Har Universum En Kant?

{h1}

Universum har ingen kant. Och även om det gjorde, kan du aldrig åka dit eftersom det expanderar så fort att de längsta delarna är oåtkomliga.

Vetenskapsmän vet nu att universum expanderar, i en ständigt ökande takt. Så om det är ballong, vad växer det till? Med andra ord, vad ligger bortom det kända universum?

Att definiera detta "bortom universum" skulle innebära att universum har en kant. Och det är där saker blir svåra, för att vetenskapsmän inte är säkra på om ett sådant avbrott finns.

Svaret beror på hur man ser frågan.

Rysare

En form av frågan frågar, "Kan du gå någonstans så att du kan se" bortom "universum," hur man kan ligga utanför en klippkant eller titta ut ett fönster för att se utsidan av en byggnad? Svaret på det frågan är "förmodligen inte".

En anledning inbegriper den "kosmologiska principen", säger Robert McNees, professor i fysik vid Loyola University Chicago. Den kosmologiska principen säger att fördelningen av materia i vilken del av universum som helst ser ungefär densamma som i någon annan del, oavsett vilken riktning du ser ut i; I forskarnas mening är universum isotropiskt.

Den kosmologiska principen är delvis en följd av tanken att fysikens lagar är desamma överallt. "Det finns massor av lokal variation - stjärnor, galaxer, kluster, etc. - men i genomsnitt över stora bitar av utrymme, ingen plats är verkligen så annorlunda än någon annanstans", berättade McNees WordsSideKick.com i ett mail

Implikationen är dock att det inte finns någon "kant"; Det finns ingen plats att gå där universum bara slutar och man kan se i någon riktning och se vad som är bortom det.

En analogi som ofta används för att beskriva detta härdiga universum är ytan av en ballong. En myr på en sådan yta kan gå i vilken riktning som helst och det skulle se ut som om ytan var "obegränsad" - det vill säga myran skulle komma tillbaka till var den började men det skulle inte vara något slut på resan. Så även om ytan på en ballong är ett ändligt antal fyrkantiga enheter, finns det ingen kant på den, ingen gräns (eftersom du kan gå för evigt i någon riktning). Dessutom finns det inget "center", så det finns ingen föredragen punkt på ballongens sfäriska yta.

Universum är en tredimensionell version av ballongens hud.

Ballong universum

Men hur kan universum expandera om det inte finns någon kant eller kant på den?

Med hjälp av ballonganalogen igen, om man skulle lägga till mer luft i ballongen, skulle myran observera andra saker på ballongens yta längre bort. Och ju större avståndet mellan myran och ett visst objekt, desto snabbare kommer objektet att minska. Men oavsett var myran skitrade, var den hastighet som dessa föremål återföll på, följ de samma relationerna. Om myran kom upp med en ekvation som beskriver hur snabbt de främsta föremålen återföll, skulle det fungera på samma sätt som helst på ballongens yta.

Ballonger, när de blåses upp, expanderar emellertid i ett tredimensionellt utrymme. Problemet är att detta inte gäller universum. Enligt definition innehåller universum allt, så det finns ingen "utanför". Fysiker Stephen Hawking har ofta sagt att hela frågan inte har någon mening, för om universum kom från ingenting och förde allt till existens, frågar du vad som ligger bortom universum som att fråga vad som ligger norr om nordpolen. [The Big Bang till civilisation: 10 Amazing Origin Events]

Dr Katie Mack, en teoretisk astrofysiker vid University of Melbourne i Australien, berättade för WordsSideKick.com att det kan vara mer användbart att tänka på universum som att bli mindre tät, snarare än att expandera. Det betyder att koncentrationen av materia i universum minskar när universum expanderar, sa hon.

Det beror på att galaxerna inte rör sig från varandra genom rymden - det är själva rymden som blir större. Så några utlänningar i de galaxer som människor ser skulle alla komma till samma slutsats som jordbrukare gör: Allting flyttar sig i alla riktningar, och den lokala galaxen ligger i vila.

