Статья:

Теории о бесконечности Вселенной

Конференция: III Студенческая международная научно-практическая конференция «Технические и математические науки. Студенческий научный форум»

Секция: Физико-математические науки

Выходные данные
Ашимов Р.Н. Теории о бесконечности Вселенной // Технические и математические науки. Студенческий научный форум: электр. сб. ст. по мат. III междунар. студ. науч.-практ. конф. № 3(3). URL: https://nauchforum.ru/archive/SNF_tech/3(3).pdf (дата обращения: 21.06.2024)
Лауреаты определены. Конференция завершена
Эта статья набрала 0 голосов
Мне нравится
Дипломы
лауреатов
Сертификаты
участников
Дипломы
лауреатов
Сертификаты
участников
на печатьскачать .pdfподелиться

Теории о бесконечности Вселенной

Ашимов Рахман Нурланович
студент, Казахский университет экономики, финансов и международной торговли, Республика Казахстан, г. Астана

 

Думаю не для кого уже не секрет, что Вселенная расширяется.

Часто мы представляем её как огромный шар, наполненный галактиками и туманностями, который увеличивается в размерах из какого-либо меньшего состояния.

Логично предположить, что в начале времён Вселенная и вовсе была сжата в точку. Тогда возникает ряд вопросов.

Что же находится за границей Вселенной?

Куда и во что она расширяется?

О какой границе идет речь?

Представим, что мы смотрим в огромный телескоп, в котором можно увидеть всё во Вселенной. Она расширяется, и галактики разбегаются от нас, причем, чем дальше находится объект, тем быстрее он удаляется. Будем смотреть дальше и дальше и на определенном расстоянии можно заметить, что все объекты удаляются от нас со скоростью света.

Они образуют так называемую сферу Хаббла. Сейчас до нее чуть менее чем 13,8 млрд. световых лет. Все, что находится за ней, удаляется от нас быстрее скорости света.

Казалось бы, этот факт противоречит теории относительности. Ведь ни одна скорость не может превышать световую.

Оказывается, нет. Речь идет не о скорости самих объектов, а о скорости расширения пространства. Это совсем разные понятия.

На каком-то расстоянии объекты удаляются настолько быстро, что мы их никогда не сможем увидеть. Фотоны, испущенные в нашу сторону, просто никогда не достигнут Земли.

Фотон словно человек, идущий против движения эскалатора, будет уноситься назад в быстро расширяющемся пространстве. Граница, где это происходит, называется горизонтом частиц. Сейчас до него около 46,5 млрд. световых лет.

Область, находящаяся внутри этой границы, называется наблюдаемой Вселенной (Метагалактикой). Все, что находится, за этой границей мы никогда не увидим. А что же за ней? Может это и есть ответы на ранее поставленные вопросы? Оказывается, что все очень прозаично.

На самом деле никакой границы нет. Вне области Метагалактики на миллиарды и миллиарды световых лет простираются такие же звезды, галактики и планеты.

Вселенная расширяется довольно таки необычно. Этот процесс происходит во всех точках пространства одинаково. Словно мы взяли координатную сетку и увеличиваем ее масштаб.

От этого и вправду кажется, что все галактики «разбегаются» от нас. Но если мы переместимся в другую галактику, то увидим такую же картину. Теперь все объекты будут удаляться от нее, то есть в любой точке Вселенной будет казаться, будто мы находимся в центре расширения. Хотя на самом деле никакого центра нет.

Поэтому, если мы окажемся рядом с горизонтом частиц, соседние галактики не будут удаляться от нас со сверхсветовой скоростью. Ведь горизонт частиц переместиться вместе с нами.

Соответственно сместятся границы наблюдаемой Вселенной, и мы увидим новые галактики ранее не доступные для наблюдения. Эту операцию можно проделывать бесконечно.

