Was, wenn das Universum kein Ende?

13,8 Milliarden Jahren in einem heißen Urknall unser Universum geboren wurde. Seitdem hat Sie expandiert und abgekühlt, bis heute. Aus unserer Sicht können wir einen Blick auf 46 Milliarden Lichtjahre in alle Richtungen, Dank der Lichtgeschwindigkeit und der Expansion des Raumes. Und obwohl es eine große Entfernung, es ist nicht unendlich. Denn wir sehen nicht weiter. Was liegt hinter dem Horizont von diesen 46 Milliarden Lichtjahren und kann das Universum unendlich sein?

Zunächst sei darauf hingewiesen, dass wir nicht genau wissen, das Universum endlich oder unendlich ist. Aber wir wissen genau, was außerhalb dessen, was wir beobachten können, gibt es eine Menge Dinge, sagte der Physiker Ethan Siegel in seinem Artikel auf der Medium.com.

Je weiter die Objekte, die wir im Universum sehen, ist, desto weiter zurück in der Zeit gehen wir, bis zu den Zeiten, da die Atome noch nicht existierte, bis zum Urknall

Blick so weit wie möglich, wir bewegen uns auch in der Zeit zurück. Die nächste Galaxie, die 2,5 Millionen Lichtjahre von uns entfernt, erscheint uns, wie es 2,5 Millionen Jahre zurück, denn das Licht braucht genau so viel Zeit, um vor unseren Augen dort, wo es ausgestrahlt wurde. Viele Galaxien sehen uns so, wie Sie waren, Dutzende von Millionen, Hunderte von Millionen oder sogar Milliarden von Jahren. Der Blick so weit wie möglich in den Weltraum, sehen wir das Licht so, wie es war in den frühen Tagen des Universums. Warum dann nicht einen Blick in den Anfang, zu sehen, wie alles 13,8 Milliarden Jahren? Wir schauten nicht nur, sondern fanden noch etwas: der kosmische Mikrowellen-hintergrund, Nachleuchten des Urknalls.

Es stellte sich heraus, dass, während das Universum war fast perfekt homogen, aber einige Bereiche wurden mehr oder weniger dicht, als im Durchschnitt, auf 1 Teil der 30 000. Es ist genug, um bildeten sich Sterne, Galaxien, Galaktische und kosmische Ansammlung von leere, die wir heute sehen. Aber in jenen frühen unvollkommen, die wir sehen aus dieser kosmischen Bildes, enthält unglaublich viele Informationen über das Universum. Zum Beispiel, eine Bemerkenswerte Tatsache: die Krümmung des Raumes, soweit wir wissen, absolut flach. Wenn der Raum war gewölbt, als ob wir lebten auf der Oberfläche der vierdimensionalen Kugel, die entfernten Lichtstrahlen geflossen wäre. Wenn der Raum war konkav, wie die Oberfläche von vierdimensionalen Sättel, die entfernten Strahlen auseinander gehen würde. Aber Nein, die entfernten Lichtstrahlen bewegen sich in einem bestimmten zunächst die Richtung und die Schwankungen spiegeln eine fast perfekte Ebene.

Größe warmen und kalten Flecken, sowie deren Ausmaß deuten auf die Krümmung des Universums. Wir kamen zu dem Schluss, dass es perfekt flach

Der Einschränkungen im Zusammenhang mit den kosmischen Mikrowellen-hintergrund, und die großräumige Struktur des Universums in der Gesamtheit lässt sich folgern, dass wenn das Universum endlich und schließt auf sich selbst, es muss mindestens das 250-fache desjenigen Teils, den wir sehen. Denn wir Leben in drei Dimensionen, 250 multipliziert mit Radius bedeuten (250)³ Volumen, und das ist 15 Millionen mal mehr Platz. Und doch, egal wie groß diese Zahl auch scheinen mag, es ist nicht unendlich. Die untere Grenze des Universums wird mindestens 11 Billionen Lichtjahre in alle Richtungen, und das ist eine Menge, aber immer noch natürlich.

Und natürlich, wir haben Grund zur Annahme, dass das Universum viel mehr davon. Der Urknall könnte den Beginn eines beobachtbaren Universum, an die wir gewöhnt sind, aber nicht notwendigerweise bedeuten die Geburt der Raum-Zeit selbst. Vor dem Urknall das Universum erlebte eine Periode der kosmischen Inflation. Anstatt des ausgefüllten Materie und Strahlung im heißen Zustand, das Universum war ein anderer:

• gefüllt mit Energie, die in sich selbst Raum;
• wächst mit einer Konstanten exponentiellen rate;
• schuf einen neuen Raum so schnell, dass die kleinste physikalische Länge, Planck-Länge, war es möglich, Strecken bis zu einer Größe von derzeit beobachtbaren Universum nur 10^-32 Sekunden.

