobře, opravdu si nemyslíme, že vesmír má hranici nebo hranu. Myslíme si, že to pokračuje nekonečně ve všech směrech, nebo se obepíná kolem sebe, takže není nekonečně velké, ale stále nemá hrany. Představte si koblihovou plochu: nemá hranice. Možná je celý vesmír takový (ale ve třech rozměrech - na povrchu koblihy jsou jen dva rozměry). To znamená, že můžete cestovat v kosmické lodi jakýmkoli směrem, a pokud budete cestovat dostatečně dlouho, vrátíte se tam, kde jste začali. Není žádná hrana.
Ale existuje také to, čemu říkáme pozorovatelný vesmír, což je část prostoru, kterou můžeme skutečně vidět. Okrajem tohoto místa je místo, kde světlo nemělo dost času, aby se k nám dostalo od začátku vesmíru. Vidíme jen takovou hranu a za ní pravděpodobně bude vše, co vidíme kolem: superklastry galaxií, z nichž každá obsahuje miliardy hvězd a planet. ““
Poslední povrch rozptylu
Jesse Shelton, odborný asistent na katedře fyziky a astronomie na University of Illinois v Urbana-Champaign:
"Všechno záleží na tom, co myslíš hranou vesmíru." Protože rychlost světla je omezená, čím dál a dále se díváme do vesmíru, tím dále a dále zpět v čase se díváme - i když se podíváme na sousední galaxii Andromeda, nevidíme, co se nyní děje, ale co se stalo před dvěma a půl miliony let když hvězdy Andromedy vyzařovaly světlo, které teprve nyní vstoupilo do našich dalekohledů. Nejstarší světlo, které můžeme vidět, pocházelo z nejhlubších hlubin, takže v jistém smyslu je hrana vesmíru nejstarším světlem, které nás dosáhlo. V našem vesmíru je to kosmické mikrovlnné pozadí - slabý, prodloužený dosvit Velkého třesku, který označuje okamžik, kdy se vesmír dostatečně ochladil, aby se mohly tvořit atomy. Tomu se říká povrch posledního rozptylu,jak to označuje místo, kde fotony přestaly odrážet mezi elektrony v horké ionizované plazmě a začaly vytékat průhledným prostorem, v našem směru miliardy světelných let. Můžeme tedy říci, že hrana vesmíru je povrchem posledního rozptylu.
Co je teď na okraji vesmíru? No, nevíme - a nemůžeme to zjistit, museli bychom počkat, až tam světlo vyzařované nyní a přicházející k nám letí v budoucnosti mnoho miliard let, ale jak se vesmír rozšiřuje rychleji a rychleji, je nepravděpodobné, že uvidíme nový okraj vesmíru … Můžeme jen hádat. Ve velkém měřítku vypadá náš vesmír většinou stejně, ať jste kdekoli. Je pravděpodobné, že kdybyste byli dnes na okraji pozorovatelného vesmíru, viděli byste vesmír, který je víceméně podobný našemu vlastnímu: galaxie, větší i menší, ve všech směrech. Myslím si, že hrana vesmíru je nyní prostě ještě více vesmíru: více galaxií, více planet, více živých věcí, které kladou stejnou otázku."
Michael Troxel, docent fyziky na Duke University:
„Zatímco vesmír je pravděpodobně nekonečný, existuje ve skutečnosti více než jedna praktická„ hrana “.
Myslíme si, že vesmír je ve skutečnosti nekonečný - a nemá hranice. Pokud byl vesmír „plochý“(jako list papíru), protože naše testy ukázaly až procentní bod nebo „otevřený“(jako sedlo), pak je to opravdu nekonečné. Pokud je „uzavřený“jako basketbal, není nekonečný. Pokud však půjdete dostatečně daleko v jednom směru, skončíte tam, kde jste začali: představte si, že se pohybujete po povrchu míče. Jak hobit jménem Bilbo jednou řekl: „Cesta běží vpřed a vpřed …“. Znovu a znovu.
Vesmír má pro nás „výhodu“- dokonce dva. Je to způsobeno částí obecné relativity, která uvádí, že všechny věci (včetně světla) ve vesmíru mají rychlostní limit 299 792 458 m / s - a tento rychlostní limit platí všude. Naše měření také říkají, že vesmír se rozšiřuje ve všech směrech a roste rychleji a rychleji. To znamená, že když pozorujeme objekt, který je od nás velmi vzdálený, je čas, aby se k nám světlo dostalo (vzdálenost dělená rychlostí světla). Trik je v tom, že jak se vesmír rozšiřuje, když se světlo k nám blíží, vzdálenost, kterou musí světlo cestovat, se v průběhu času také zvyšuje.
