НАСА планирует отправить в космос телескоп Nancy Grace Roman для поиска эффектов гравитационного микролинзирования вдали от земной атмосферы, которое искажает слабый свет.
Есть ли что-нибудь за пределами наблюдаемой Вселенной?
Вопрос о том, что находится за границами Вселенной, волнует человечество на протяжении многих веков. Но лишь недавно появилось приблизительное понимание того, что представляет собой наш космический дом (по меркам той же Вселенной). Сейчас мы знаем, что Вселенная возникла в результате Большого взрыва около 14 миллиардов лет назад и с тех пор расширяется ускоренными темпами, одновременно охлаждаясь. Это кажется нелогичным, но чтобы понять удивительные законы Вселенной и то, как она работает, самые умные из нас работали на протяжении многих поколений. Но накопленные годами знания, к сожалению, до сих пор не складываются в единый пазл. Да, мы знаем, как выглядит наблюдаемая Вселенная — с помощью мощных телескопов ученые наносят на карту не только звезды, но и миллиарды галактик и их скоплений, заглядывая все дальше в прошлое, вплоть до Большого взрыва. Но могут ли они знать, есть ли что-то за пределами нашей Вселенной? Есть ли там что-то такое, что не только не могут передать самые мощные приборы, но и просто не видно?
Вот цветной снимок Вселенной в рентгеновском свете в обычный день: ускорение и распад материи, нагретой до очень высоких температур, кипящий газ, прожорливые черные дыры и взрывающиеся звезды.
Что мы знаем о Вселенной?
Чтобы ответить на вопрос, что находится за пределами Вселенной, мы должны сначала определить, что мы подразумеваем под термином «Вселенная». Если воспринимать этот термин буквально как все вещи, которые могут существовать в пространстве и времени, то за пределами Вселенной ничего быть не может. Даже если мы представим, что Вселенная имеет конечный объем, и представим себе что-то за пределами этого объема, то все, что находится за его пределами, также должно принадлежать Вселенной.
Даже если вселенная представляет собой бесформенную, безымянную пустоту — абсолютное ничто — она все равно является чем-то и включена в список «всего существующего» — а значит, по определению является частью вселенной. Если Вселенная бесконечна, то нет необходимости беспокоиться об этой загадке. Поскольку Вселенная, как все существующее, бесконечно велика и не имеет края, нет ничего «внешнего», о чем можно было бы говорить.
Часть наблюдаемой Вселенной, которую можно исследовать современными астрономическими методами, называется метагалактикой; она увеличивается в размерах по мере совершенствования инструментов.
С другой стороны, конечно, есть внешняя, наблюдаемая часть Вселенной. Вселенная старая, и свет быстро распространяется. Поэтому на протяжении всей истории Вселенной мы получали свет не от каждой галактики. В настоящее время протяженность наблюдаемой Вселенной составляет около 90 миллиардов световых лет. И, конечно, есть
Границы Вселенной
Как пишет астрофизик Пол Саттер в статье на сайте Space.com, последние наблюдения и измерения кривизны Вселенной показывают, что она почти идеально плоская. Можно подумать, что это означает, что Вселенная бесконечна, но все не так просто. Даже в случае плоской Вселенной, Вселенная не обязательно должна быть бесконечной.
«Возьмем, к примеру, поверхность цилиндра. Она геометрически плоская, потому что параллельные линии, проведенные на поверхности, остаются параллельными (это одно из определений понятия «плоскостность»), и все же она имеет конечный размер. То же самое верно и для Вселенной: она может быть идеально плоской, но самодостаточной», — говорит Пол Саттер, астрофизик из SUNY Stony Brook и Flatiron Institute в Нью-Йорке.
Перед вами — галактика, открытая на краю Вселенной.
Но даже если Вселенная конечна, это не обязательно означает, что где-то есть предел. Возможно, наша трехмерная вселенная встроена в более крупную многомерную структуру. Это совершенно нормально и даже является частью некоторых экзотических моделей физики. Но в настоящее время у ученых нет возможности проверить это.
Прежде чем начать рассуждать о том, что находится за границами Вселенной, нужно понять, где эти границы пролегают. Конечно, мы не можем знать реальные границы пространства, но мы точно знаем, где заканчивается наблюдаемая часть Вселенной — метагалактика.
Обозримая Вселенная
Наблюдаемое пространство — это пространство, в котором наша технология может регистрировать рассеяние электромагнитного излучения. Области, где она заканчивается, считаются границами наблюдаемого пространства. Относительное излучение — это энергия, высвобожденная при Большом взрыве, которая все еще распространяется по Вселенной. Приблизительный радиус метагалактики составляет 46 миллиардов световых лет.
Однако у ученых есть два противоположных взгляда на наблюдаемую Вселенную. Один считает, что за пределами метагалактики существуют другие системы и что мы наблюдаем лишь небольшую часть огромной Вселенной. Другая точка зрения гласит, что это вся Вселенная и за ее пределами ничего нет.
Помимо метагалактики, существует также концепция региона Хаббла. Это та часть наблюдаемой Вселенной, которую мы можем увидеть с помощью наших технологий. Она находится на расстоянии около 13,8 миллиарда световых лет. Поскольку возраст Вселенной примерно одинаков, свет из ее наиболее удаленных регионов просто еще не дошел до нас. Область Хаббла рано или поздно расширится, увеличив количество звездных систем, которые мы можем наблюдать.
Наблюдаемые пределы Вселенной выяснены, но что лежит за этими пределами? Если пространство — это конечная область, хотя и очень большая, почему не должно быть предела тому, что мы можем увидеть за ее пределами?
Мультивселенная
В мультивселенной существует бесконечное количество «пузырей», которые функционируют по одним и тем же законам природы, но находятся в разных состояниях. Параллельные вселенные никак не взаимозависимы и практически не взаимодействуют.
На данном этапе эта гипотеза даже не совсем научна. Она предполагает, что они могут находиться за пределами Вселенной, но не может доказать это или хотя бы попытаться проверить экспериментально. Так что на данный момент это скорее философский вопрос, чем научный. Однако, если гипотеза окажется верной, это будет означать, что кроме нашей Вселенной существует большое количество вселенных конечного размера и продолжительности жизни.
Вселенная постоянно расширяется. Это утверждение официально признано современным научным сообществом. Но даже ученые не могут сказать, будет ли это продолжаться вечно и до каких пределов может расширяться Вселенная.
Некоторые теоретики утверждают, что наш мир имеет границы, но за ними ничего нет. Согласно этой гипотезе, все, что остается в конце Вселенной, — это абсолютная пустота, абсолютное небытие, к которому не применимы законы физики. Никакой свет не может туда попасть, его нельзя почувствовать или увидеть, там нет времени и пространства. Гипотеза заключается в том, что Вселенная — это замкнутая сфера, плавающая в бесконечном небытии, к которой не применим ни один из известных физических параметров.
Полное ничто
Человеческому мозгу довольно трудно постичь и принять абсолютную пустоту. Даже если гипотеза верна, мы не можем представить, как выглядит абсолютное небытие. Черный фон? Белый? Матрица? Мы можем долго рассуждать, но вряд ли сможем представить себе это на самом деле.
