13.8 bilion tahun yang lalu, alam semesta bermula dengan Big Bang yang panas. Sejak itu, ia berkembang dan menyejuk, hingga sekarang. Dari sudut pandangan kita, kita dapat melihat Alam Semesta dalam radius 46 bilion tahun, berkat keterbatasan kelajuan cahaya dan pengembangan Alam Semesta. Dan walaupun jarak ini sangat besar, jaraknya terbatas. Tetapi ini hanya bahagian yang kita lihat. Apa yang ada di luarnya, dan mungkinkah ada tak terhingga?
Adam Stevens ingin mengetahui:
Apa pendapat anda mengenai infiniti alam semesta? Banyak ahli kosmologi telah memberitahu saya bahawa keabadian alam semesta belum terbukti. Bagaimana ini dapat dibuktikan secara empirikal?
Pertama, kita dapat belajar lebih banyak daripada apa yang kita lihat dalam masa 46 bilion tahun cahaya.
Semakin jauh kita melihat ke arah mana pun, semakin jauh kita melihat kedalaman waktu. Galaksi terdekat, terletak 2.5 juta tahun cahaya dari kita, dapat dilihat oleh kita seperti 2.5 juta tahun yang lalu, kerana cahaya bergerak dari sana ke mata kita sejak ia dipancarkan. Galaksi yang lebih jauh dapat dilihat oleh kita kerana berpuluh juta, ratusan juta atau bahkan berbilion tahun yang lalu. Melihat lebih jauh lagi, kita telah melihat cahaya alam semesta sejak zaman muda. Oleh itu, jika kita melihat cahaya yang dipancarkan 13.8 bilion tahun yang lalu, peninggalan Big Bang, kita akan melihat sinaran peninggalan.
Corak turun naik sangat membingungkan, dengan suhu min yang berbeza pada skala sudut yang berbeza. Ini juga menyulitkan sejumlah besar maklumat mengenai Alam Semesta, termasuk fakta yang luar biasa: sejauh yang kita dapat menilai, ruang tidak mempunyai kelengkungan, iaitu, ia rata. Sekiranya ruang mempunyai kelengkungan positif, seolah-olah kita hidup di permukaan sfera empat dimensi, kita akan melihat penumpuan sinar cahaya yang jauh. Sekiranya ia mempunyai kelengkungan negatif, seperti pada permukaan pelana empat dimensi, kita akan melihat sinar cahaya jauh menyimpang. Sebaliknya, sinar cahaya bergerak seperti yang mereka lakukan, dan turun naik memberitahu kita tentang satah yang ideal.
Dari sekumpulan data mengenai radiasi relik dan struktur berskala besar di Alam Semesta (dapat diakses melalui kajian osilasi akustik baryon), kita dapat menyimpulkan bahawa jika Alam Semesta ini terbatas dan ditutup sendiri, ia mesti sekurang-kurangnya 250 kali lebih besar daripada yang dapat kita lihat. Oleh kerana kita hidup dalam tiga dimensi, peningkatan radius 250 kali bermaksud peningkatan jumlah 250 ^ 3 kali, atau 15 juta kali lebih banyak ruang. Tetapi ini masih bukan jumlah yang tidak terhingga. Anggaran minimum untuk ukuran alam semesta adalah 11 trilion tahun cahaya ke semua arah, yang sangat banyak, tetapi masih tidak terbatas.
Ada sebab untuk mempercayai bahawa ia lebih besar. Big Bang yang panas mungkin menandakan permulaan alam semesta yang dapat dilihat, tetapi bukan kelahiran ruang dan masa. Sebelum Big Bang, alam semesta mengalami masa inflasi kosmik. Daripada dipenuhi dengan bahan dan radiasi dan menjadi panas, alam semesta adalah:
Video promosi:
• dipenuhi dengan tenaga yang wujud di ruang itu sendiri, • berkembang pada kadar eksponen, • mencipta ruang baru dengan cepat sehingga ukuran fizikal terkecil, panjang Planck, membentang ke ukuran Alam Semesta yang diperhatikan hari ini setiap 10 ^ -32 s.
Di wilayah Alam Semesta kita, inflasi benar-benar berakhir. Tetapi ada beberapa pertanyaan, jawaban yang tidak kita ketahui, yang memberi kesan besar terhadap ukuran alam semesta dan kehalusan atau tak terbatasnya.
