На данный момент самым далёким светом, наблюдаемым астрономами, является реликтовое излучение. Вглядываясь в него, учёные видят Вселенную такой, какой она была через 380 тысяч лет после Большого Взрыва. В этот момент Вселенная остыла настолько, что смогла испускать свободные фотоны, которые и улавливают в наши дни с помощью радиотелескопов. В те времена во Вселенной не было ни звёзд, ни галактик, а лишь сплошное облако из водорода, гелия и ничтожного количества других элементов. Из неоднородностей, наблюдаемых в этом облаке, в последствие сформируются галактические скопления. Получается, именно те объекты, которые сформируются из неоднородностей реликтового излучения, расположены ближе всего к горизонту частиц.
Имеет ли Вселенная истинные, не наблюдаемые границы, до сих пор остаётся предметом псевдонаучных догадок. Так или иначе, все сходятся на бесконечности Вселенной, но интерпретируют эту бесконечность совсем по-разному. Одни считают Вселенную многомерной, где наша «местная» трёхмерная Вселенная является лишь одним из её слоёв. Другие говорят, что Вселенная фрактальна – а это означает, что наша местная Вселенная может оказаться частицей другой. Не стоит забывать и о различных моделях Мультивселенной с её закрытыми, открытыми, параллельными Вселенными, червоточинами. И ещё много-много различных версий, число которых ограничено лишь человеческой фантазией.
Но если включить холодный реализм или просто отстраниться от всех этих гипотез, то можно предположить, что наша Вселенная является бесконечным однородным вместилищем всех звёзд и галактик. Причем, в любой очень далёкой точке, будь она в миллиардах гигапарсек от нас, всё условия будут точно такими же. В этой точке будут точно такими же горизонт частиц и сфера Хаббла с таким же реликтовым излучением у их кромки. Вокруг будут такие же звёзды и галактики. Что интересно, это не противоречит расширению Вселенной. Ведь расширяется не просто Вселенная, а само её пространство. То, что в момент большого взрыва Вселенная возникла из одной точки говорит только о том, что бесконечно мелкие (практически нулевые) размеры, что были тогда, сейчас превратились в невообразимо большие. В дальнейшем будем пользоваться именно этой гипотезой для того, чтобы осознать масштабы наблюдаемой Вселенной.
В различных источниках приводятся всевозможные наглядные модели, позволяющие людям осознать масштабы Вселенной. Однако нам мало осознать, насколько велик космос. Важно представлять, каким образом проявляются такие понятия, как горизонт Хаббла и горизонт частиц на самом деле. Для этого давайте поэтапно вообразим свою модель.
Забудем о том, что современная наука не знает о «заграничной» области Вселенной. Отбросив версии о мультивселенных, фрактальной Вселенной и прочих её «разновидностях», представим, что она просто бесконечна. Как отмечалось ранее, это не противоречит расширению её пространства. Разумеется, учтём то, что сфера Хаббла и сфера частиц соответственно равны 13,75 и 45,7 млрд световых лет.
Для начала попробуем осознать, насколько велики Вселенские масштабы. Если вы путешествовали по нашей планете, то вполне можете представить, насколько для нас велика Земля. Теперь представим нашу планету как гречневую крупицу, которая движется по орбите вокруг арбуза-Солнца размером с половину футбольного поля. В таком случае орбита Нептуна будет соответствовать размеру небольшого города, область облака Оорта – Луне, область границы воздействия Солнца – Марсу. Получается, наша Солнечная Система настолько же больше Земли, насколько Марс больше гречневой крупы! Но это только начало.
Теперь представим, что этой гречневой крупой будет наша система, размер которой примерно равен одному парсеку. Тогда Млечный Путь будет размером с два футбольных стадиона. Однако и этого нам будет не достаточно. Придётся и Млечный Путь уменьшить до сантиметрового размера. Он чем-то будет напоминать завёрнутую в водовороте кофейную пенку посреди кофейно-чёрного межгалактического пространства. В двадцати сантиметрах от него расположится такая же спиральная «кроха» – Туманность Андромеды. Вокруг них будет рой малых галактик нашего Местного Скопления. Видимый же размер нашей Вселенной будет составлять 9,2 километра. Мы подошли к понимаю Вселенских размеров.
Однако нам мало понять сам масштаб. Важно осознать Вселенную в динамике. Представим себя гигантами, для которых Млечный Путь имеет сантиметровый диаметр. Как отмечалось только что, мы окажемся внутри шара радиусом 4,57 и диаметром 9,24 километров. Представим, что мы способны парить внутри этого шара, путешествовать, преодолевая за секунду целые мегапарсеки. Что мы увидим в том случае, если наша Вселенная будет бесконечна?