První věc, kterou byste se mohli zeptat, je, jaká je nejvzdálenější vzdálenost, kterou bychom mohli pozorovat světlo od objektu, pokud by byl emitován na samém začátku vesmíru (který je asi 13,7 miliard let starý). Ukazuje se, že tato vzdálenost je 47 miliard světelných let (světelný rok je asi 63 241krát větší než vzdálenost mezi Zemí a Sluncem) a nazývá se kosmologickým horizontem. Otázka může být položena poněkud odlišně. Kdybychom poslali zprávu rychlostí světla, v jaké vzdálenosti bychom ji mohli dostat? To je ještě zajímavější, protože se v budoucnu zvyšuje míra expanze vesmíru.
Ukázalo se, že i když tato zpráva navždy letí, může se dostat pouze k těm, kteří jsou od nás nyní ve vzdálenosti 16 miliard světelných let. Tomu se říká „horizont kosmických událostí“. Nejvzdálenější planeta, kterou jsme mohli pozorovat, je však vzdálena 25 000 světelných let, takže bychom stále mohli pozdravit každého, kdo v tomto vesmíru žije v tuto chvíli. Ale nejvzdálenější vzdálenost, ve které by naše současné dalekohledy dokázaly rozlišit galaxii, je asi 13,3 miliardy světelných let, takže nevidíme, co je na okraji vesmíru. Nikdo neví, co je na obou stranách. “
Abigail Weiregg, docent, Ústav kosmetické fyziky. Kavila na University of Chicago:
"Pomocí dalekohledů na Zemi se díváme na světlo vycházející ze vzdálených míst ve vesmíru." Čím dále je světelný zdroj, tím déle trvá, než se sem dostane toto světlo. Když se tedy podíváte na vzdálená místa, podíváte se, jaká byla tato místa, když se zrodilo světlo, které jste viděli - a ne na to, jak tato místa vypadají dnes. Můžete se dívat dál a dál, což bude odpovídat pohybu dále a dále zpět v čase, dokud neuvidíte něco, co existovalo několik tisíciletí po Velkém třesku. Předtím byl vesmír tak horký a hustý (dlouho předtím, než existovaly hvězdy a galaxie!) Že by se žádné světlo ve vesmíru nemohlo nikdy zachytit, nelze jej vidět u moderních dalekohledů. Toto je okraj „pozorovatelného vesmíru“- horizont - protože za ním nevidíte nic. Čas plyne, tento horizont se mění. Pokud byste se mohli podívat na vesmír z jiné planety, pravděpodobně byste viděli to samé, co vidíme na Zemi: svůj vlastní horizont, omezený časem, který uplynul od Velkého třesku, rychlost světla a expanzi vesmíru.
Jak vypadá místo, které odpovídá zemskému horizontu? Nevíme, protože toto místo můžeme vidět tak, jak to bylo bezprostředně po Velkém třesku, a ne jako dnes. Ale všechna měření ukazují, že celý viditelný vesmír, včetně okraje pozorovatelného vesmíru, vypadá stejně, jako náš dnešní vesmír: s hvězdami, galaxiemi, shluky galaxií a obrovským prázdným prostorem.
Také si myslíme, že vesmír je mnohem větší než část vesmíru, kterou dnes můžeme vidět ze Země, a že samotný vesmír nemá „okraje“samy o sobě. Je to jen rozšiřující se časoprostor. ““
Vesmír nemá žádné hranice
Arthur Kosovsky, profesor fyziky na University of Pittsburgh:
„Jednou z nejzákladnějších vlastností vesmíru je jeho věk, který podle různých měření nyní definujeme jako 13,7 miliard let. Protože víme také, že světlo cestuje konstantní rychlostí, znamená to, že paprsek světla, který se objevil v časných dobách, již urazil určitou vzdálenost (nazvěme tuto „vzdálenost k obzoru“nebo „Hubbleovu vzdálenost“). Protože nic nemůže cestovat rychleji než rychlost světla, Hubbleova vzdálenost bude tou nejvzdálenější vzdáleností, jakou můžeme kdy pozorovat (pokud nenajdeme nějakou cestu kolem teorie relativity).
Máme světelný zdroj, který k nám přichází z téměř Hubbleovy vzdálenosti: kosmické mikrovlnné záření v pozadí. Víme, že vesmír nemá „okraj“ve vzdálenosti od zdroje mikrovln, což je téměř celá Hubbleova vzdálenost od nás. Proto obvykle předpokládáme, že vesmír je mnohem větší než náš vlastní pozorovatelný Hubbleův objem a že skutečná hrana, která může existovat, je mnohem dále, než jsme kdy mohli pozorovat. Možná to není pravda: je možné, že okraj vesmíru je umístěn bezprostředně za vzdáleností Hubbla od nás a za ním jsou mořská příšery. Ale protože celý vesmír, který pozorujeme, je všude relativně stejný a homogenní, takový obrat by byl velmi podivný.
Obávám se, že na tuto otázku nikdy nebudeme mít dobrou odpověď. Vesmír nemusí mít vůbec hranu, a pokud ano, bude tak daleko, že ho nikdy neuvidíme. Zbývá nám porozumět pouze té části vesmíru, kterou můžeme skutečně pozorovat. ““
Ilya Khel