Как вселенная может быть бесконечной?


13

Я слышал от известных астрофизиков, что мы еще не знаем, бесконечна ли Вселенная. Как это возможно в отношении теории большого взрыва (как они все делают)? Имеют ли они в виду существование других вселенных, когда говорят, что оно может быть бесконечным или как?


2
Пожалуйста, уточните: почему вы думаете, что теория Большого взрыва и бесконечная вселенная как-то несовместимы? Вы воображаете, что бесконечная вселенная неспособна расширяться, возможно? Или что-то еще?
Стэн Лиу,

Я имею в виду, даже если оно способно расширяться, если все возникло в результате большого взрыва, как это пространство может стать бесконечным за конечное время - эпоху вселенной.
harogaston

Комментарии не для расширенного обсуждения; этот разговор был перенесен в чат .
call2voyage

Ответы:


11

Я имею в виду, даже если оно способно расширяться, если все возникло в результате большого взрыва, как это пространство может стать бесконечным за конечное время - эпоху вселенной.

В стандартной модели большого взрыва ΛCDM вселенная бесконечна и всегда была таковой. Сингулярность Большого взрыва происходила повсюду , в том смысле, что достаточно далеко во времени плотность расходится к бесконечности в каждом месте.

Но это всего лишь конкретная модель - она ​​предполагает, что Вселенная, если она пространственно плоская, глобально однородна и изотропна. Существуют расширенные модели, в которых он не совсем плоский, и поэтому может быть конечным, даже если он все еще однороден и изотропен (если кривизна даже слегка положительна). И, конечно же, мы на самом деле не знаем , является ли он гомогенным и изотропным в масштабах, гораздо больших, чем мы на самом деле видим. Некоторые инфляционные модели подразумевают, что это не так.


333


Я не вижу, как эта модель подразумевает, что вселенная бесконечна. Взято со страницы википедии, на которую вы ссылались: «Модель включает одно исходное событие,« Большой взрыв »[...], которое было не взрывом, а внезапным появлением расширяющегося пространства-времени [...]. немедленно (в течение 10–29 секунд), за которым последовало экспоненциальное расширение пространства с помощью масштабного множителя 1027 или более, известного как космическая инфляция ». «расширение пространства-времени» не кажется мне бесконечным. Я не подразумеваю, что вы не правы, но я понимаю нечто отличное от этой статьи.
Harogaston

3
@harogaston: «расширение пространства-времени» ничего не говорит ни о конечности, ни о бесконечности, но я отредактировал ответ, чтобы указать на конкретную часть модели, которая подразумевает, что вселенная бесконечна ( если мы возьмем модель более буквально, чем оправданно) , тем не мение).
Стэн Лиу,

@ Стэн, когда вы говорите, что сингулярность BB встречается повсюду, вы имеете в виду, что существует бесконечное число особенностей BB, по одной на каждую точку?
set5

@mick Нет, потому что думать об особенностях как о точечных, неуместно. Если вы вырезаете отверстие в листе, бесполезно думать о нем как о бесконечно большом количестве отверстий, тем более что, как правило, нет никакого способа «заполнить» «пропущенный фрагмент» в любом случае. Особенности еще более разнообразны в GTR.
Стэн Лиу,

Возраст Вселенной (или Мультивселенной) не обязательно конечен, хотя логические соображения требуют, чтобы любое асимптотически-экспоненциальное расширение пространства (известное как инфляция) было сбалансировано между противоположными направлениями, чтобы оно было вечным для прошлого, а также будущее, тем самым придавая ему бесконечный век. Это описано в таких космологиях, как «Устойчивое состояние вечной инфляции» Агирре и Граттона и «Космология с кручением» Никодема Дж. Поплавски. У Поплавского есть множество связанных с этим статей (которые можно бесплатно скачать на веб-сайте Arxiv), написанных в период с 2010 по 2020 год.
Эдуард

10

Я думаю , что источник путаницы между этими двумя понятиями - сингулярностью Больших Взрыва и бесконечной Вселенной - это неправильное представление о том , что Вселенная началась как конечный простор первоначально. Это неправильное представление легко возникает из аналогий с использованием современной логики и чисел, которые не были применимы в ранней вселенной. Например, я слышал, что вскоре после Большого взрыва вся наблюдаемая вселенная была размером с грейпфрут, но в этом объяснении не упоминается, что грейпфруты были бы тогда намного больше.

