Физики оценили Вселенную как плоскую и бесконечную, но я не могу понять, что это на самом деле означает. Прежде всего, что имеют в виду, когда говорят, что вселенная бесконечна, имеют ли они в виду, что пространство безгранично? Или они имеют в виду, что пространство в настоящее время ограничено и расширяется навсегда (поэтому границы раздвигаются все дальше)? А если пространство безгранично, то как оно расширяется, как может увеличиваться бесконечность? Наконец, плоская Вселенная также может быть ограничена, если, например, она имеет торическую форму с нулевой кривизной, может ли это быть возможной формой Вселенной?
Что меня также смущает, так это то, что с начала времен Вселенная имела очень маленький размер, но как она стала бесконечно большой за конечное время?
Прежде всего, что имеют в виду, когда говорят, что вселенная бесконечна, имеют ли они в виду, что пространство безгранично?
Нет, они имеют в виду, что он не закрыт. По аналогии представьте себе бесконечную евклидову плоскость как открытую вселенную и поверхность сферы как замкнутую вселенную. Обычно мы даже не пытаемся построить общую теорию относительности на пространстве-времени, имеющем границу в смысле края, подобного краю листа бумаги.
А если пространство безгранично, то как оно расширяется, как может увеличиваться бесконечность?
Проверьте отель Гильберта: https://en.wikipedia.org/wiki/Hilbert%27s_paradox_of_the_Grand_Hotel
Наконец, плоская Вселенная также может быть ограничена, если, например, она имеет торическую форму с нулевой кривизной, может ли это быть возможной формой Вселенной?
Здесь вы, кажется, используете «ограниченный» в другом смысле. Тор не имеет границы. Да, теоретически Вселенная может иметь топологию тора. Но до сих пор никто не видел никаких доказательств того, что Вселенная имеет нетривиальную топологию.
Что-то бесконечное и расширяющееся на первый взгляд кажется трудным для примирения; когда расширяется конечный объект, такой как воздушный шар, мы быстро определяем, что он расширяется, потому что его граница, то есть поверхность воздушного шара, расширяется.
Когда объект бесконечен, границ нет, поэтому такая характеристика не годится.
Однако, если мы отметим две точки на поверхности шара, мы увидим, что когда шар расширяется, расстояние между двумя метками также увеличивается. Мы можем принять это как определение в случае бесконечного объекта; то есть бесконечный объект, как, например, бесконечная плоскость, расширяется, когда между любыми двумя точками увеличивается расстояние между ними.
Логика подсказывает мне, что бесконечная вселенная не может расширяться. Вопрос возникает потому, что, поскольку наша перспектива находится вблизи Земли, все на расстоянии кажется смещенным в красную сторону и, таким образом, кажется, что оно удаляется, подтверждая концепцию расширяющейся Вселенной. Однако, учитывая бесконечную вселенную с несколькими аренами Большого взрыва, тогда с точки зрения любой данной арены Большого взрыва все наблюдаемое будет казаться удаляющимся. В любой момент времени в бесконечном пространстве может существовать потенциально бесконечное количество таких арен, но изнутри арены вопрос заключается в том, как далеко вы можете видеть. Наблюдаемая арена — всего лишь крошечный сегмент в большей вселенной за ее пределами, и конечная скорость света и продолжительность жизни арены Большого взрыва в совокупности скрывают от нашего взгляда отдаленные арены. В целом,
DrLRX
Джек