U 2019. to je uobičajena emocija - poželjeti ići četiri ili pet puta dnevno, ne samo u svemir, već na sam kraj svijeta, koliko je to moguće, kako biste se riješili loše opsesije ili lošeg vremena, odloženog vlaka ili uskih hlača, tako uobičajene na zemlji stvari. Ali što će vas čekati na ovoj kozmološkoj granici? O čemu se radi - o rubu svijeta, o rubu svemira - što ćemo tamo vidjeti? Da li je to granica ili beskonačnost uopće?
Pitajmo znanstvenike.
Na rubu svijeta
Sean Carroll, profesor fizike Kalifornijskog tehnološkog instituta:
"Koliko znamo, svemir nema granice. Promatrani svemir ima prednost - granicu onoga što možemo vidjeti. To je zato što svjetlost putuje ograničenom brzinom (jedna svjetlosna godina godišnje), pa kad pogledamo daleke stvari, vraćamo se u vrijeme. Na samom kraju vidimo što se događalo gotovo 14 milijardi godina, zaostalo zračenje Velikog praska. Ovo je kozmička mikrovalna pozadina koja nas okružuje iz svih smjerova. Ali ovo nije fizička "granica", ako to stvarno sudite.
Budući da možemo vidjeti samo ovo daleko, ne znamo kakve su stvari izvan našeg svemirskog promatranja. Svemir koji vidimo prilično je homogen u velikoj mjeri i, možda će se doslovno uvijek nastaviti ovim putem. Svemir se, pak, može saviti u sferu ili torus. Ako je to slučaj, svemir će biti ograničen u ukupnoj veličini, ali još uvijek neće imati granicu, baš kao što krug nema početka i kraja.
Također je moguće da svemir nije homogen izvan onoga što možemo vidjeti i da se uvjeti uvelike razlikuju od mjesta do mjesta. Tu mogućnost predstavlja kozmološki multiverzum. Ne znamo postoji li multiverse u principu, ali budući da ne vidimo ni jedno ni drugo, bilo bi razumno ostati nepristran."
Promotivni video:
Joe Dunkley, profesor fizike i astrofizičkih znanosti na Sveučilištu Princeton:
Da, sve je isto!
Ok, mi stvarno ne mislimo da svemir ima granicu ili rub. Mislimo da se ili nastavlja beskonačno u svim smjerovima, ili se omota oko sebe, tako da nije beskonačno velik, ali još uvijek nema rubova. Zamislite površinu krafne: ona nema granica. Možda je cijeli svemir takav (ali u tri dimenzije - samo su dvije dimenzije na površini krafne). To znači da možete putovati u svemirskom brodu u bilo kojem smjeru, a ako putujete dovoljno dugo, vratit ćete se tamo gdje ste započeli. Nema ruba.
Ali postoji i ono što nazivamo promatračkim svemirom, a to je dio prostora koji zapravo možemo vidjeti. Rub ovog mjesta je mjesto gdje svjetlost nije imala dovoljno vremena da nas dosegne od početka svemira. Takvu rubu možemo vidjeti samo, a iza nje će, vjerojatno, stajati sve ono što vidimo oko sebe: superklasteri galaksija od kojih svaka sadrži milijarde zvijezda i planeta."
Posljednja površina raspršivanja
Jesse Shelton, docent na katedri za fiziku i astronomiju na Sveučilištu Illinois u Urbani-Champaign:
„Sve ovisi o tome što mislite pod rubom svemira. Budući da je brzina svjetlosti ograničena, što dalje i dalje u svemir gledamo, sve dalje i dalje u vremenu koje gledamo - čak i kad pogledamo susjednu galaksiju Andromedu, ne vidimo ono što se događa sada, već ono što se dogodilo prije dva i pol milijuna godina kad su Andromedine zvijezde emitirale svjetlost koja je tek sada ušla u naše teleskope. Najstarija svjetlost koju možemo vidjeti dolazi iz najdubljih dubina, tako da je, na neki način, rub svemira najstarija svjetlost koja je došla do nas. U našem svemiru, ovo je kozmička mikrovalna pozadina - slabašni, produljeni naknadni sjaj Velikog praska koji označava trenutak kada se svemir dovoljno ohladio da se atomi mogu formirati. To se naziva površina posljednjeg rasipanja,kao što označava mjesto gdje su fotoni prestali skakati između elektrona u vrućoj, ioniziranoj plazmi i počeli prodirati kroz prozirni prostor, milijarde svjetlosnih godina u našem smjeru. Dakle, možemo reći da je rub svemira površina posljednjeg raspršenja.
