Pirms 13,8 miljardiem gadu Visums sākās ar karstu Lielo sprādzienu. Kopš tā laika tas ir paplašinājies un atdzisis līdz pat mūsdienām. No mūsu viedokļa mēs varam novērot Visumu 46 miljardu gadu rādiusā, pateicoties gaismas ātruma ierobežojumam un Visuma paplašināšanai. Un, lai arī šis attālums ir milzīgs, tas ir ierobežots. Bet tā ir tikai tā daļa, ko mēs redzam. Kas ir ārpus tā, un vai ir iespējams, ka tur ir bezgalība?
Ādams Stīvenss vēlas zināt:
Ko jūs domājat par Visuma bezgalību? Daudzi kosmologi man ir teikuši, ka Visuma bezgalība nav pierādīta. Kā to var pierādīt empīriski?
Pirmkārt, mēs varam uzzināt vairāk nekā to, ko mēs redzam 46 miljardu gaismas gadu laikā.
Jo tālāk mēs skatāmies jebkurā virzienā, jo tālāk mēs ieskatāmies laika dziļumā. Tuvākā galaktika, kas atrodas 2,5 miljonu gaismas gadu attālumā no mums, mums ir redzama tāpat kā pirms 2,5 miljoniem gadu, jo gaisma no turienes uz mūsu acīm pārvietojas no brīža, kad tā tiek izstarota. Tālākas galaktikas mums ir redzamas, kā tās bija pirms desmitiem miljonu, simtiem miljonu vai pat miljardiem gadu atpakaļ. Skatoties vēl tālāk, mēs esam redzējuši Visuma gaismu kopš tā jaunākajām dienām. Tātad, ja mēs skatāmies uz gaismu, ko izstaroja pirms 13,8 miljardiem gadu, Lielā sprādziena relikviju, mēs redzam relikta starojumu.
Svārstību modelis ir ārkārtīgi mulsinošs, ar atšķirīgu vidējo temperatūru dažādos leņķa mērogos. Tas arī šifrē milzīgu daudzumu informācijas par Visumu, ieskaitot pārsteidzošu faktu: cik mēs varam spriest, telpai nav izliekuma, tas ir, tā ir plakana. Ja telpai būtu pozitīvs izliekums, it kā mēs dzīvotu uz četrdimensiju sfēras virsmas, mēs redzētu tālu gaismas staru saplūšanu. Ja tam būtu negatīvs izliekums, piemēram, uz četrdimensiju seglu virsmas, mēs redzētu tālu gaismas starus. Tā vietā gaismas stari pārvietojas tāpat kā viņi, un svārstības stāsta par ideālu plakni.
No datu kopuma par relikta starojumu un liela mēroga Visuma struktūrām (pieejama, izpētot baronu akustiskās svārstības), mēs varam secināt, ka, ja Visums ir ierobežots un noslēgts uz sevi, tam jābūt vismaz 250 reizes lielākam par to, ko mēs varam redzēt. Tā kā mēs dzīvojam trīs dimensijās, rādiusa palielinājums 250 reizes nozīmē apjoma palielināšanos 250 ^ 3 reizes vai 15 miljonus reizes vairāk vietas. Bet tas joprojām nav bezgalīgs apjoms. Minimālais Visuma lieluma aprēķins ir 11 triljoni gaismas gadu visos virzienos, kas ir šausmīgi daudz, bet tomēr nav bezgalīgs.
Ir iemesls uzskatīt, ka tas ir vēl lielāks. Karstais lielais sprādziens var atzīmēt novērojamā Visuma sākumu, bet ne telpas un laika dzimšanu. Pirms lielā sprādziena Visums piedzīvoja kosmiskās inflācijas periodu. Tā vietā, lai piepildītos ar matēriju un radiāciju un būtu karsts, Visums bija:
Reklāmas video:
• bija piepildīts ar enerģiju, kas raksturīga pašai telpai,
• paplašināts ar eksponenciālu ātrumu, • tik ātri izveidoja jaunu telpu, ka mazākais fiziskais izmērs, Planka garums, izstiepās līdz Visuma lielumam, ko šodien novēro ik pēc 10–32 s.
Mūsu Visuma reģionā inflācija patiešām ir beigusies. Bet ir vairāki jautājumi, uz kuriem atbildes mēs nezinām, kuriem ir milzīga ietekme uz Visuma lielumu un tā galīgumu vai bezgalību.
