Как Вселенная может быть бесконечной?

Я имею в виду, что даже если оно способно расширяться, если все возникло в результате большого взрыва, как это пространство может стать бесконечным за конечное время — возраст Вселенной.

В стандартной ΛCDM -модели Большого взрыва Вселенная бесконечна и всегда была таковой. Сингулярность Большого Взрыва произошла повсюду , в том смысле, что достаточно давно во времени плотность расходится до бесконечности в любом месте.

Но это всего лишь частная модель — она предполагает, что Вселенная пространственно плоская, глобально однородная и изотропная. Существуют расширенные модели, в которых она не совсем плоская и поэтому может быть конечной, даже если она по-прежнему однородна и изотропна (если кривизна хоть немного положительна). И, конечно же, мы на самом деле не знаем , является ли оно однородным и изотропным в масштабах гораздо больших, чем мы видим на самом деле. Некоторые инфляционные модели предполагают, что это не так.

Для пояснения: в модели ΛCDM предполагается пространственно плоское решение FLRW общей теории относительности, в котором пространство является евклидовым$3$-пространство Евклидово$3$-пространство является единственным плоским однородным и изотропным$3$-многообразие, поэтому нет способа сделать его конечным, не нарушая хотя бы одного из этих предположений моделирования (например, плоский тор может иметь такую ​​же форму для метрики, но не будет глобально изотропным).

Я думаю, что источником путаницы между двумя концепциями — сингулярностью Большого взрыва и бесконечной вселенной — является неправильное представление о том, что вселенная изначально начиналась как конечное пространство. Это заблуждение легко возникает из-за аналогий с использованием современной логики и чисел, которые не применялись в ранней Вселенной. Например, я слышал, что вскоре после Большого взрыва вся наблюдаемая Вселенная была размером с грейпфрут, но в этом объяснении не упоминается, что грейпфруты тогда были намного больше.

Проблема в том, что пространство — это место, где мы можем измерить, насколько велико что-то, но пространство расширяется, поэтому то, что сейчас находится на определенном расстоянии, давным-давно было намного ближе, даже если ни один из объектов не двигался в обычном смысле. В качестве аналогии, чтобы проиллюстрировать эффект:

Мы с тобой стоим на нелепо большом сдутом воздушном шаре. Вы кладете метровую палку, делаете отметки на каждом конце воздушного шара, и каждый из нас стоит на одной отметке, и теперь расстояние между ними составляет метр. Затем я включаю насос и начинаю надувать шарик. По мере того, как воздушный шар надувается, поверхность растягивается, и кажется, что мы с вами удаляемся друг от друга, хотя мы и не «движемся» (например, не удаляемся друг от друга): теперь у нас есть противоречивые наборы информации для рассмотрения; Судя по отметкам на поверхности шара, нас разделяет еще один метр, но судя по измерительной линейке в руке (которая не расширяется) расстояние больше.

Обратите внимание: хотя я назвал воздушный шар «нелепо большим», он мог бы быть бесконечно большим и по-прежнему вести себя так же. Я указываю на это, потому что я видел в комментариях к другим ответам, что вы не понимаете, как пространство может быть одновременно бесконечным и расширяющимся - если оно расширяется, то оно должно было быть ранее конечным. Это неверно: на самом деле, поскольку бесконечность есть качество неограниченности, бесконечно большое всегда может стать больше, потому что по определению нет верхней границы его размера.

Заметьте также, что если бы вы записали предыдущую аналогию в обратном порядке, то оказалось бы, что пространство сжимается так, что расстояние в несколько метров между нами со временем сокращается до одного метра. Если вы продолжите сжимать вселенную таким образом, в конечном итоге окажется, что нетрасстояние между нами. И если вы примените это к сценарию, где есть люди, бесконечно распределенные по воздушному шару, все они будут приближаться друг к другу по мере того, как воздушный шар сдувается, до тех пор, пока расстояние между любыми двумя людьми не станет равным нулю... у человека есть размер. Однако энергия и пространство не имеют размера, поэтому в момент Большого взрыва пространство все еще было бесконечным (поскольку бесконечное/неограниченное пространство не может сжиматься, чтобы стать конечным/ограниченным), но расстояние между любыми двумя точками в пространстве было равно нулю. .