Što se trenutno nalazi na rubu svemira? Pa, ne znamo - i ne možemo to otkriti, morali bismo pričekati dok svjetlost koja se sada tamo emitira i koja ide prema nama leti mnogo milijardi godina u budućnost, ali kako se svemir širi sve brže i brže, malo je vjerojatno da ćemo vidjeti novi rub svemira … Možemo samo nagađati. Naš svemir u velikoj mjeri izgleda uglavnom isto gdje god da pogledate. Velike su šanse da kad biste bili danas na rubu promatranog svemira vidjeli biste svemir koji je više ili manje sličan našem: galaksije, veće i manje, u svim smjerovima. Mislim da je sada kraj ruba svemira: više galaksija, više planeta, više živih bića koja postavljaju isto pitanje."
Michael Troxel, izvanredni profesor fizike na Sveučilištu Duke:
"Iako je svemir vjerojatno beskonačne veličine, zapravo postoji više od jednog praktičnog" ruba ".
Mislimo da je svemir zapravo beskonačan - i nema granica. Ako je svemir bio "ravan" (poput lista papira), kao što su pokazali naši testovi do postotka bodova, ili "otvoren" (poput sedla), onda je to uistinu beskonačno. Ako je "zatvoren" poput košarke, onda nije beskonačan. Međutim, ako idete dovoljno daleko u jednom smjeru, završit ćete tamo gdje ste i započeli: zamislite da se krećete po površini kugle. Kao što je jednom rekao hobit po imenu Bilbo: "Put vodi naprijed i naprijed …". Opet i opet.
Svemir ima „rub“za nas - čak dva. To je zbog dijela opće relativnosti, koji kaže da sve stvari (uključujući svjetlost) u svemiru imaju ograničenje brzine od 299,792,458 m / s - a ta se ograničenje brzine odnosi svuda. Naša mjerenja također nam govore da se svemir širi u svim smjerovima, a širi se sve brže i brže. To znači da kad promatramo objekt koji je jako udaljen od nas, treba vremena da svjetlost iz tog objekta dođe do nas (udaljenost podijeljena s brzinom svjetlosti). Trik je u tome da što se prostor širi kako svjetlost putuje prema nama, vremenom se povećava i udaljenost koju svjetlost mora prijeći kako putuje prema nama.
Dakle, prvo što biste mogli pitati je, koja je najudaljenija udaljenost koju bismo mogli promatrati svjetlost od objekta ako bi ga ispuštala na samom početku svemira (star oko 13,7 milijardi godina). Ispada da je ta udaljenost 47 milijardi svjetlosnih godina (svjetlosna godina otprilike 63.241 puta veća od udaljenosti između Zemlje i Sunca), a naziva se kozmološkim horizontom. Pitanje se može postaviti drugačije. Ako smo brzinom svjetlosti poslali poruku, na kojoj udaljenosti bismo je mogli primiti? Ovo je još zanimljivije jer se brzina širenja svemira u budućnosti povećava.
Ispada da čak i ako ova poruka leti zauvijek, ona može dosegnuti samo one koji su sada na 16 milijardi svjetlosnih godina od nas. To se naziva "horizont kozmičkih događaja". Međutim, najudaljenija planeta koju smo mogli promatrati udaljena je 25 tisuća svjetlosnih godina, tako da bismo još uvijek mogli pozdraviti sve koji trenutno žive u ovom svemiru. Ali najveća udaljenost na kojoj su naši trenutni teleskopi mogli razlikovati galaksiju je oko 13,3 milijarde svjetlosnih godina, tako da ne možemo vidjeti što se nalazi na rubu svemira. Nitko ne zna što je s obje strane."
