จักรวาลจะไม่มีที่สิ้นสุดได้อย่างไร?

ฉันได้ยินมาจากนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ชื่อดังที่เรายังไม่รู้ว่าจักรวาลนั้นไม่มีที่สิ้นสุดหรือไม่ เป็นไปได้อย่างไรที่จะยอมรับทฤษฎีบิ๊กแบง (เช่นที่พวกเขาทำทั้งหมด) พวกเขาหมายถึงการดำรงอยู่ของจักรวาลอื่น ๆ เมื่อพวกเขาบอกว่ามันอาจจะไม่มีที่สิ้นสุดหรืออะไร?

สิ่งที่ฉันหมายถึงคือแม้ว่ามันจะสามารถขยายตัวได้ถ้าทุกอย่างเกิดขึ้นที่บิ๊กแบงพื้นที่นั้นจะกลายเป็นอนันต์ในเวลา จำกัด - อายุของจักรวาล

ในมาตรฐานรุ่นΛCDMของบิ๊กแบงจักรวาลไม่มีที่สิ้นสุดและได้เสมอรับเช่น ความแปลกประหลาดของบิกแบงเกิดขึ้นทุกหนทุกแห่งในแง่ที่ว่าย้อนเวลากลับไปได้นานพอ

แต่นี่เป็นเพียงรูปแบบเฉพาะ - สมมติว่าเอกภพถ้าแบนเชิงพื้นที่และเป็นเนื้อเดียวกันทั่วโลกและ isotropic มีรูปแบบการขยายที่ไม่แบนอย่างแน่นอนและอาจมี จำกัด แม้ว่าจะยังคงเป็นเนื้อเดียวกันและ isotropic (ถ้าความโค้งเป็นบวกเล็กน้อย) และแน่นอนว่าเราไม่รู้จริง ๆว่าเป็นเอกพันธ์และ isotropic ที่เกล็ดใหญ่กว่าที่เราเห็นจริงหรือไม่ แบบจำลองเงินเฟ้อบางคนบอกเป็นนัยว่าไม่ใช่

เพื่อชี้แจง: โมเดลΛCDMใช้วิธีแก้ปัญหาเชิงพื้นที่FLRWเชิงพื้นที่ของสัมพัทธภาพทั่วไปซึ่งในพื้นที่คือ Euclidean -space Euclidean -space เป็นพื้นราบที่เป็นเนื้อเดียวกันและ isotropic -manifold ดังนั้นจึงไม่มีวิธีที่จะทำให้มันเป็น จำกัด โดยไม่มีการละเมิดอย่างน้อยหนึ่งในสมมติฐานการสร้างแบบจำลองเหล่านั้น (เช่นพรูแบนอาจมีรูปแบบเดียวกันสำหรับตัวชี้วัด แต่จะไม่เป็นแบบ isotropic ทั่วโลก)3 $3$$3$$3$

ฉันคิดว่าแหล่งที่มาของความสับสนระหว่างแนวคิดทั้งสอง - เอกฐานบิ๊กแบงและจักรวาลที่ไม่มีที่สิ้นสุด - คือความเข้าใจผิดที่จักรวาลเริ่มเป็นขอบเขตที่กว้างขวาง ความเข้าใจผิดนี้เกิดขึ้นได้ง่ายจากการใช้ตรรกะในปัจจุบันและตัวเลขที่ไม่สามารถใช้ได้ในเอกภพยุคแรก ตัวอย่างเช่นฉันได้ยินว่ามันบอกว่าไม่นานหลังจากบิกแบงจักรวาลที่สังเกตได้ทั้งหมดนั้นมีขนาดเท่ากับเกรปฟรุ้ต แต่คำอธิบายนั้นไม่สนใจที่จะพูดถึงว่าเกรปฟรุ้ตจะมีขนาดใหญ่กว่ามาก