Разумеется, пред нами предстанет бесчисленное множество всевозможных галактик. Эллиптические, спиральные, иррегулярные. Некоторые области будут кишить ими, другие – пустовать. Главная особенность будет в том, что визуально все они будут неподвижны, пока неподвижными будем мы. Но стоит нам сделать шаг, как и сами галактики придут в движение. К примеру, если мы будем способны разглядеть в сантиметровом Млечном Пути микроскопическую Солнечную Систему, то сможем пронаблюдать её развитие. Отдалившись от нашей галактики на 600 метров, мы увидим протозвезду Солнце и протопланетный диск в момент формирования. Приближаясь к ней, мы увидим, как появляется Земля, зарождается жизнь и появляется человек. Точно также мы будем видеть, как видоизменяются и перемещаются галактики по мере того, как мы будем удаляться или приближаться к ним.
Следовательно, чем в более далёкие галактики мы будем вглядываться, тем более древними они будут для нас. Так самые далёкие галактики будут расположены от нас дальше 1300 метров, а на рубеже 1380 метров мы будем видеть уже реликтовое излучение. Правда, это расстояние для нас будет мнимым. Однако, по мере того, как будем приближаться к реликтовому излучению, мы будем видеть интересную картину. Естественно, мы будем наблюдать то, как из первоначального облака водорода будут образовываться и развиваться галактики. Когда же мы достигнем одну из этих образовавшихся галактик, то поймем, что преодолели вовсе не 1,375 километров, а все 4,57.
В качестве итога мы ещё больше увеличимся в размерах. Теперь мы можем разместить в кулаке целые войды и стены. Так мы окажемся в довольно небольшом пузыре, из которого невозможно выбраться. Мало того, что расстояние до объектов на краю пузыря будет увеличиваться по мере их приближения, так ещё и сам край будет бесконечно смещаться. В этом и заключается вся суть размера наблюдаемой Вселенной.
Какой бы Вселенная не была большой, для наблюдателя она всегда останется ограниченным пузырём. Наблюдатель всегда будет в центре этого пузыря, фактически он и есть его центр. Пытаясь добраться до какого-либо объекта на краю пузыря, наблюдатель будет смещать его центр. По мере приближения к объекту, этот объект всё дальше будет отходить от края пузыря и в тоже время видоизменяться. К примеру – от бесформенного водородного облачка он превратится в полноценную галактику или дальше галактическое скопление. Ко всему прочему, путь до этого объекта будет увеличиваться по мере приближения к нему, так как будет меняться само окружающее пространство. Добравшись до этого объекта, мы лишь сместим его с края пузыря в центр. На краю Вселенной всё также будет мерцать реликтовое излучение.
Если предположить, что Вселенная и дальше будет расширяться ускоренно, то находясь в центре пузыря и мотая время на миллиарды, триллионы и даже более высокие порядки лет вперёд, мы заметим ещё более интересную картину. Хотя наш пузырь будет также увеличиваться в размерах, его видоизменяющиеся составляющие будут отдаляться от нас ещё быстрее, покидая край этого пузыря, пока каждая частица Вселенной не будет разрозненно блуждать в своём одиноком пузыре без возможности взаимодействовать с другими частицами.
Итак, современная наука не располагает сведениями о том, каковы реальные размеры Вселенной и имеет ли она границы. Но мы точно знаем о том, что наблюдаемая Вселенная имеет видимую и истинную границу, называемую соответственно радиусом Хаббла (13,75 млрд св. лет) и радиусом частиц (45,7 млрд. световых лет). Эти границы полностью зависят от положения наблюдателя в пространстве и расширяются со временем. Если радиус Хаббла расширяется строго со скоростью света, то расширение горизонта частиц носит ускоренный характер. Вопрос о том, будет ли его ускорение горизонта частиц продолжаться дальше и не сменится ли на сжатие, остаётся открытым.
Сегодняшние телескопы позволяют астрономам заглянуть на 13,75 миллиарда лет в прошлое. Считается, что именно такой возраст нашей Вселенной. Но что находится за пределами наших наблюдений?
Согласно теории Большого взрыва, наша Вселенная родилась примерно 13,75 миллиарда лет назад и с тех пор смогла расшириться из невероятно плотной «точки» до сегодняшних размеров. Считается, что Вселенная расширялась со скоростью света. Руководствуясь этим фактом и положениями теории относительности ученые пришли к принятому сегодня значению возраста Вселенной.
