Почему у вселенной нет центра?

4811
2
0
20 октября
11:36
Фотография: WMAP
октябрь
2015

Современная теория гравитации, общая теория относительности (ОТО) утверждает, что материя влияет на геометрию пространства и времени, искривляя её и таким образом создавая гравитационное притяжение. Физики экстраполировали это утверждение и нашли способ описывать геометрию всей Вселенной с помощью ОТО. Материя, в этом случае, заставляет Вселенную расширяться, то есть со временем между удаленными друг от друга объектами пространство будет растягиваться и объекты будут разлетаться. Этот факт экспериментально обнаружил американский астроном Хаббл. Согласно современным представлением, расширение Вселенной означает, что должен быть Большой взрыв, то есть момент, когда вселенная Возникла из чего-то, из чего мы не знаем, и начала расширяться. Было вычислено, что Большой взрыв произошел почти 14 млрд. лет назад.

Из астрономических наблюдений ученые установили, что если посмотреть на Вселенную на очень больших масштабах, больше масштабов скоплений галактик, Вселенная симметрична: пространственно однородна и изотропна (одинакова во всех направлениях). Уже отсюда понятно, что у Вселенной не может быть выделенного центра с точки зрения ОТО, ведь на больших масштабах Вселенная симметрична, а наличие центра - нарушение симметрии.

Как же это все может выглядеть в действительности? Согласно ОТО, симметричная Вселенная описывается одной из моделей Фридмана. Современные наблюдения не позволяют понять какой. Существуют три возможных сценария:

1) Вселенная плоская и бесконечная. Это то обычное пространство, которое мы все проходили в школе. Вселенная простирается бесконечно далеко, везде наблюдается то же что и у нас, есть какие-то скопления галактик, звезды. Понятно что у такой картины нет какого-то центра. Соседние скопления разлетаются друг от друга, поскольку вселенная расширяется. Соответственно поскольку вселенная возникла около 14 млрд. лет назад, мы видим только то, откуда свет успел до нас за это время долететь. И то, чем дальше мы смотрим, тем более молодую вселенную мы видим.

2) Вселенная имеет отрицательную кривизну и бесконечна. Почти то же что и в прошлом варианте, только локально пространство выглядит как седло, то есть поверхность, которая в двух перпендикулярных направлениях искривляется в противоположные стороны. Только поверхность седла двумерна и "вложена" в трехмерное пространство, а тут все трехмерно и ни во что не вложено. Наглядно это сложно себе представить. Сумма углов очень больших треугольников меньше 180 градусов, но во всем остальном практически то же самое.

3) Вселенная конечна и имеет положительную кривизну. Самый завораживающий вариант. Давайте возьмем сферу. И представим, что мы живем исключительно на поверхности и даже голову вверх поднять не можем. Когда мы будем ползать по сфере, нам она будет казаться симметричной, везде мы будем видеть ту же картину. У поверхности сферы нет центра на сфере. Но мы всегда сможем понять что мы на сфере, например нарисовав треугольник и посчитав сумму углов, она будет больше 180 градусов. Согласно третьей модели вселенная именно такая сфера, но трехмерная. То есть у нас есть 3 направления чтобы ползать, если мы будем идти долго в любом направлении, то в итоге придем в исходную точку. Если вселенная такая сфера, то радиус у нее должен быть очень большим, и мы не сможем увидеть нашу галактику со спины, потому что свет за время существования вселенной так много пока не прошел. Но как и в прошлых ситуациях, у такой сферы нет выделенного центра. Если бы такая сфера была поверхностью в четырехмерном пространстве, он бы был, но лежал бы не на сфере. Но математика может работать и со сферой ни во что не вложенной, поэтому часто такое предположение о многомерности нашей вселенной считается лишним.

42
8
октябрь
2015

У того, что не имеет границ не может быть центра. Рассмотрим пример из арифметики: половина 10 это пять, половина миллиона это 500 тысяч, но сколько составляет половина бесконечности?

-17
0
Если вы знаете ответ на этот вопрос и можете аргументированно его обосновать, не стесняйтесь высказаться
Ответить самому
Выбрать эксперта