Есть один вопрос, который при встрече люди обязательно задают друг другу. Снова и снова: бесконечна ли наша Вселенная?
На этот вопрос можно ответить быстро, пытаясь скрыть накопившуюся от него усталость в печальных глазах. И ответить просто: никто не знает, бесконечна ли Вселенная или нет.
И все же, друзья мои, стоит немного поразмышлять об этом немного подробнее. О том, что ответ на вопрос, озвученный в заголовке этой статьи зависит от того, какую форму имеет Вселенная. И все сразу становится сложнее, чем простое представление обыкновенной бесконечности.
Вселенная, в которой мы живем, имеет три пространственных измерения (давайте пока проигнорируем различные теории струн с большим количеством измерений и всякое такое). Мы можем очень легко представить разнообразные геометрические фигуры, существующие в трехмерном пространстве. А вот форму, которую может принять само трехмерное пространство, непосредственно представить весьма затруднительно. Здесь нужно работать с аналогиями.
Бесконечна ли наша Вселенная? И как именно?
В принципе, речь в данном случае идет только о трех различных формах. Вселенная может быть изогнута положительно, изогнута отрицательно или быть вообще не искривлена. Как можно себе это представить? Возьмем в качестве примера Землю. Поверхность нашей планеты имеет положительную кривизну. Одним из свойств такой поверхности является ее бесконечность. Вы можете ходить по Земле сколько угодно долго. И никогда не встретите «конец». Хотя поверхность Земли не бесконечна, она все же безгранична. Однако поверхность Земли двумерна. Чтобы сравнить это со Вселенной, нам пришлось бы представить четырехмерную сферу, поверхность которой была бы трехмерным пространством с искривленной поверхностью. Однако мы не можем себе этого представить. Тем не менее, здесь также применимо правило: если Вселенная имеет положительную кривизну, то у нее тоже никогда не будет конца. Однако через очень и очень долгий интервал времени Вы вернетесь в исходную точку. Точно так же, как самолет может легко облететь вокруг планеты и приземлиться в аэропорту вылета.
Аналогией Вселенной без кривизны является лист бумаги, поверхность которого идеально плоская. Однако если Вселенная состоит из трехмерного плоского пространства, то она не заканчивается в какой-то точке, как в случае с обычным листом бумаги. Тогда она является бесконечно большой. И можно было бы путешествовать в любом направлении в течение любого промежутка времени, никогда не возвращаясь в исходную точку.
Вселенную с отрицательной кривизной тоже сложно представить. Аналогией может быть форма, похожая седло для верховой езды. И в такой Вселенной тоже можно путешествовать сколько угодно долго, никогда не возвращаясь в одно и то же место.
Вселенная плоская
Мы еще не знаем, какую форму на самом деле имеет Вселенная. Однако все сделанные до сих пор наблюдения и измерения указывают на то, что она плоская. То есть не имеет никакой кривизны. А потому она бесконечно большая.
Этот вывод может показаться весьма странным, потому что 13,8 миллиарда лет назад произошел Большой взрыв. Если все началось в одной точке конечное время назад, и с тех пор расширяется, как возможно, что Вселенная бесконечно протяженная и плоская? Разве она не должна быть «сферой», т.е. иметь положительную кривизну?
Представьте себе (если можете) бесконечно большой резиновый лист. Только посмотрите, посмотрите что с ним происходит! Он расширится и удвоится в размерах! Каким же он стал теперь? Он стал в два раза больше. Но все равно остался бесконечно большим! То же самое произойдет, если мы сожмем его. Чтобы мы с ним не делали, он всегда останется бесконечно большим. Точно также происходит и со Вселенной. Она сразу стала бесконечной. И всегда будет бесконечной. Она стала такой сразу после Большого Взрыва!
При Большом Взрыве бесконечная Вселенная начала расширяться. И именно поэтому сегодня все галактики удаляются друг от друга. Но в данном случае Большой взрыв произошел не в одной точке. На самом деле он произошел ПОВСЮДУ ОДНОВРЕМЕННО в бесконечном пространстве! И с тех пор это пространство расширяется, и все объекты в нем удаляются друг от друга. Но Вселенная от этого не становится больше. Потому что она была и всегда будет бесконечно большой…