Известно, что наше пространство постоянно расширяется и самый дальний его край соответствует времени начала Большого взрыва. На сегодня самая далекая область, что ученые могут видеть – это поверхность последнего рассеяния. Именно оттуда приходят фотоны реликтового излучения, которое возникло почти сразу после Большого взрыва. Поверхность последнего рассеяния отражает момент, когда Вселенная стала прозрачной для излучения.
За этой областью располагается то, что пока не подвластно изучению нашими приборами. Мы не можем увидеть той области, что расположена за поверхностью последнего рассеяния из-за того, что она непрозрачна для излучения. А ведь именно свет позволяет нам видеть отдаленные объекты и судить об их свойствах.
Несмотря на то, что нельзя увидеть то, что происходит за поверхностью последнего рассеяния, астрономы могут судить о пространстве за ней. Для этого они наблюдают, какое влияние она оказывает на существующие астрофизические объекты. Более того, согласно современной теории Лямбда-CDM, галактики удаляются друг от друга с ускорением. И чем дальше галактика, тем быстрее она удаляется от нас.
Это значит, что в какой-то момент скорость удаления галактик превысит световую и мы перестанем их видеть. Эти объекты уйдут за горизонт, но не исчезнут. Этот факт означает, что, возможно, за пределами наблюдаемой Вселенной лежит еще огромное пространство, скрытое от нас пределом скорости света.
Единой точки зрения, является ли Вселенная действительно бесконечной или она конечная в пространстве и объёме, не существует. Однако, мы можем рассмотреть наиболее правдоподобные теории об этом.
Несмотря на множество исследований, учёные до сих пор не вполне уверены, бесконечна ли наша Вселенная или просто она очень велика. Чтобы определиться между этими двумя вариантами, астрономы смотрят на кривизну пространства-времени на масштабах всей Вселенной. На столь больших масштабах она говорит о самой форме нашей Вселенной, и если она геометрически совершенно плоская, то она может быть по-настоящему бесконечной.
Текущие наблюдения и измерения кривизны Вселенной показывают, что она на 99,99% плоская. Можно подумать, будто это означает, что Вселенная бесконечна, но всё не так просто. Даже в случае плоской Вселенной космос необязательно должен быть бесконечно велик. Если, например, взять поверхность цилиндра, она геометрически является плоской, ведь параллельные линии на её поверхности не пересекаются, но при этом цилиндр имеет конечный размер. Также может быть и со Вселенной, то есть она может быть плоская, но одновременно замкнутая в саму себя и иметь ограниченный объём.
Если эти границы существуют и Вселенная имеет ограниченный объём, то точного понимания, что за ними, у нас нет, и, скорее всего, никогда не будет. Но существует целый ряд теорий, объясняющих, что находится за пределами нашей Вселенной.
Согласно одной из них, за пределами нашей Вселенной может существовать так называемая “супер” Вселенная. То есть такое пространство вне нашей Вселенной, которое простирается бесконечно и, в котором наша Вселенная может расширяться вечно. А на расстоянии сотен миллиардов световых лет от нас могут быть другие вселенные, похожие на нашу. На этом моменте возникает вопрос: почему же мы тогда их не видим?
Наиболее вероятным объяснением этого является то, что эти вселенные находятся настолько далеко, что к тому времени, когда их свет достигнет Земли, он может потерять столько энергии, что мы физически не сможем его заметить, или вообще наша Вселенная может погибнуть, если она не вечна, к тому времени, когда этот свет достигнет нас.
Согласно другой теории: за пределами нашей расширяющейся Вселенной существует другая пространственно-временная вселенная, с большим количеством измерений, в которой наша Вселенная расширяется. Поскольку эта вселенная имеет высшее измерение, то мы не можем его увидеть, выявить или постичь.
Одним словом, существует много похожих теорий о том, что же может быть за пределами нашей Вселенной, если эти пределы есть, и все они сводятся к тому, что за пределами либо другая, бОльшая вселенная, либо там абсолютное ничто, которое и описать то невозможно, ведь там отсутствует само пространство.
Край видимой Вселенной – это сфера с центром в месте нахождения наблюдателя (в данном случае на Земли). Радиус этой сферы можно определить по времени, за которое свет мог дойти до нас со времени Большого Взрыва. Вообще-то, расстояние от Земли до края видимой Вселенной должно составлять около 13,7 миллиардов световых лет, но поскольку за время полёта фотонов к нам Вселенная продолжала расширяться, то расстояние составляет около 46-47 миллиардов световых лет.
