האם יש משהו מעבר ליקום?
אינספור גלקסיות ביקום שצולמו על ידי טלסקופ החלל האבל. (אשראי תמונה: NASA / ESA)
פול מ. סאטר הוא אסטרופיסיקאי ב SUNY סטוני ברוק ומכון פלטירון, מארח תשאל איש חלל ו רדיו חלל , ומחבר של איך למות בחלל .
זו אחת השאלות המשכנעות ביותר שאתה יכול לשאול, שאלה שהאנושות שואלת מאז תחילת הזמן: מה מעבר לגבולות הידועים? מה עבר לקצה המפות שלנו? הגרסה האולטימטיבית של שאלה זו היא, מה נמצא מחוץ לגבול ה עוֹלָם ? התשובה היא ... ובכן, זה מסובך.
כדי לענות על השאלה מה נמצא מחוץ ליקום, ראשית עלינו להגדיר בדיוק למה אנו מתכוונים ב'יקום '. אם אתה מתכוון לזה פשוטו כמשמעו כל הדברים שיכולים להתקיים בכל המרחב והזמן, אז לא יכול להיות שום דבר מחוץ ליקום. גם אם אתה מתאר לעצמך שליקום יש גודל סופי כלשהו, ואתה מדמיין משהו מחוץ לנפח הזה, אז מה שיש בחוץ צריך להיכלל ביקום.
קָשׁוּר: תמונות טלסקופ החלל האבל הטובות ביותר בכל הזמנים!
גם אם היקום הוא חלל חסר צורה, חסר צורה וחסר שם של כלום, זה עדיין דבר ונחשב לרשימת 'כל הדברים' - ומכאן שהוא, בהגדרה, חלק מהיקום.
אם היקום הוא אינסופי בגודלו, אתה לא באמת צריך לדאוג מהחידה הזו. היקום, בהיותו כל מה שיש, הוא אינסופי גדול ואין לו יתרון, כך שאין אפילו בחוץ לדבר עליו.
ללא שם: הו, בטח, יש חיצוני שלנו ניתן לצפייה תיקון של היקום. הקוסמוס רק ישן כל כך, והאור נוסע כל כך מהר. אז בהיסטוריה של היקום לא קיבלנו אור מכל גלקסיה. רוחבו הנוכחי של היקום הנצפה הוא כ -90 מיליארד שנות אור. וכנראה שמעבר לגבול הזה, יש חבורה של כוכבים וגלקסיות אקראיות אחרות.
אבל עבר את זה? קשה לדעת.
מקרה העקמומיות
הקוסמולוגים אינם בטוחים אם היקום הוא אינסופי גדול או פשוט גדול במיוחד. כדי למדוד את היקום, האסטרונומים במקום מסתכלים על עקמומיותו. העקומה הגיאומטרית בקנה מידה גדול של היקום מספרת לנו על צורתו הכללית. אם היקום שטוח לחלוטין מבחינה גיאומטרית, הוא יכול להיות אינסופי. אם הוא מעוקל, כאילו של כדור הארץ פני השטח, אז יש לו נפח סופי.
תצפיות עדכניות ומדידות עקמומיות היקום מעידות כי הוא שטוח כמעט לחלוטין. אתה עשוי לחשוב שזה אומר שהיקום הוא אינסופי. אבל זה לא כל כך פשוט. אפילו במקרה של יקום שטוח, הקוסמוס לא חייב להיות גדול לאין שיעור. קח, למשל, את פני השטח של גליל. הוא שטוח מבחינה גיאומטרית, מכיוון שקווים מקבילים המצוירים על פני השטח נשארים מקבילים (זו אחת ההגדרות של 'שטוחות'), ובכל זאת יש לו גודל סופי. אותו הדבר יכול להיות לגבי היקום: הוא יכול להיות שטוח לחלוטין אך עדיין סגור על עצמו.
אבל גם אם היקום הוא סופי, זה לא בהכרח אומר שיש קצה או חיצוני. יכול להיות שהיקום התלת-ממדי שלנו מוטמע במבנה גדול יותר ורב-ממדי. זה בסדר גמור ואכן הוא חלק ממודלים פיזיים אקזוטיים. אבל נכון לעכשיו, אין לנו שום דרך לבדוק זאת, וזה לא ממש משפיע על הפעולות השוטפות של הקוסמוס.
ואני יודע שזה מאוד מעורר כאבי ראש, אבל גם אם ליקום יש נפח סופי, אין לו יש להיות מוטמע
עניין של נקודת מבט
כשאתה מדמיין את היקום, אתה עשוי לחשוב על כדור ענק מלא בכוכבים, גלקסיות וכל מיני אובייקטים אסטרופיזיים מעניינים. אתה יכול לדמיין איך זה נראה מבחוץ, כמו שאסטרונאוט מתבונן בכדור הארץ ממסלול שליו למעלה.
אבל היקום אינו צריך את נקודת המבט החיצונית הזו כדי להתקיים. היקום פשוט הוא. זה לגמרי עקבי מבחינה מתמטית עצמית להגדיר יקום תלת מימדי מבלי לדרוש חיצוני לאותו יקום. כאשר אתה מדמיין את היקום ככדור שצף באמצע כלום, אתה משחק בעצמך טריק מנטלי שהמתמטיקה אינה דורשת.
נכון, זה נשמע בלתי אפשרי שישנו יקום סופי שאין לו שום דבר מחוצה לו. ואפילו לא 'כלום' במובן של חלל ריק - לגמרי לא לגמרי מוגדר מבחינה מתמטית. למעשה, שואלים 'מה נמצא מחוץ ליקום?' זה כמו לשאול 'איזה צליל יוצר הצבע הסגול?' זו שאלה שטות, כי אתה מנסה לשלב שני מושגים לא קשורים.
יכול מאוד להיות שליקום שלנו אכן יש 'חיצוני'. אבל שוב, זה לא חייב להיות כך. אין שום דבר במתמטיקה המתאר את היקום הדורש מבחוץ.
אם כל זה נשמע מסובך ומבלבל, אל תדאג. כל העניין בפיתוח מתמטיקה מתוחכמת הוא שיהיו לנו כלים שנותנים לנו את היכולת להתמודד עם מושגים מעבר למה שאנחנו יכולים לדמיין. וזה אחד הכוחות של המודרנית קוסמולוגיה : זה מאפשר לנו ללמוד את הבלתי נתפס.
למידע נוסף על ידי האזנה לפרק 'מה נמצא מחוץ ליקום?' בפודקאסט שאל איש חלל, זמין ב- iTunes וב- askaspaceman.com. תודה למיצ'ל ל 'על השאלות שהובילו ליצירה זו! שאל את השאלה שלך בטוויטר באמצעות #AskASpaceman או עקוב אחר Paul @PaulMattSutter ו- facebook.com/PaulMattSutter. עקוב אחרינו בטוויטר @Spacedotcom ובפייסבוק.