Можно раз за разом перемещаться к горизонту частиц, но тогда он сам будет смещаться, открывая взору все новые и новые просторы Вселенной. Мы никогда не сможем достичь ее границ. В итоге получается, что Вселенная действительно бесконечна. Границы имеются только у наблюдаемой ее части.

Схожий процесс можно наблюдать и на Земле. Кажется, что горизонт это граница земной поверхности. Ст ит переместиться в точку где был горизонт, окажется, что никакой границы нет.

У Вселенной нет предела, за которым отсутствовало бы пространство и время. Здесь мы сталкиваемся с понятием «бесконечности». Оно кажется не привычным, когда речь идет о материальном мире. Вселенная всегда была бесконечной и растягивается, продолжая оставаться бесконечной.

Она может это делать, потому что у пространства нет элементарной частицы. Оно может растягиваться сколь угодно долго. Вселенной не нужны границы и области, куда бы она смогла расширяться.

Этого «куда» просто не существует. Можно сказать, что Вселенная будто расширяется «сама в себе», добавляя внутри себя новое пространство и отодвигая материю раз за разом. В этом и есть суть бесконечности. Этот парадокс можно объяснить примером отеля Гилберта. Представьте отель с бесконечным количеством комнат и бесконечным количеством жителей в нем. Пришел новый житель, и чтобы его поселить нужно жителя с первой комнаты переселить во вторую, жителя из второй комнаты в третью и так далее.

В итоге получится что в отеле всегда найдется комната для нового клиента.

Тот же самый процесс не происходит в нашей системе и ,например, внутри наших тел, потому что этому препятствует гравитация.

Поэтому в той части Вселенной, где больше материи расширение медленней, до тех пор пока гравитация не преодолеет расширение и не обернет его вспять, заставив материю «слепиться в комок». В солнечной системе как и в галактике не осталось силы расширения.

А что насчет теории Большого взрыва? Разве она не была сжата в одну точку? Сжата была лишь наблюдаемая часть Вселенной, а в целом она никогда не имела границ.

Чтобы понять это представим Вселенную в миллиардные доли секунды после Большого взрыва, когда наблюдаемая ее часть была размером с футбольный мяч. Даже тогда при перемещении к горизонту частиц вся наблюдаемая Вселенная будет сдвигаться.

То же самое можно проделать и раньше. Таким образом, перемещаясь во времени назад, мы будем все ближе подходить к Большому взрыву.

Но при этом каждый раз мы будем обнаруживать, что Вселенная бесконечна. В любой момент времени даже в момент Большого взрыва. Получается, что он произошел не в конкретной точке, а везде, в каждой точке бесконечной Вселенной.

Если Вселенная действительно бесконечна и может расширяться бесконечно, то может ли произойти так, что она начнет наоборот сжиматься? Этот момент уже возможен для экспериментального наблюдения.

Определенный параметр даст нам понять будет расширяться или сжиматься Вселенная – средняя плотность вещества.

Если плотность будет меньше какого – либо критического значения, Вселенная будет постоянно расширяться, но если плотность будет больше критического значения, то в определенный момент времени расширение прекратиться и пойдет обратный процесс.

Ученые выяснили, что на данный момент эта плотность равна с некоторой долей погрешности критической.

Конечно же, это только теории. Они достаточно согласованы и логичны, но не лишены недостатков.

В каком состоянии находилось вещество в момент Большого взрыва? Что было до него? Почему же он произошел? На эти вопросы четких ответов пока нет. И таких вопросов еще очень много. Возможно, наше поколение станет свидетелем разгадки этих тайн.

 

Список литературы:
1. Сажин М. В. Современная космология в популярном изложении. — М.: Едиториал УРСС, 2002. С.98-119
2. Засов А. В., Постнов К. А. Общая астрофизика. 2-е изд. испр. и дополн. — Фрязино: Век 2. 2011. С. 465-472.
3. Дж. Гамов. Раз, два, три… бесконечность (One, Two, Three… Infinity). — Viking Press, 1947