И каждое место во Вселенной имеет свой видимый сферический край Вселенной, достижимый для наблюдения. Также мы не можем увидеть, что находится за этим краем, но согласно космологическим принципам, там должно находиться такое же пространство как наше, такие же звёзды и галактики, как те, что окружают нас.
Вопрос о том, что находится за пределами Вселенной представители рода человеческого задавали себе не одно столетие. Но приблизительное понимание того, что представляет собой наш космический дом, появилось (по меркам той же Вселенной) совсем недавно.
Сегодня мы знаем, что Вселенная родилась около 14 миллиардов лет назад в результате Большого взрыва и с тех пор расширяется с ускорением, параллельно остывая. Кажется, это противоречит здравому смыслу, но чтобы понять удивительные законы космоса и то, как они работают, умнейшие из нас трудились не одно поколение. Но знания, накопленные за эти годы, увы, по-прежнему не позволяют собрать головоломку воедино.
Да, мы знаем, как выглядит наблюдаемая Вселенная – с помощью мощнейших телескопов ученые наносят на карту не только звезды, но миллиарды галактик и их скопления, заглядывая все дальше и дальше в прошлое, вплоть до Большого взрыва. Но могут ли они узнать, находится ли что-то за пределами нашей Вселенной? Есть ли что-нибудь там, куда не только невозможно отправить самые мощные инструменты, но и попросту заглянуть?
Чтобы ответить на вопрос о том, что находится за пределами вселенной, сначала нужно точно определить, что мы подразумеваем под «вселенной». Если вы воспринимаете это буквально как все вещи, которые могут существовать во всем пространстве и времени, то за пределами вселенной не может быть ничего. Даже если вы представляете, что вселенная имеет некоторый конечный размер, и представляете что-то вне этого объема, тогда все, что находится снаружи, также должно быть включено во вселенную.
Даже если вселенная представляет собой бесформенную, безымянную пустоту – абсолютное ничего – это все равно является чем-то и входит в список «всего существующего» – и, следовательно, по определению является частью вселенной. Если вселенная бесконечна по размеру, то беспокоиться об этой головоломке действительно не нужно. Вселенная, будучи всем, что есть, бесконечно велика и не имеет края, поэтому нет ничего «внешнего», о котором можно было бы говорить.
С другой стороны, конечно, есть внешняя сторона нашего наблюдаемого участка Вселенной. Космос стар и свет распространяется быстро. Таким образом, за всю историю вселенной мы не получали свет от каждой отдельной галактики. В настоящее время ширина наблюдаемой Вселенной составляет около 90 миллиардов световых лет. И, по-видимому, за этой границей находятся миллиарды других случайных звезд и галактик. Но есть ли что-то помимо этого?
Космологи не уверены, является ли Вселенная бесконечно большой или просто чрезвычайно большой. Чтобы измерить Вселенную, астрономы вместо этого смотрят на ее кривизну. Геометрическая кривая в больших масштабах Вселенной говорит о ее общей форме. Если вселенная идеально геометрически плоская, то она может быть бесконечной. Если она изогнута, как поверхность Земли, то она имеет конечный объем.
Текущие наблюдения и измерения кривизны Вселенной показывают, что она практически идеально плоская. Можно подумать, будто это означает, что вселенная бесконечна, но все не так просто. Даже в случае плоской вселенной космос не обязательно должен быть бесконечно большим.
Возьмем, к примеру, поверхность цилиндра. Он геометрически плоский, потому что параллельные линии, нарисованные на поверхности, остаются параллельными (это одно из определений «плоскостности»), и все же он имеет конечный размер. То же самое можно сказать и о Вселенной: она может быть абсолютно плоской, но замкнутой в себе».
Но даже если вселенная конечна, это не обязательно означает, что где-то есть ее край. Возможно, наша трехмерная вселенная встроена в какую-то более крупную многомерную конструкцию. Это совершенно нормально и действительно является частью некоторых экзотических моделей физики. Но в настоящее время у ученых нет абсолютно никакой возможности проверить это.
Вселенную можно представить как гигантский шар, наполненный звездами, галактиками и всевозможными интересными астрофизическими объектами. То, как эти объекты выглядят снаружи, также несложно представить – вспомните знаменитые фотографии астронавтов из космоса – они часто смотрят на земной шар с безмятежной орбиты наверху. Но эта общая перспектива вряд ли нужна вселенной для существования, ведь она просто есть.