Eftersom rymden växer är det möjligt för galaxerna att verka som om de rör sig snabbare än ljus utan att bryta relativitet - vilket säger att ingenting kan gå snabbare än ljus i vakuum. Det observerbara universets faktiska storlek är 46 miljarder ljusår i vilken riktning som helst, trots att universum började för 13,8 miljarder år sedan, sade Mack. Men det ställer fortfarande gränsen för universums storlek som människor kan se, kallade det observerbara universum. Någonting utanför den radiusen på 46 miljarder ljusår är inte synlig för jordklotet, och det kommer aldrig att bli. Det beror på att avstånden mellan föremål i universum blir större med en hastighet som är snabbare än ljusstrålarna kan komma till jorden.

Och dessutom har expansionsgraden inte varit enhetlig. Under en kort del av en sekund efter Big Bang var det en period av accelererad expansion som kallades inflation, under vilken universum växte i mycket snabbare takt än det växer nu. Hela rymdområden kommer aldrig att observeras från jorden av den anledningen. Mack noterade att antagandet att inflationen inträffade är universum faktiskt 1023 gånger större än de 46 miljarder ljusåren människor kan se. Så om det finns en kanten till universum så är det så långt Earthlings kan inte se det och aldrig vilja. [Big Bang, deflaterad? Universum kan ha haft ingen början]

Ett oändligt utrymme?

Det är emellertid fråga om huruvida universum är oändligt i rymden till att börja med, vilket Mack sade är fortfarande en öppen fråga. Eller, universum kan vikla sig omkring sig i en högre dimension på samma sätt som en sfärs 2D-yta slingrar sig i tre dimensioner, sa hon.

En ytterligare faktor är huruvida universum dyka upp i intet alls, via små fluktuationer i vakuum eller, som Hawking och James Hartle föreslog, tid och rymd blir utbytbara nära början. Om någon är fallet, frågar du vad som kom före universum och vad som ligger utanför det gör ingen mening.

Mack sa att det finns pågående försök att lösa frågan om universum är som en sfär och böjer sig tillbaka på sig så att om du reser i en riktning kommer du så småningom tillbaka till din utgångspunkt.

"Vi letar efter upprepade fläckar på himlen", sa hon. "Det är vad folk letar efter när man söker bevis för att universum är begränsat. Vårt utrymme kan vara ett 3D-utrymme inbäddat i ett fyrdimensionellt utrymme." (Universum har fyra dimensioner som människor interagerar med, tre av rymden och en tid, men detta skulle innebära en ytterligare, fjärde rumslig dimension.)

Om astronomer hittade två ställen på motsatta sidor av himlen som var exakt samma, skulle det vara en stark indikation på att universum är krökt på det sättet. Det finns dock inga garantier. Medan vissa kosmologiska teorier som strängteori ställer högre dimensioner, skulle de flesta av dessa "rullas upp" och små, medan ett krökt universums "extra" rymddimension skulle behöva vara stor.

Allt detta betyder att om det finns ett slut på universum kan människor kanske aldrig se det och det finns den verkliga möjligheten att universum är format så att det inte kan få en gräns för att börja med.

Följ livets lilla mysterier på Twitter @llmysteries. Vi är också på Facebook och Google+.


Video Tillägg: extrema bilder från rymden, vackra bilder från galaxer, spiraler, moln, stjärnor, universum, kluster.




Forskning


Tyvärr, Mount Jackson: U.K.S Nya Högsta Berg Är Iskallt
Tyvärr, Mount Jackson: U.K.S Nya Högsta Berg Är Iskallt

Vad Är Ett Öl Batteri?
Vad Är Ett Öl Batteri?

Science News


Topp 5 Sätt Naturen Har Inspirerad Teknik
Topp 5 Sätt Naturen Har Inspirerad Teknik

Colon Cancer Found In 18Th Century Hungarian Mummy
Colon Cancer Found In 18Th Century Hungarian Mummy

Det Är Fusk! Medeltida Tärningar Med Nr 1 Eller 2 Hittades På Gatan I Norge
Det Är Fusk! Medeltida Tärningar Med Nr 1 Eller 2 Hittades På Gatan I Norge

Hur Van De Graaff Generators Arbetar
Hur Van De Graaff Generators Arbetar

Har Rationell Vetenskap Utrymme För Irrationell Tro?
Har Rationell Vetenskap Utrymme För Irrationell Tro?


SV.WordsSideKick.com
All Rights Reserved!
Reproduktion Av Material Tillåts Bara Prostanovkoy Aktiv Länk Till Webbplatsen SV.WordsSideKick.com

© 2005–2019 SV.WordsSideKick.com