Inflation führt dazu, dass der Raum expandiert exponentiell, das kann sehr schnell dazu führen, dass jeder zuvor einen gekrümmten Raum wäre flach.

In unserer Region des Universums Inflation endete, es ist wahr. Aber es gibt drei Fragen, auf die wir keine Antwort wissen. Sie sind sehr wichtig, um zu bestimmen, wie groß das Universum tatsächlich unendlich ist oder nicht.

Wie groß war der Bereich des Universums nach der Inflation, in dem Sie geboren wurde der Urknall?

Blick auf unser Universum heute, auf eine gleichmäßige Nachleuchten des Urknalls, auf die Ebene des Universums und Fluktuationen auf, die haben sich durch das Universum auf allen Ebenen, können wir extrahieren einige Informationen. Wir bestimmen die Obere Grenze der energetischen Maßstäben, in denen verlief die Inflation; wir können erfahren, wie viel das Universum sollte es gehen durch die Inflation; wir lernen die untere Grenze dafür, wie lange musste weitergehen Inflation.

Aber die Tasche mit dem inflationären Universum, das uns hervorgebracht, kann noch viel mehr als das untere Limit! Er kann in die Hunderte, Millionen oder googol-mal mehr als wir sehen, oder sind wahrlich unendlich. Und doch, ohne die Möglichkeit zu beobachten, den größten Teil des Universums, wir haben nicht genug Informationen für die Entscheidungsfindung.

Verne, ob die Idee der «ewigen Inflation»?

Wenn wir davon ausgehen, dass die Inflation sollte der Quanten-Feld, das zu einem bestimmten Zeitpunkt in dieser Phase der exponentiellen Expansion gibt es eine Wahrscheinlichkeit, dass die Inflation enden wird, was zu einerEine große Explosion und die Wahrscheinlichkeit der Fortsetzung der Inflation mit der Schaffung von mehr Raum. Unsere Berechnungen führen uns zu dem unvermeidlichen Schluss: um die Inflation hat das Universum, das wir beobachten, muss Sie immer mehr Platz zu schaffen, in dem die Inflation wird sich fortsetzen, verglichen mit Bereichen, in denen die Inflation endete mit einem Großen Knall.

Obwohl unsere beobachtbaren Universums könnte es möglicherweise in Folge zum Ende der Inflation in unserer Region des Weltraums 13,8 Milliarden Jahren, bleiben Bereiche, in denen die Inflation geht weiter, wodurch immer mehr Raum, auch heute noch. Diese Idee ist bekannt als die ewige Inflation und in der Regel nimmt sich der Gemeinschaft der Physiker-Theoretiker. Aber wie groß dann muss das ganze ненаблюдаемая das Universum?

Wie lange dauerte die Inflation bis zum Ende des Urknall?

Wir sehen nur das beobachtbare Universum durch erzeugt nutzen dem Ende der Inflation und Urknall. Wir wissen, dass die Inflation verlaufen sollte mindestens innerhalb von 10^-32 Sekunden oder so, aber sicher konnte Sie lecken und länger. Aber wie viel länger? Sekunden? Jahren? Milliarden von Jahren? Die Ewigkeit? Immer ob das Universum war in der Lage, die Inflation? Ob bei der Inflation Anfang? Ob Sie aus dem vorherigen Zustand, der ewig gültig ist? Oder alle der Raum und die Zeit entstanden aus dem nichts eine bestimmte Zeit vor? Alles kann sein, und bei all diesen Varianten gibt es keine endgültige und nachprüfbare Antwort.

Soweit wir wissen, ist das Universum viel mehr den Teil, den wir sehen. Außerhalb des beobachteten uns erwarten viel mehr das Universum, ähnlich wie bei uns, mit den gleichen Gesetzen der Physik, die gleichen Konstanten, kosmischen Strukturen und die Chancen auf die Entstehung komplexen Lebens. Es muss andere «Blasen», in denen die Inflation endete, eine Vielzahl von Blasen, die in noch größeren Raum-Zeit, подвергающемся unendliche Inflation. Und doch, wie groß dieses Universum oder das Multiversum — auch sein mag, es kann nicht unendlich sein. Wahrscheinlich das Universum hat sein Ende, seine Ausdehnung, wenn auch spekulativ große.

Das einzige Problem ist, dass wir nicht genügend Informationen, um endlich diese Frage zu beantworten. Wir wissen nur, wie man Zugriff auf Informationen, die innerhalb unseres beobachtbaren Universums: in diesen 46 Milliarden Lichtjahre in alle Richtungen. Die Antwort auf die aufregende Frage kann uns codiert in das Universum, aber wir können einfach nicht rankommen. Noch nicht.