Говоря о пространственном размере Вселенной, следует разделять два понятия. Первое – это размер видимой части Вселенной, или размер современного горизонта. Название говорит само за себя – прямой аналог горизонта, как мы определяем его на Земле: «воображаемая граница видимой части Земли», а в данном случае Вселенной.
То, что лежит за этой границей, мы не видим. Не обязательно потому, что там «ничего нет». Как и в случае с земным горизонтом, мы не видим «того, что дальше», потому, что свет оттуда к нам не доходит. В случае с земным горизонтом он не доходит, потому что ему мешает земная поверхность. В случае с космическим горизонтом у света, фотонов (а именно их регистрируют астрономы своими телескопами) просто не хватает времени, чтобы долететь до нас.
Особенность наблюдений за удаленными объектами в космосе состоит в том, что регистрируемый сегодня от таких объектов свет долго путешествовал по Вселенной и был испущен на самом деле очень давно. Таким образом, удаленные на космологически большие расстояния объекты – это объекты, существовавшие очень давно и испустившие регистрируемый нами свет очень-очень рано. Самый ранний сигнал, который мы знаем и хорошо изучили, – знаменитое микроволновое реликтовое излучение – был испущен в эпоху образования водорода, когда не было никаких галактик и звезд, Вселенная была в миллиард раз более плотной, а фотоны в тысячу раз более «горячими», чем сегодня. Пока эти фотоны распространялись по Вселенной, она расширялась. Изучая микроволновое изучение, можно получить информацию об особенностях расширения Вселенной, ее составе и внутренней структуре.
Анализ современных космологических данных соотносится с представлением, что наше пространство плоское и бесконечное. В этом случае «за горизонтом» лежит бесконечный мир, однако «увидеть» его или его части нам не суждено. Если представить, что пространство все-таки «немножко» кривое, то современные наблюдения говорят, что радиус пространственной кривизны не менее чем в десять раз превышает размер видимой части Вселенной.
Последнее утверждение можно проиллюстрировать на примере муравья на поверхности воздушного шарика: размер видимой им части поверхности шарика в десять раз меньше радиуса шарика. Ясно, что для всех практических приложений поверхность шарика можно считать плоской.
Возвращаясь к нашей Вселенной, отметим, что если в самой ранней Вселенной реализовалась инфляционная стадия (почти экспоненциальное раздувание Вселенной), то, даже если пространство искривлено, радиус кривизны экспоненциально большой, а «за горизонтом» все «в среднем» выглядит так же, как и у нас: то же микроволновое излучение, те же звезды и галактики.
Научные исследования последних лет дают соблазнительные намеки на то, что Вселенная действительно не безгранична, более того – она имеет форму.
Подобные высказывания сродни тем великим идеям, которые кардинально меняют взгляд на наше место в этом мире. Один из таких переворотов в сознании произошел в 1543-м году, когда Николай Коперник показал, что Земля – не центр Вселенной. В 20-е годы XX века Эдвин Хаббл, заметив, что галактики во Вселенной отдаляются друг от друга, дал жизнь идее о том, что наша Вселенная не существовала вечно, а образовалась в результате определенного события – Большого взрыва. Теперь мы на пороге нового открытия. Если пределы Вселенной найдутся, мы столкнемся с новым еще более трудным вопросом: а что там – по ту сторону границ?
Бесконечность Вселенной подразумевает, что она должна быть бесконечна не только в пространстве, но и во времени, а значит, иметь бесчисленное количество звезд. В этом случае наше небо было бы сплошь усеянным светилами и ослепительно ярким круглые сутки. Однако небесная тьма свидетельствует о том, что космос не существовал вечно. По распространенной теории, все началось с Большого взрыва, который дал возможность самому существованию и расширению материи. Уже сама эта концепция опровергает идею вечности Вселенной, а значит, подрывает и веру в ее беспредельность. В то же время теория Большого взрыва создает определенные трудности для астрономов, ищущих границы нашего космического пространства.
Дело в том, что путешествия на огромные расстояния занимают световые годы, а, стало быть, ученые всегда получают устаревшие данные. Пространство, проходимое светом в ранней Вселенной, выросло благодаря ее последующему расширению. Ближайшие к нам звезды относительно юны, с отдаленными объектами счет идет уже на тысячи лет, а если посмотреть на другие галактики, то на миллиарды. При этом мы видим далеко не все галактики. 13,7 млрд лет – вот доступный нам максимум.