ปัญหาคือพื้นที่คือที่ที่เราสามารถวัดขนาดของสิ่งที่มีขนาดใหญ่ แต่ช่องว่างขยายดังนั้นบางสิ่งที่เป็นระยะทางที่ไกลออกไปในปัจจุบันอยู่ใกล้มากเมื่อนานมาแล้ว เป็นการเปรียบเทียบเพื่อช่วยอธิบายผลกระทบ:

คุณและฉันกำลังยืนอยู่บนบอลลูนที่มีขนาดใหญ่อย่างฟุ่มเฟือย คุณวางแท่งเมตรทำเครื่องหมายบนบอลลูนที่ปลายแต่ละด้านและเราแต่ละคนยืนบนเครื่องหมายหนึ่งและตอนนี้ห่างกันเมตร จากนั้นฉันก็เปิดปั๊มแล้วเริ่มเป่าลมบอลลูน ขณะที่บอลลูนพองตัวพื้นผิวยืดออกและคุณและฉันดูเหมือนจะอยู่ห่างกันมากขึ้นแม้ว่าเราจะไม่ 'เคลื่อนไหว' (เช่นเดินออกจากกัน): ตอนนี้เรามีชุดข้อมูลที่ขัดแย้งกันเพื่อพิจารณา; ตามเครื่องหมายบนพื้นผิวบอลลูนเรายังห่างกันหนึ่งเมตร แต่ตามแท่งมิเตอร์ในมือของคุณ (ซึ่งไม่ขยาย) ระยะทางนั้นยิ่งใหญ่กว่านั้น

โปรดทราบว่าในขณะที่ผมเรียกว่าบอลลูน "ขนาดใหญ่ผิดปกติ" มันจะได้รับเพียบขนาดใหญ่และยังคงทำงานในลักษณะเดียวกัน ฉันชี้ให้เห็นนี้เพราะฉันได้เห็นในความคิดเห็นเกี่ยวกับคำตอบอื่น ๆ ที่คุณไม่เห็นว่าพื้นที่อาจจะไม่มีที่สิ้นสุดและขยายตัว - ว่าถ้ามันขยายตัวแล้วมันจะต้องมีขอบเขตแน่นอน ไม่ถูกต้อง: อันที่จริงแล้วเนื่องจากอนันต์คือคุณภาพของความไร้ขอบเขตบางสิ่งที่มีขนาดใหญ่มาก ๆ จะยิ่งใหญ่กว่าเสมอเพราะตามคำนิยามแล้วไม่มีขอบเขตบนขนาดของมัน

โปรดทราบว่าหากคุณบันทึกการเปรียบเทียบก่อนหน้านี้ในสิ่งที่ตรงกันข้ามก็จะปรากฏว่าพื้นที่ถูกลดขนาดลงทำให้ระยะห่างระหว่างเราหลายเมตรลดลงเป็นหนึ่งเมตร หากคุณลดจำนวนเอกภพต่อไปในลักษณะเช่นนี้ในที่สุดมันก็จะกลายเป็นกรณีที่ไม่มีศูนย์ระยะทางระหว่างเรา และถ้าคุณใช้สิ่งนั้นกับสถานการณ์ที่มีผู้คนกระจายไปทั่วบอลลูนพวกเขาทุกคนจะเข้ามาใกล้กันมากขึ้นเมื่อบอลลูนยุบจนกระทั่งไม่มีระยะห่างศูนย์ระหว่างคนสองคน ... ในทางทฤษฎีอย่างน้อยเนื่องจากจริง มนุษย์มีขนาด พลังงานและพื้นที่ไม่มีขนาดอย่างไรก็ตาม ณ จุดของบิกแบงพื้นที่ก็ยังไม่มีที่สิ้นสุด (เนื่องจากพื้นที่ไม่มีที่สิ้นสุด / ไม่มีขอบเขตไม่สามารถหดเป็นขอบเขต / จำกัด ) แต่ระยะห่างระหว่างจุดสองจุดใด ๆ ในอวกาศเป็นศูนย์ .

