Есть две вещи, которые мы подразумеваем под словом «Вселенная». Одно из них – это «наблюдаемая Вселенная», представляющая собой часть, которую мы теоретически можем измерить и изучить на данном этапе исследования космоса. Другой — это вся Вселенная, далеко выходящая за пределы видимого нами космоса.
Наблюдаемая Вселенная
Это почти сфера, с центром вокруг наблюдателя, то есть нас с вами.
Ничто не может двигаться быстрее скорости света, а Вселенной «всего» около 13,7 миллиардов лет, поэтому некоторые вещи находятся слишком далеко , чтобы мы могли их увидеть, даже с помощью самых мощных телескопов. Это означает, что существует некоторое «максимальное расстояние», которое мы теоретически можем наблюдать (и которое увеличивается со временем), и поэтому наша «наблюдаемая Вселенная» — это все, что находится в пределах сферы этого радиуса.
Вся Вселенная
Мы не можем быть полностью уверены в том, что находится за пределами той части Вселенной, которую мы можем наблюдать, потому что… просто не можем это наблюдать и всё. Однако в космологии есть два принципа, которые до сих пор хорошо нам служили, и, если они останутся в силе, то позволят нам говорить о структуре Вселенной в целом. Эти принципы таковы:
– Однородность
Ни одна точка в пространстве не является физически «особой»; если усреднять достаточно большие регионы, каждый регион выглядит более или менее похожим на любой другой.
– Изотропия
Никакое направление в пространстве не является физически «особым»; если вы усредняете достаточно большие регионы, взгляд в любом направлении более или менее похож на взгляд в любом другом направлении.
Принимая во внимание эти два предположения, а также общую теорию относительности, вы можете показать, что Вселенная должна иметь одну из трех возможных форм. Вот эти варианты:
«Плоская»
«Плоская» Вселенная была бы сформирована так, как мы обычно представляем себе пространство, используя евклидову геометрию. Когда вы думаете о трехмерных пространствах, вы почти наверняка имеете в виду именно это. Двумерным аналогом будет геометрическая плоскость.
Если Вселенная «плоская», то она простирается бесконечно во всех направлениях.
«Открытая»
«Открытая» Вселенная имела бы структуру, которую было бы очень трудно визуализировать. Двумерным аналогом будет седло.
Если Вселенная «открыта», то она простирается бесконечно во всех направлениях.
«Замкнутая»
«Замкнутая» Вселенная — единственный вариант, который был бы конечен. Двумерным аналогом будет поверхность сферы.
Если Вселенная «замкнута», то прямые линии в конце концов «зацикливаются» и снова проходят через ту же точку, подобно тому, как движение «по прямой линии» по поверхности Земли в конце концов вернет вас в исходную точку.
Насколько мы можем судить, наша Вселенная «плоская». Однако мы не можем знать наверняка, потому что кривизна может быть настолько мала, что мы еще не можем ее измерить (во многом подобно тому, как люди 10 000 лет назад не могли измерить кривизну Земли и поэтому думали, что она плоская). Это означает, что все три вышеперечисленных варианта все еще возможны, а значит размер и форма Вселенной остаются открытым вопросом в космологии.
Однако так же, как ранние люди не могли измерить кривизну Земли, потому что Земля большая, наша Вселенная может быть искривлена, но мы не можем заметить эффекты, потому что она большая. Вот почему вся Вселенная ушла далеко за «пределы наблюдаемой части».