Своеобразный барьер для нашего зрения представляет собой реликтовое излучение, образовавшееся примерно через 380 тысяч лет после Большого взрыва, когда Вселенная расширилась и остыла настолько, что появились атомы. Это излучение – что-то вроде детской фотографии космоса, на которой он запечатлен еще до того, как появились звезды. За ним могут существовать как границы, так и бесконечно продолжающаяся Вселенная. Но, невзирая на мощность телескопов, эта область остается невидимой.
Реликтовое излучение мешает ученым вглядеться в самые дальние дали космоса, но в то же время оно несет в себе весьма ценную информацию, заключающуюся в микроволновом фоне. Ученые предполагают: будь Вселенная неограниченных размеров, в ней можно было бы найти волны всех вероятных длин. Однако фактически волновой спектр космоса очень узок: по-настоящему крупных волн аппарат NASA WMAP, предназначенный для изучения реликтового излучения, ни разу не обнаружил. «Вселенная обладает свойствами музыкального инструмента, внутри которого длина волн не может превосходить его длину. Мы поняли, что Вселенная не вибрирует на длинных волнах, что стало подтверждением ее конечности», – говорит Жан Пьер Люмине из Парижской обсерватории во Франции.
Дело за малым – определить ее границы и форму. Глен Старкманн, физик из Канады, работающий в Кливлендском университете Кейс Вестерн, полагает, что нашел способ определить границы Вселенной, даже если они дальше зоны нашей видимости. Это можно сделать опять-таки с помощью волн. «Звуковые волны, распространившиеся по Вселенной во времена ее молодости, могут поведать многое. От формы Вселенной, как, например, от формы барабана, зависит, какого типа вибрации в ней возникнут», – говорит Глен. Его команда планирует применить спектральный анализ к нашей Вселенной, чтобы на основе издаваемых ею звуков определить ее форму. Правда, эти исследования долгосрочные, и на поиски ответа могут уйти годы.
Впрочем, выяснить, есть ли у Вселенной границы, можно и другим способом. Им сейчас как раз занимается Жанна Левин, теоретик из Кэмбриджского университета. Она объясняет принцип построения Вселенной на примере старой доброй компьютерной игры «Астероиды». Если управляемый игроком космический корабль уйдет вверх, за пределы экрана, он тут же появится снизу. Такой странный маневр становится понятным, если мысленно свернуть экран в трубу, как журнал: получится, что аппарат просто движется по окружности. «Так же и мы, живя внутри Вселенной, не можем выбраться наружу. Нам недоступно измерение, с которого мы могли бы взглянуть на нашу трехмерную Вселенную со стороны. Взять, к примеру, бублик – это, кстати, вполне подходящая в данном случае форма для Вселенной – хотя его поверхность четко очерчена, никто из живущих внутри не наткнется на его пределы: им кажется, что никаких границ не существует», – рассказывает Жанна.
Впрочем, шанс распознать эти пределы все же есть, хоть и мизерный – нужно следить за тем, как ведет себя свет. Представим себе, что Вселенная – это комната, а вы, вооружившись фонарем, стоите в ее центре. Свет от фонаря достигнет стены за вашей спиной, а затем отразится от стены напротив. и вы увидите в ней отражение собственной спины. Те же правила могут работать и в ограниченном космосе. «Световые портреты» могут отражаться от предполагаемых космических стен и таким образом многократно дублироваться, но с некоторыми изменениями. И будь Вселенная чуть больше Земли, свет мгновенно облетел бы ее, и искривленные образы планеты появились бы по всему небосводу. Но космос настолько огромен, что свету понадобятся миллиарды лет, чтобы его облететь и выдать отражение.
Но вернемся к нашим «баранкам». Жанна Левин со своей теорией о Вселенной в виде бублика нашла поддержку в лице Френка Штайнера из университета Ульма в Германии. Проанализировав данные, полученные с помощью WMAP, этот ученый сделал вывод, что наибольшее совпадение с наблюдающимся реликтовым излучением дает именно Вселенная-пончик. Его команда также попыталась угадать вероятный размер Вселенной – согласно исследованиям, он может достичь 56 миллиардов световых лет в поперечнике.