ดังนั้นหากคุณสามารถย้อนเวลากลับไปที่บิ๊กแบงได้คุณจะเห็นมหาสมุทรแห่งพลังงานที่ไม่มีที่สิ้นสุดเนื่องจากพลังงานทั้งหมดนั้นเป็น "ไหล่ถึงไหล่" (หนาแน่นหนาแน่น) แต่มันจะขยายอย่างรวดเร็ว (และเย็นลง) จนถึงจุด อนุภาคพื้นฐานนั้นสามารถก่อตัวขึ้นได้ในเวลาต่อมาสสารและโมเลกุล แน่นอนว่าขนาดของคุณจะขึ้นอยู่กับตัวชี้วัดของอวกาศมันไม่จำเป็นว่าจะต้องขยายพื้นที่ออกไป แต่ก็เหมือนกับพลังงานและสสารที่กำลังเย็นตัวลง ในความเป็นจริงเรายังคงเห็นสิ่งนี้เป็นผลมาจากการขยายตัวเชิงพื้นที่ในการเปลี่ยนแสงสีแดงจากแหล่งที่อยู่ไกล: แสง "เย็นลง" หรือสูญเสียพลังงานไปตลอดทางเพราะมันถูกยืดออกในการเดินทางผ่านอวกาศ

เป็นที่ทราบกันดีว่าจักรวาลที่เราเห็นในกล้องโทรทรรศน์ของเรานั้นน้อยกว่าเอกภพทั้งหมด เนื่องจากเราไม่สามารถมองเห็นสิ่งที่อยู่เหนือขอบภาพเราจึงไม่สามารถระบุได้ว่าจักรวาลนั้นไม่มีที่สิ้นสุดหรือ จำกัด

"อย่างไร" จักรวาลจะไม่มีที่สิ้นสุด? ดังนั้นฉันอนุมานว่าจะต้องมี 'ขั้นตอน' ของการเรียงลำดับที่จะทำให้มันไม่มีที่สิ้นสุด

พื้นที่สามารถอยู่ได้ด้วยตัวเองโดยไม่ต้องมีอะไรเลย สุญญากาศอวกาศอวกาศช่องว่างขนาดใหญ่ที่เห็นในแผนที่โครงสร้างขนาดใหญ่เป็นตัวอย่าง

นี่หมายความว่าไม่ว่าจักรวาลจะขยายตัวมากแค่ไหนอวกาศก็ไม่สามารถแตกสลายได้เหมือนอะตอม อาจกล่าวได้ว่ามันไม่มีโมดูลัสยืดหยุ่น บางคนอาจใช้สิ่งนี้เป็นหลักฐานขั้นพื้นฐานเพื่ออธิบายว่าจักรวาลจะไม่มีที่สิ้นสุดได้อย่างไร

อีกทางเลือกหนึ่งทฤษฎีของทอพอโลยีของจักรวาลมีข้อตกลงที่ดีกับการทำนายความหนาแน่นของสสารในจักรวาลของเราซึ่งอยู่ใกล้กับ 1 ซึ่งชี้ไปที่เอกภพที่กำลังขยายตัวตลอดกาล (ดูhttp://www.scholarpedia.org/article/Cosmic_Topology#fabre:2013 )

ไม่สามารถไม่มีที่สิ้นสุดในเวลา จำกัด เพราะเวลาคือพื้นที่และเวลาจะมากหรือน้อยเหมือนกัน พวกเขาเป็นหนึ่งเอนทิตีที่เรียกว่ากาลอวกาศ

มันจะเจ๋งถ้าฮับเบิลเห็นป้ายบอกทาง: "โปรดอย่าไปเกินกว่าจุดนี้นี่คือขอบของจักรวาล" อาจจะเป็นกำแพงหรือราวบันไดก็ได้