1) Berapa ukuran bahagian Alam Semesta setelah inflasi yang menimbulkan Big Bang kita yang panas? Dengan memerhatikan Alam Semesta hari ini dan keseragaman kejadian Big Bang, kedekatan Alam Semesta dengan satah, turun naik di seluruh Alam Semesta pada semua skala, dan lain-lain, dll., Kita dapat belajar banyak. Kita dapat mengira had atas skala tenaga di mana inflasi berlaku, berapa inflasi telah meningkatkan alam semesta, had yang lebih rendah pada jangka masa inflasi. Tetapi poket Alam Semesta yang berkembang, dari mana bahagian kita berasal, boleh melebihi had yang lebih rendah! Ia boleh beratus-ratus, berjuta-juta, googol kali lebih besar daripada yang dapat kita perhatikan - atau benar-benar tidak terhingga. Tanpa kemampuan untuk memerhatikan lebih banyak daripada yang ada pada kita sekarang, kita tidak akan mendapat cukup maklumat untuk menjawab soalan ini.
2) Adakah idea "inflasi kekal" betul? Sekiranya anda mempertimbangkan kemungkinan bahawa inflasi adalah medan kuantum, maka pada titik pengembangan eksponensial, ada kemungkinan inflasi akan berakhir, yang mengarah ke Big Bang, dan kemungkinan inflasi akan berlanjutan, menciptakan lebih banyak ruang. Pengiraan seperti itu tersedia untuk kita (dalam kerangka andaian tertentu), dan ia membawa kepada kesimpulan: jika kita memerlukan inflasi yang cukup sebelum penciptaan alam semesta yang dapat dilihat, maka inflasi akan selalu membuat lebih banyak ruang yang akan terus berkembang, tidak seperti bahagian di mana ia akan berakhir dan akan berlaku Big Bang. Dan walaupun Alam Semesta kita yang dapat dilihat dapat muncul setelah berakhirnya inflasi di wilayah kita 13.8 bilion tahun yang lalu, ada wilayah di mana inflasi terus berlanjut - dan menciptakan lebih banyak ruang,dan menghasilkan semakin banyak Big Bangs - hingga ke hari ini. Idea ini dikenali sebagai inflasi abadi, dan secara umum diterima dalam komuniti fizikal. Oleh itu, seberapa besar keseluruhan alam semesta yang tidak dapat diperhatikan hari ini?
3) Berapa lama berlakunya inflasi sebelum berakhir dan Big Bang berlaku? Kita hanya mempunyai akses ke Alam Semesta yang diciptakan oleh akhir inflasi dan Big Bang yang panas. Kami tahu bahawa inflasi seharusnya berterusan sekurang-kurangnya 10 ^ -32 s, tetapi kemungkinan besar ia berlanjutan lebih lama. Tetapi berapa banyak? Detik? Tahun? Berbilion tahun? Tidak terhingga? Adakah alam semesta selalu mengalami inflasi? Adakah inflasi bermula? Adakah ia berlaku dari keadaan sebelumnya yang kekal selamanya? Atau mungkin ruang dan waktu muncul dari masa yang terhad? Ada banyak kemungkinan, tetapi jawapannya tidak dapat disahkan buat masa ini.
Berdasarkan pemerhatian terbaik kami, kita tahu bahawa alam semesta jauh lebih besar daripada bahagian yang dapat dilihat. Kami mengesyaki bahawa lebih banyak lagi Alam Semesta menyebar melampaui had ini, sama seperti yang kita miliki, dengan undang-undang fizik yang sama, jenis struktur (bintang, galaksi, kelompok, filamen, ruang kosong, dll.), Dan dengan kemungkinan kompleks yang sama sebuah kehidupan. Gelembung di mana inflasi telah berakhir mestilah terbatas, dan ruang-waktu yang semakin besar perlu mengandungi sejumlah besar gelembung seperti itu. Tetapi, walaupun seluruh Alam Semesta ini, atau Multiverse, sangat besar, ia mungkin tidak terbatas. Hakikatnya, jika inflasi tidak bertahan lama, alam semesta pasti terbatas.
Tetapi masalah terbesar adalah kita hanya mempunyai akses ke maklumat yang terdapat di bahagian Alam Semesta yang dapat dilihat, dalam 46 miliar tahun cahaya ini ke semua arah. Jawapan kepada soalan terbesar - sama ada alam semesta itu terbatas atau tidak terbatas - dapat dikodkan di alam semesta, tetapi kita tidak dapat mengakses sebahagian besar daripadanya untuk mengetahui. Sehingga kita sama ada menyelesaikan masalah ini, atau mencari cara yang bijak untuk memperluas kemungkinan fizik, semua ini akan berada di alam kemungkinan.