Жан Пьер Люминэ при всем своем уважении к бублику г-жи Левин все же уверен, что Вселенная представляет собой сферический додекаэдр или, проще говоря, футбольный мяч: двенадцать пятиугольных округлых поверхностей, расположенных симметрично. По сути, теория французского ученого не особо противоречит научным изысканиям Жанны Левин с ее игрой в «Астероиды». Тут работает та же схема – покидая одну из сторон, Вы оказываетесь на противоположной.
Например, полетев на какой-нибудь «сверхскоростной» ракете по прямой, можно, в конце концов, вернуться к точке старта. Не отрицает Жан-Пьер и принципа зеркальных отражений. Он уверен, что если бы существовал супермощный телескоп, можно было бы увидеть в разных сторонах космоса одни и те же объекты, только на разных стадиях жизни. Но когда края додекаэдра находятся на расстоянии миллиардов световых лет, слабые отражения на них не могут заметить даже самые наблюдательные астрономы.
Отметим, и у Люмине с его концепцией футбольного мяча нашелся союзник – математик Джеффри Уикс. Этот ученый утверждает, что волны в космическом микроволновом фоне выглядят точно так же, как они должны выглядеть, возникнув внутри правильной геометрической фигуры с двенадцатью пятиугольными гранями.
Первое мгновение жизни Вселенной сыграло огромную роль в ее дальнейшей эволюции. Ученые до сих пор строят сложные гипотезы относительно инфляции – очень короткого промежутка времени, намного меньше секунды, за который размер Вселенной увеличился в сотню триллионов раз. Большинство ученых склоняется к тому, что расширение Вселенной продолжается до сих пор. И, казалось бы, теория бесконечности космоса является логичным продолжением идеи инфляции.
Однако у Энди Олбрахта, физика-теоретика Калифорнийского университета в Девисе, на этот счет другое мнение: хоть расширение Вселенной продолжается и по сей день, у этого процесса все же есть пределы. Чтобы пояснить свою теорию, Энди подобрал Вселенной метафору мыльного пузыря. Традиционная теория инфляции допускает бесконечное увеличение этого пузыря, но даже детсадовцы знают, что рано или поздно мыльный шар должен лопнуть. Энди считает, что, достигнув своего максимума, инфляция должна остановиться. И этот максимум не так уж велик, как нам кажется.
По мнению Олбрахта, Вселенная лишь на 20% больше видимого нами пространства. «Конечно, неимоверно сложно от бесконечности прийти к такому крошечному размеру – всего на каких-то 20% больше! У меня даже началась клаустрофобия», – шутит ученый. Безусловно, умозаключения Олбрахта весьма спорны и требуют фактического подтверждения, а пока большинство астрономов полагает, что инфляция затухнет еще очень нескоро.
Расширение Вселенной, кстати, является лучшим объяснением движения галактик на видимой нами территории. Правда, некоторые особенности этого галактического перемещения вызывают недоумение.
Группа специалистов NASA под руководством астрофизика Александра Кашлинского, изучая микроволновое и рентгеновское излучение, обнаружила, что около восьмисот отдаленных галактических скоплений дружно направляются в одну сторону со скоростью в тысячу километров в секунду, словно их притягивает некий магнит. Это вселенское перемещение было названо «темным потоком». По последним данным, он охватывает уже 1400 галактик. Они устремлены в район, расположенный более чем в трех миллиардах световых лет от Земли. Ученые предполагают, что как раз где-то там, за пределами, недоступными наблюдениям, располагается огромная масса, которая и притягивает материю. Однако по существующей теории, вещество после Большого взрыва, породившего нашу Вселенную, распределилось более-менее равномерно, а значит, и концентраций масс, обладающих столь фантастической силой, быть не может. Тогда что там?
Ответ на этот вопрос дала физик-теоретик Лаура Мерсини-Хофтан, руководитель группы из университета Северной Каролины. Она всерьез рассматривает существование другой Вселенной, расположенной по соседству с нашей. Ее умозаключения, кажущиеся на первый взгляд невероятными, вполне сочетаются с озвученной Энди Олбрахтом теорией инфляции и «мыльного пузыря», а также с «темным потоком» Александра Кашлинского. Теперь изыскания этих ученых сложись в единую картину как пазлы. Темный поток, наблюдающийся в нашем космическом пространстве, может быть спровоцирован одним из соседних «пузырей» – другой Вселенной.