1) Cik liels bija Visuma posms pēc inflācijas, kas izraisīja mūsu karsto Lielo sprādzienu? Novērojot šodienas Visumu un Lielā sprādziena pēcspīduma viendabīgumu, Visuma tuvumu plaknei, svārstības, kas stiepjas pa Visumu visos mērogos utt., Utt., Mēs varam iemācīties daudz. Mēs varam aprēķināt enerģijas skalas augšējo robežu, kurā notika inflācija, cik daudz inflācijas ir palielinājis Visumu, cik zemu - inflācijas ilguma robežu. Bet šī paplašināmā Visuma kabata, no kuras cēlās mūsu daļa, varēja ļoti pārsniegt zemāko robežu! Tas var būt simtiem, miljonu, googolu reižu lielāks nekā tas, ko mēs varam novērot - vai arī būt patiesi bezgalīgs. Bez iespējas novērot vairāk, nekā mums šobrīd ir pieejams, mēs nesaņemsim pietiekami daudz informācijas, lai atbildētu uz šo jautājumu.
2) Vai ideja par “mūžīgo inflāciju” ir pareiza? Ja ņem vērā iespēju, ka inflācija ir kvantu lauks, tad jebkurā eksponenciālās paplašināšanās brīdī pastāv iespēja, ka inflācija beigsies, izraisot Lielo sprādzienu, un varbūtība, ka inflācija turpināsies, radot vairāk vietas. Šādi aprēķini mums ir pieejami (noteiktu pieņēmumu ietvaros), un tie vedina uz secinājumu: ja pirms novērojamā Visuma izveidošanas mums ir nepieciešama pietiekama inflācija, tad inflācija vienmēr radīs vēl vairāk vietas, kas turpinās paplašināties, atšķirībā no sekcijām, kur tā beigsies un būs Lielais sprādziens. Un, kaut arī mūsu novērojamais Visums varēja parādīties pēc inflācijas beigām mūsu reģionā pirms 13,8 miljardiem gadu, ir reģioni, kur inflācija turpinās - un rada arvien vairāk vietas,un rada arvien vairāk Big Bangs - līdz šai dienai. Šī ideja ir pazīstama kā mūžīgā inflācija, un fiziskajā sabiedrībā tā ir vispārpieņemta. Tātad, cik liels šodien ir viss nenovērojamais Visums?
3) Cik ilgi inflācija ilga, pirms tā beidzās un notika lielais sprādziens? Mums ir pieeja tikai visumam, ko rada inflācijas beigas un mūsu karstais Lielais sprādziens. Mēs zinām, ka inflācijai vajadzēja turpināties vismaz 10–32 s, bet, visticamāk, tā turpinājās ilgāk. Bet cik daudz? Sekundēs? Gados? Miljardiem gadu? Bezgalīgi? Vai Visums vienmēr ir bijis pakļauts inflācijai? Vai sākās inflācija? Vai tas izrietēja no iepriekšējā stāvokļa, kas ilga mūžīgi? Vai varbūt telpa un laiks radās no nekā pirms neilga laika? Ir daudz iespēju, taču atbildi šobrīd nevar pārbaudīt.
Balstoties uz mūsu labākajiem novērojumiem, mēs zinām, ka Visums ir daudz lielāks nekā novērojamā daļa. Mums ir aizdomas, ka vēl vairāk Visuma izplatās ārpus šīm robežām, tāpat kā mūsējie, ar tiem pašiem fizikas likumiem, struktūru tipiem (zvaigznes, galaktikas, kopas, pavedieni, tukšumi utt.) Un ar vienādām kompleksa iespējām dzīve. Burbulim, kurā inflācija ir beigusies, jābūt ierobežotam, un lielākajā, paplašinošajā telpas laikā jāietver eksponenciāli milzīgs šādu burbuļu skaits. Bet, pat ja viss Visums jeb Multiverse ir tik neticami milzīgs, tas var nebūt bezgalīgs. Faktiski, ja inflācija neturpinājās bezgalīgi, Visumam jābūt ierobežotam.
Bet lielākā problēma ir tā, ka mums ir pieeja tikai informācijai, kas atrodas Visuma novērojamajā daļā šajos 46 miljardos gaismas gadu visos virzienos. Atbildi uz lielāko jautājumu - vai Visums ir ierobežots vai bezgalīgs - Visumā var iekodēt, taču mēs nevaram piekļūt pietiekami lielai tā daļai, lai to zinātu. Kamēr mēs neatrisināsim šo jautājumu vai nedomāsim par gudru veidu, kā paplašināt fizikas iespējas, tas viss notiks iespēju jomā.