Проблема в том, что пространство - это место, где мы можем измерить размер чего-либо, но пространство расширяется, поэтому нечто, находящееся на определенном расстоянии в настоящее время, было намного ближе давным-давно, даже если ни один объект не двигался в обычном смысле. В качестве аналогии, чтобы помочь проиллюстрировать эффект:

Мы с тобой стоим на нелепо большом спущенном воздушном шаре. Вы устанавливаете метку, делаете отметки на воздушном шаре на каждом конце, и каждый из нас стоит на одной отметке и теперь находится на расстоянии одного метра. Затем я включаю насос и начинаю надувать воздушный шар. Когда воздушный шар надувается, поверхность растягивается, и вы и я, кажется, отдаляемся друг от друга, хотя мы не «движемся» (например, удаляемся друг от друга): теперь у нас есть противоречивые наборы информации, которые следует рассмотреть; в соответствии с отметками на поверхности воздушного шара мы все еще на расстоянии одного метра, но согласно метке в вашей руке (которая не расширяется) расстояние больше, чем это.

Обратите внимание, что хотя я и назвал воздушный шар «нелепо большим», он мог быть бесконечно большим и при этом вести себя так же. Я подчеркиваю это, потому что я видел в комментариях к другим ответам, что вы не видите, как пространство может быть как бесконечным, так и расширяющимся - что если оно расширяется, то оно должно быть ранее конечным. Это неверно: на самом деле, поскольку бесконечность - это качество неограниченности, то, что бесконечно велико, всегда может стать больше, потому что по определению не существует верхней границы его размера.

Также обратите внимание, что если вы записали предыдущую аналогию в обратном порядке, может показаться, что пространство сокращается так, что расстояние между нами на несколько метров со временем уменьшается до одного метра. Если вы продолжите сокращать вселенную таким образом, это в конечном итоге станет причиной того, что есть нольрасстояние между нами. И если вы примените это к сценарию, где есть люди, бесконечно распределенные по всему воздушному шару, все они будут сближаться, когда воздушный шар спущен, пока не будет нулевого расстояния между любыми двумя людьми ... в теории, по крайней мере, так как реально люди имеют размер. Однако энергия и пространство не имеют размера, поэтому в момент Большого взрыва пространство все еще было бесконечным (поскольку бесконечное / неограниченное пространство не может сузиться до конечного / ограниченного размера), но расстояние между любыми двумя точками в пространстве было равно нулю. ,

Поэтому, если бы вы могли вернуться назад во время Большого взрыва, вы бы увидели бесконечный океан энергии, поскольку вся энергия была «плечом к плечу» (бесконечно плотной), но она быстро расширяется (и, следовательно, охлаждается) до точки что основные частицы могут образоваться, затем материя и молекулы. Конечно, поскольку ваш размер будет зависеть от метрики пространства, это не обязательно будет означать, что пространство расширяется, а просто, как энергия и вещество охлаждаются. Фактически мы все еще видим это как эффект пространственного расширения в красном смещении света от отдаленных источников: свет "остывает" или теряет энергию на этом пути, потому что он растягивается в своем путешествии в пространстве.


Когда вы пишете: «Грейпфруты были бы тогда намного больше», вы имели в виду меньше ?
Очарование

@ Полагаю, это сложный вопрос для системы, в которой измерительный стержень меняет размер. Подумайте об этом так: галактики Млечный Путь и Андромеда имеют ширину от 100 до 200 тысяч световых лет и расстояние между ними около 2,5 миллионов световых лет; но в некоторый момент в прошлом каждая галактика целиком была сжата в пространство шириной в сантиметр, и они были в пределах сантиметров друг от друга; тогда 10-сантиметровый грейпфрут станет жизнеспособным измерительным прибором космического масштаба. Сегодня вам понадобится намного больше маленького современного грейпфрута. Расширение пространства - это то, что дало всему возможность распространяться, как сегодня.
Ашер

1
1022

@ С другой стороны, грейпфрут в настоящее время не расширяется со вселенной, потому что он связан различными силами. Язык неоднозначен, но именно поэтому у нас есть математика; Я только хотел указать, что 10 см раньше шли намного дальше, чем сейчас.
Ашер

4

Известно, что вселенная, которую мы видим в наших телескопах, меньше, чем общая вселенная. Поскольку мы не можем видеть то, что находится за пределами визуального края, мы не можем определить, является ли вселенная бесконечной или конечной.