«Задавать вопрос о происхождении Вселенной можно тогда, когда у нас есть множественная структура, в которой она сформировалась, – такие места, условия в которых благоприятны для ее зарождения. Другими словами, можно предположить множество Больших взрывов и множество вселенных», – отмечает Хофтан. Для наглядности она сравнивает эти благоприятные места с комнатами в отеле. Вселенная может зародиться лишь в свободном «номере» и существовать там в одиночестве. Однако это не значит, что в «номер» через стенку не сможет вселиться еще один такой космомир. Но если наша Вселенная – комната в отеле, должны ли мы слышать своих соседей?
В 2007-м году аппарат WMAP зафиксировал необычную область существенно пониженного фона реликтового излучения, что говорит об отсутствии в ней материи. По словам ученой дамы, единственным объяснением для такой холодной и абсолютной пустоты является то, что там действуют какие-то другие силы, возможно, наличие другой Вселенной, огромная масса которой притягивает соседнюю материю. И хотя эти «чужие» объекты неподвластны нашему зрению, наша соседка все же дает о себе знать посланиями в виде холодного пятна и потока галактических кластеров.
Конечно, в научном сообществе реакция на выводы о множественных вселенных неоднозначна. Однако ученые, пытающиеся дать характеристику космическому пространству, готовы к свершению новых революций в науке. Наша Вселенная, ранее считавшаяся бесконечной, может перестать быть таковой и занять должное место в пространстве, среди такого количества вселенных, которое невозможно даже представить.
В течение десятилетий астрофизики изучали различные аспекты Вселенной. От черных дыр до происхождения самой Вселенной. Но некоторые пошли еще дальше, чтобы познать неизвестное или непостижимое. Возможно ли, что что-то существует даже за пределами Вселенной?
Чтобы ответить на этот вопрос, мы сначала должны определить Вселенную. В большинстве случаев слово "Вселенная" означает наблюдаемую Вселенную, область со всем веществом, которое можно наблюдать с Земли в настоящее время. Она определяется скоростью света. Слово "наблюдаемый" здесь не означает способность современных приборов обнаруживать свет от далекого объекта, а физическую границу, определяемую самой скоростью света.
Поскольку ничто не может двигаться быстрее света, мы не можем наблюдать что-либо дальше от Земли, чем свет который достиг нас с момента, когда возникла Вселенная (13,7 миллиарда лет). По расчетам, диаметр наблюдаемой Вселенной составляет около 93 миллиардов световых лет , или 28,5 гигапарсек. Теперь возникает вопрос, как диаметр Вселенной может быть 93 миллиардов световых лет, если возраст Вселенной всего 13,7 миллиардов лет? Давайте разберемся....
В соответствии с законом Хаббла, самые отдаленные регионы Вселенной расширяются быстрее, чем скорость света. С другой стороны, специальная теория относительности говорит нам о том, что предметы не могут двигаться быстрее скорости света относительно друг друга. Получается, что не объекты движутся быстрее скорости света, а само пространство между ними. Таким образом, если перемещаться быстрее скорости света по прямой линии к краю Вселенной, то увидите ли Вы край Вселенной? Ответ-нет, потому что у Вселенной нет границ. Мы знаем, что наша Вселенная изотропна и расширяется, но куда она расширяется?
Представьте себе, что наш космос на самом деле является одной Вселенной в Мультивселенной, где каждая Вселенная похожа на мыльный пузырь, парящий в пустоте Мультивселенной. Каждый пузырь расширяется от собственного Большого взрыва, и у них тоже есть свои законы физики. Это может показаться сумасшедшим, но.. Если случайно две из этих вселенных мыльных пузырей приблизятся достаточно близко и начнут взаимодействовать друг с другом таким образом, что вторая Вселенная обнаруживается изнутри первой Вселенной, мы сможем получить доказательства этой гипотезы.
Астрономы действительно наблюдали за космосом в поисках любого признака, который может подтвердить, что наша Вселенная взаимодействует с другой Вселенной и они действительно нашли что-то особенное. После исследования космического микроволнового фона ученые заметили колебания температуры в различных регионах. Хотя большинство этих колебаний температуры объясняются современными космологическими теориями, существует один регион, известный как “холодное пятно”, которое не соответствует ни одной из всех существующих теорий.
Вообще, учитывая накопленный массив данных о наблюдаемой Вселенной (и хорошенько поразмыслив), кажется, что вопрос о том, находится ли что-то за ее пределами попросту не имеет смысла. Это все равно, что спрашивать «Какой звук издает фиолетовый цвет?» Откровенно бессмысленный вопрос, потому что в нем мы пытаемся объединить две несвязанные концепции. А как вы думаете, находится ли что-то за пределами Вселенной и не бессмысленный ли это вопрос?
|