Итак, если бы вы могли вернуться в прошлое, к Большому взрыву, вы бы увидели бесконечный океан энергии, поскольку вся энергия была «плечом к плечу» (бесконечно плотная), но она быстро расширяется (и, следовательно, охлаждается) до точки что могут образовываться основные частицы, затем материя и молекулы. Конечно, поскольку ваш размер будет зависеть от метрики пространства, это не обязательно будет выглядеть так, будто пространство расширяется, а будет просто остывать энергия и материя. На самом деле мы до сих пор видим в этом эффект пространственного расширения в красном смещении света от далеких источников: свет «остывает» или теряет энергию по пути, потому что он растягивается в своем путешествии в пространстве.

Известно, что Вселенная, которую мы можем видеть в наши телескопы, меньше всей Вселенной. Поскольку мы не можем видеть то, что находится за пределами видимости, мы не можем определить, бесконечна Вселенная или конечна.

«Как» Вселенная может быть бесконечной? Итак, я делаю вывод, что должна существовать своего рода «процедура», чтобы сделать его бесконечным.

Пространство может существовать само по себе, ничего не имея. Вакуум, межгалактическое пространство, огромные пустоты, видимые на крупномасштабных картах структуры, являются примерами.

Это означает, что независимо от того, насколько расширяется Вселенная, пространство не может распадаться на части, как атомы. Можно сказать, что у него нет модуля упругости. Можно использовать это как основную предпосылку для объяснения того, как может существовать бесконечная вселенная.

С другой стороны, теории космической топологии хорошо согласуются с предсказаниями о том, что плотность материи нашей Вселенной очень близка к 1, что указывает на вечное расширение Вселенной. (см. http://www.scholarpedia.org/article/Cosmic_Topology#fabre:2013 )

Оно не может быть бесконечным в конечное время, потому что время — это пространство, а время более или менее одно и то же. Они составляют одну сущность, называемую пространством-временем.

Было бы круто, если бы Хаббл увидел указатель с надписью: «Пожалуйста, не выходите за пределы этой точки, это край Вселенной». возможно, даже стена или балюстрада.

Как Вселенная может быть бесконечной? бесконечный размер, бесконечный возраст, бесконечно малые квантовые конструкции? Основная проблема бесконечности заключается в том, что она не поддается человеческому пониманию.

Сферические и круговые уравнения пронизывают Вселенную: звезды, реликтовое излучение, орбиты планет и лун, атомы, фотоны, числа Пи — все они могут использовать уравнения синуса-косинуса. Вращения бесконечны. Пи и синус-косинус бесконечны.

Если космос состоит из бесконечных математических функций, почему он не может быть бесконечным?

Сколько углов у пространства? бесконечность. как долго галактика вращается? вечность. Круги углового момента продолжаются бесконечно. вращения бесконечны.

Почему существует пространственный предел бесконечно большого или бесконечно малого пространства? Потому что это не поддается человеческому пониманию? это не достаточно веская причина.

Все в известной вселенной зависит от математических принципов, которые бесконечны, числа бесконечны, углы бесконечны, обычно синусно-косинусные, линейные, круглые и сферические объекты имеют бесконечные повороты.

Множество Мандельброта бесконечно. Это гораздо более простое уравнение, чем объекты Вселенной, и оно бесконечно. Итак, я бы посоветовал вам изучить Мандельброта и спросить себя: как он может быть бесконечным? Тогда у вас будет некоторое преимущество, чтобы применить это исследование к объектам вселенной.

Есть любопытная вещь, которая связывает бесконечно большие и малые объекты во Вселенной: сингулярности черных дыр почти полностью состоят из синусно-косинусных математических описаний, но они удерживают в пространстве миллионы солнц атомов размером с денежную монету или компакт-диск. или нанометр, все внутри синусно-косинусного диска, который представляет собой круглое явление, весящее миллиарды звезд. Если солнца могут поместиться в баскетбольные мячи и, возможно, в атомы, как мы вообще можем судить о том, что велико, а что мало? Если очень большие вещи перерождаются в очень маленькие и снова вырастают в очень большие, это похоже на круг жизни, и это означает, что вы являетесь центром вселенной, что является хорошим чувством. Атомы и Звезды не имеют значения по сравнению с вами.