Abigail Weiregg, izvanredna profesorica, Institut za kozmološku fiziku. Kavila na Sveučilištu u Chicagu:
„Pomoću teleskopa na Zemlji gledamo svjetlost koja proizlazi iz udaljenih mjesta u svemiru. Što je izvor svjetlosti udaljeniji, to je potrebno duže da ova svjetlost dođe ovdje. Stoga, kad gledate daleka mjesta, gledate kako su bila ta mjesta kada se rodilo svjetlo koje ste vidjeli - a ne kako izgledaju ta mjesta danas. Možete nastaviti gledati dalje i dalje, što će odgovarati pomicanju dalje i dalje u vremenu, sve dok ne vidite nešto što je postojalo nekoliko tisućljeća nakon Velikog praska. Prije toga, svemir je bio tako vruć i gust (mnogo prije nego što su postojale zvijezde i galaksije!) Da bilo koja svjetlost u svemiru nikada nije mogla zahvatiti, ne može se vidjeti sa modernim teleskopima. Ovo je rub "promatranog svemira" - horizonta - jer ne možete ništa vidjeti izvan njega. Vrijeme prolazi, ovaj se horizont mijenja. Ako biste mogli pogledati svemir s drugog planeta, vjerojatno biste vidjeli isto što i mi na Zemlji: svoj vlastiti horizont, ograničen vremenom koje je prošlo od Velikog praska, brzinom svjetlosti i širenjem svemira.
Kako izgleda mjesto koje odgovara zemaljskom horizontu? Ne znamo, jer ovo mjesto možemo vidjeti onako kako je bilo odmah nakon Velikog praska, a ne kao danas. Ali sva mjerenja pokazuju da cijeli vidljivi svemir, uključujući i rub promatranog svemira, izgleda otprilike isto, baš kao i danas naš lokalni svemir: sa zvijezdama, galaksijama, grozdovima galaksija i ogromnim praznim prostorom.
Također mislimo da je svemir mnogo veći od onog dijela svemira koji danas možemo vidjeti sa Zemlje i da sam univerzum nema „ruba“po sebi. To je samo širenje prostora i vremena."
Svemir nema granica
Arthur Kosovsky, profesor fizike na Sveučilištu Pittsburgh:
„Jedno od najvažnijih svojstava svemira je njegova starost, koju, prema različitim mjerenjima, danas definiramo kao 13,7 milijardi godina. Budući da također znamo da svjetlost putuje konstantnom brzinom, to znači da je zraka svjetlosti koja se pojavila u ranim vremenima do sada već prešla određenu udaljenost (nazovimo to "udaljenost do horizonta" ili "udaljenost Hubble-a"). Kako ništa ne može prijeći brzinu svjetlosti, udaljenost Hubble-a bit će najudaljenija udaljenost koju načelno ikad možemo promatrati (osim ako ne pronađemo neki put oko teorije relativnosti).
Imamo izvor svjetla koji nam se približava s gotovo Hubble udaljenosti: kozmičko mikrovalno pozadinsko zračenje. Znamo da svemir nema "rub" na udaljenosti od izvora mikrovalne, što je gotovo cijela udaljenost Hubblea od nas. Stoga obično pretpostavljamo da je svemir mnogo veći od vlastitog promatranog Hubbleovog volumena i da je stvarni rub koji može postojati mnogo dalje nego što smo ikada mogli promatrati. Možda to nije točno: moguće je da se rub svemira nalazi odmah izvan udaljenosti Hubblea od nas, a izvan njega - morskih čudovišta. No, budući da je čitav svemir koji promatramo svugdje relativno isti i homogen, takav bi zaokret bio vrlo čudan.
Bojim se da nikad nećemo imati dobar odgovor na to pitanje. Svemir možda uopće nema ivice, a ako i uspije, bit će dovoljno daleko da ga nikada nećemo vidjeti. Ostaje nam da shvatimo samo onaj dio Svemira koji stvarno možemo promatrati."
Ilya Khel
