Есть ли что-то за пределами Вселенной?

Это один из самых насущных вопросов, который вы могли бы задать, тот, который человечество задавало практически с незапамятных времен: что находится за известными пределами? Что находится за краем наших карт? Окончательная версия этого вопроса такова: что лежит за пределами границы вселенная?

Ответ — ну, это сложно.

Что такое вселенная?

Чтобы ответить на вопрос, что находится за пределами вселенной, нам сначала нужно точно определить, что мы подразумеваем под «вселенная». Если вы понимаете, что это означает буквально все вещи, которые могут существовать во всем пространстве и времени, тогда не может быть ничего вне вселенной. Даже если вы представляете, что Вселенная имеет некоторый конечный размер, и представляете что-то вне этого объема, тогда все, что снаружи, также должно быть включено во Вселенную.

Даже если вселенная есть бесформенная, бесформенная, безымянная пустота, состоящая из абсолютно ничего, она все же вещь и причисляется к списку «всех вещей» — и, следовательно, по определению является частью мироздания. вселенная.

Если Вселенная бесконечна по размеру, вам не нужно беспокоиться об этой головоломке. Вселенная, будучи всем, что существует, бесконечно велика и не имеет границ, так что не о чем говорить снаружи.

О, конечно, у нас есть внешняя сторона. наблюдаемый пятно вселенной. Космос так стар, и свет движется так быстро. Итак, за всю историю Вселенной мы не получали свет от каждой отдельной галактики. Текущая ширина наблюдаемой Вселенной составляет около 90 миллиардов световых лет. И, предположительно, за этой границей есть куча других случайных звезд и галактики.

Но прошлое? Трудно сказать.

Кривизна космоса

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 нам о ее общей форме. Если Вселенная идеально геометрически плоская, то она может быть бесконечной. Если он изогнут, как Земли поверхность, то она имеет конечный объем.

Текущие наблюдения и измерения кривизны Вселенной показывают, что она почти идеально плоская. Вы можете подумать, что это означает, что Вселенная бесконечна. Но это 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, проведенные на поверхности, остаются параллельными (это одно из определений «плоскостности»), и все же он имеет конечный размер. То же самое может быть верно и для Вселенной: она может быть совершенно плоской, но замкнутой на себя.

Но даже если Вселенная конечна, это не обязательно означает, что у нее есть край или что-то внешнее. 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 нас нет возможности проверить это, и это не влияет на повседневную работу космоса.

И я знаю, что это вызывает сильную головную боль, но даже если Вселенная имеет конечный объем, это не так. имеют быть вложенным.

Вопрос перспективы

Когда вы представляете вселенную, вы можете представить себе гигантский шар, наполненный звезды, галактики и всякие интересные астрофизические объекты. Вы можете представить, как это выглядит снаружи, как космонавт смотрит на Землю с безмятежной орбиты сверху.

Но Вселенной не нужна эта внешняя перспектива, чтобы существовать. Вселенная просто есть. Совершенно математически непротиворечиво определить трехмерную вселенную, не требуя наличия внешней среды для этой вселенной.Когда вы представляете Вселенную в виде шара, плавающего посреди ничего, вы играете с собой мысленный трюк, которого не требует математика.

Конечно, кажется невозможным существование конечной вселенной, за пределами которой ничего нет. И даже не «ничто» в смысле пустой пустоты — полностью и абсолютно математически неопределенной. На самом деле, спрашивая: «Что находится за пределами Вселенной?» это все равно, что спросить: «Какой звук издает фиолетовый цвет?» Это бессмысленный вопрос, потому что вы пытаетесь объединить два не связанных между собой понятия.

Очень может быть, что наша Вселенная действительно имеет «внешнее». Но опять же, это не должно быть так. В математике нет ничего, что описывало бы вселенную, требующую внешнего.

Если все это звучит сложно и запутанно, не беспокойтесь. Весь смысл разработки сложной математики состоит в том, чтобы иметь инструменты, которые дают нам возможность бороться с понятиями, которые мы не можем себе представить. И это одна из сил современного космология: Это позволяет нам изучать невообразимое.

Похожие истории:

Дополнительные ресурсы

Моя книга «Твое место во Вселенной» исследует наше развивающееся представление о космосе и нашем месте в нем. отличное место, чтобы начать собственное путешествие (откроется в новой вкладке). А Гарвард-Смитсоновский центр астрофизики поддерживает часто задаваемые вопросы о Вселенной, которые вы можете найти здесь (откроется в новой вкладке).

Библиография

• «Кривизна Вселенной», Университет штата Огайо. http://www.astronomy.ohio-state.edu/~ryden/ast162_9/notes40.html
• Люминет, Дж. П. «Статус космической топологии после данных Планка», 2016. Вселенная 2 (1): 1–9. архив:1601.03884
• НАСА. «Будет ли Вселенная расширяться вечно?» 24 января 2014 г. http://map.gsfc.nasa.gov/universe/uni_shape.html

Узнайте больше, прослушав подкаст «Спросите космонавта», доступный на iTunes (откроется в новой вкладке) а также askaspaceman.com (откроется в новой вкладке) . Задайте свой вопрос в Твиттере, используя хештег #AskASpaceman или подписавшись на Пола. @PaulMattSutter (откроется в новой вкладке) а также facebook.com/PaulMattSutter (откроется в новой вкладке) .

Следуйте за нами на Twitter @Spacedotcom (откроется в новой вкладке) или на Фейсбук (откроется в новой вкладке) .

Присоединяйтесь к нашим космическим форумам, чтобы продолжать обсуждать последние миссии, ночное небо и многое другое! А если у вас есть новость, исправление или комментарий, сообщите нам об этом по адресу: community@space.com.