1
Извините, это не отвечает на мой вопрос. Даже если мы не можем видеть за пределами нашей наблюдаемой вселенной, если все возникло в результате большого взрыва, как это пространство может стать бесконечным за конечное время - возраст вселенной.
harogaston

1
@harogaston Я думаю, что на это ответили другие ответы, но вы правы. Конечное пространство не может стать бесконечным. Чтобы модель бесконечной вселенной работала, сам большой взрыв произошел бы в бесконечном пространстве. Мы не знаем, что это так, но это популярная модель среди людей, которые изучают это.
userLTK

0

«Как» вселенная может быть бесконечной? Поэтому я делаю вывод, что должна быть какая-то «процедура», чтобы сделать ее бесконечной.

Пространство может существовать само по себе, не имея ничего. Вакуум, межгалактическое пространство, огромные пустоты, видимые на картах крупномасштабных структур, являются примерами.

Это означает, что независимо от того, насколько расширяется Вселенная, пространство не может распадаться на части, подобно атомам. Можно сказать, что у него нет модуля упругости. Можно использовать это в качестве основной предпосылки, чтобы объяснить, как может существовать бесконечная вселенная.

Альтернативно, теории космической топологии находятся в хорошем согласии с предсказаниями плотности материи нашей вселенной, очень близкой к 1, что указывает на расширение вселенной навсегда. (см. http://www.scholarpedia.org/article/Cosmic_Topology#fabre:2013 )

Оно не может быть бесконечным за конечное время, потому что время есть пространство, а время более или менее одинаково. Это одна сущность, называемая пространством-временем.


-1

Было бы здорово, если бы Хаббл увидел указатель с надписью: «Пожалуйста, не выходите за пределы этой точки, это край вселенной». возможно даже стена или балюстрада.

Как вселенная может быть бесконечной? бесконечный размер, бесконечный век, бесконечно малые квантовые конструкции? Основная проблема, которую мы имеем с бесконечностью, заключается в том, что она не поддается пониманию человека.

Сферические и круговые уравнения пронизывают вселенную: звезды, CMB, орбиты планет и луны, атомы, фотоны, Pi - все они могут использовать уравнения синус-косинус. Вращения бесконечны. Пи и синус-косинус бесконечны.

Если космос состоит из бесконечных математических функций, почему бы ему не быть бесконечным?

Сколько углов у пространства? бесконечность. как долго вращается галактика? вечность. Круги углового момента идут по вечности. вращения бесконечны.

Почему должен быть пространственный предел бесконечно большому или бесконечно малому пространству? Потому что это не поддается человеческому пониманию? это не достаточно веская причина.

Все в известной вселенной зависит от математических принципов, которые бесконечны, числа бесконечны, углы бесконечны, как правило, синусоидальные, линейные, круглые и сферические объекты имеют бесконечные повороты.

Множество Мандельброта бесконечно. Это гораздо более простое уравнение, чем объекты вселенной, и оно бесконечно. Итак, я бы посоветовал вам изучить Мандельброта и спросить себя: как это может быть бесконечным? Тогда у вас будет некоторое преимущество, чтобы применить это исследование к объектам вселенной.

Есть любопытная вещь, которая связывает бесконечно большие и маленькие объекты во вселенной: особенности Черных дыр почти полностью состоят из описаний математики синус-косинус, но они удерживают миллионы солнц в пространстве размером с денежную монету или компакт-диск. или нанометр, все внутри синус-косинусного диска, представляющего собой круговое явление, весящее миллиарды звезд. Если солнце может вписаться в баскетбольные мячи и, возможно, атомы, как мы можем судить, что такое большое или маленькое? Если очень большие вещи перерождаются в очень маленькие и снова становятся очень большими, это похоже на круг жизни, и это означает, что вы являетесь центром вселенной, и это хорошее чувство. Атомы и звезды не имеют значения по сравнению с вами.

Используя наш сайт, вы подтверждаете, что прочитали и поняли нашу Политику в отношении файлов cookie и Политику конфиденциальности.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.