จักรวาลจะไม่มีที่สิ้นสุดได้อย่างไร? ขนาดอนันต์อายุไม่ จำกัด ควอนตัมขนาดเล็กสร้างอย่างไม่ จำกัด ปัญหาหลักที่เรามีกับอินฟินิตี้คือมันท้าทายความเข้าใจของมนุษย์

สมการทรงกลมและวงกลมแผ่กระจายไปทั่วจักรวาล: ดาว, CMB, ดาวเคราะห์และดวงจันทร์โคจรรอบ, อะตอม, โฟตอน, Pi, พวกเขาทั้งหมดสามารถใช้สมการไซน์ - โคไซน์ การหมุนนั้นไม่มีที่สิ้นสุด Pi และไซน์โคไซน์ไม่มีที่สิ้นสุด

ถ้าจักรวาลประกอบด้วยฟังก์ชันคณิตศาสตร์ที่ไม่มีที่สิ้นสุดทำไมมันถึงไม่มีที่สิ้นสุด?

พื้นที่มีกี่มุม? ความไม่มีที่สิ้นสุด กาแลคซีจะหมุนไปนานเท่าใด กัลป์ วงกลมของโมเมนตัมเชิงมุมมีค่าต่อเนื่องตลอดทั้งปี การหมุนไม่มีที่สิ้นสุด

เหตุใดจึงมีข้อ จำกัด พิเศษสำหรับพื้นที่ขนาดใหญ่หรือขนาดเล็กแบบไม่ จำกัด เพราะมันท้าทายความเข้าใจของมนุษย์? นั่นไม่ใช่เหตุผลที่ดีพอ

ทุกสิ่งในจักรวาลที่รู้จักนั้นขึ้นอยู่กับหลักการทางคณิตศาสตร์ที่ไม่มีที่สิ้นสุดจำนวนนั้นไม่มีที่สิ้นสุดมุมนั้นไม่มีที่สิ้นสุดโดยทั่วไปแล้วไซน์โคไซน์เส้นตรงวงกลมและวัตถุทรงกลมมีการหมุนไม่สิ้นสุด

ชุดดอกแดนบอทไม่มีที่สิ้นสุด มันเป็นสมการที่ง่ายกว่าวัตถุของเอกภพและมันไม่มีที่สิ้นสุด ดังนั้นฉันขอแนะนำให้คุณศึกษาดอกแดนดิบอทและถามตัวเองว่ามันจะไม่มีที่สิ้นสุดได้อย่างไร จากนั้นคุณจะมีข้อได้เปรียบในการใช้การศึกษานั้นกับวัตถุของจักรวาล

มีสิ่งที่อยากรู้อยากเห็นที่เชื่อมโยงวัตถุที่มีขนาดใหญ่และเล็กในจักรวาล: เอกฐานของหลุมดำเกือบทั้งหมดประกอบด้วยคำอธิบายทางคณิตศาสตร์ไซน์ - โคไซน์ แต่พวกเขาก็ยังคงเก็บรักษาอะตอมของดวงอาทิตย์นับล้านในพื้นที่ที่มีเหรียญเงินหรือซีดี หรือนาโนเมตรทั้งหมดนี้อยู่ในดิสก์ไซน์โคไซน์ซึ่งเป็นปรากฏการณ์วงกลมที่มีน้ำหนักดาวนับพันล้านดวง ถ้าดวงอาทิตย์สามารถใส่ลงในบาสเก็ตบอลและอะตอมเราจะตัดสินได้อย่างไรว่าอะไรจะเล็กหรือใหญ่ หากสิ่งที่ยิ่งใหญ่เกิดขึ้นมาใหม่ให้เล็กมากและเติบโตไปอีกครั้งใหญ่มันเป็นเหมือนวงกลมแห่งชีวิตและหมายความว่าคุณเป็นศูนย์กลางของจักรวาลซึ่งเป็นความรู้สึกที่ดี อะตอมและดาวไม่สำคัญเมื่อเทียบกับคุณ