Необычайно простое объяснение самой ошеломляющей концепции современной науки.
«В суматохе мы остаемся друг с другом, счастливы быть вместе, разговаривая, не произнося ни единого слова». -Уолт Уитмен
Когда вы думаете о нашей Вселенной, трудно себе представить ее масштаб. Каждый из нас всего лишь человек, ростом чуть меньше двух метров; совокупность чуть менее 10^28 атомов.
И все же наша Земля - буквально -более чем в миллион раз больше нас во всех трех измерениях: почти идеальная сфера диаметром более 10 000 километров.
Но то, к чему у нас есть доступ, гораздо больше, чем просто Земля. Просто увеличившись в миллион раз больше, чем Земля - во всех измерениях, опять мы охватываем все известные нам тела в Солнечной системе. Солнце, все планеты, луны, астероиды, кометы, кентавры и искусственные зонды заключены в сферу размером 10^10 км, что в миллион раз превышает размер Земли во всех направлениях.
Но что, если мы поднимемся еще в миллион раз? Подумайте о нашей Солнечной системе, насколько она велика на самом деле, более чем в миллион миллионов раз больше, чем мы, во всех направлениях. Конечно, еще один множитель миллиона начнет охватывать другие звезды, но сколько?
В конце концов, космос ужасно большой.
Хотите верьте, хотите нет, еще один миллион - , что чуть больше миллиона миллионов миллион(чуть более 10^ 18) раз больше нас во всех направлениях - начинает захватывать все в пределах сотен световых лет от нас. Сюда входит ближайшее к нам звездное скопление: Гиады, возможно, включает в себя Плеяды и почти достигает туманности Ориона. Если нарисовать вокруг себя сферу размером в несколько сотен световых лет, то в ней будут буквально миллионы звезд.
Но это три миллионных, а мы еще даже не покинули свою галактику. Но следующий множитель миллиона - это чушь.
В масштабе сотен миллионов световых лет мы давно прошли точку только Млечного Пути, нашей местной группы или даже великолепного скопления Девы. Вместо этого мы начинаем видеть огромные космические нити и обширные малоплотные космические пустоты, которые составляют крупнейшие из существующих структур. Фактор в 10 ^ 24 больше, чем у человека или в миллион миллионов миллионов миллионов раз больше, чем мы во всех направлениях позволяет нам увидеть не только полный масштаб нашей галактики и ее сотен миллиардов звезд, но и начать воспринимать всю видимую Вселенную. В этом масштабе нам доступны многие тысячи галактик, а наш Млечный Путь - ничем не примечательная спираль на окраине нашего местного сверхскопления.
И все же наша Вселенная - часть ее, которую мы можем видеть, получать информацию и с которой когда-либо общались со времен Большого Взрыва - , намного больше, чем эта.
Но если вы ищете пятый множитель миллиона, Вселенная просто не даст вам этого. Наша наблюдаемая Вселенная имеет диаметр около 92 миллиардов световых лет, что менее чем в тысячу раз больше во всех направлениях, чем в нашем предыдущем масштабе. Он содержит примерно 10^80 атомов, сгруппированных вместе, возможно, в триллион галактик, каждая из которых обычно содержит сотни миллиардов звезд.
Но одна из самых замечательных особенностей Большого взрыва заключается в том, что все это, около 13,8 миллиардов лет назад, когда-то содержалось в очень маленьком регионе космоса, регионе, намного меньшем, чем наша Солнечная система. сегодня!
Вы можете сразу же задаться вопросом: есть ли еще часть Вселенной за той частью, которую мы можем наблюдать сегодня, и - если да как далеко она простирается? И как это выглядит? А какие физические законы действуют в этой части Вселенной?
Основываясь на наших наблюдениях за всем, что мы смогли увидеть, от звезд и галактик до остаточного свечения Большого взрыва и вещества в межгалактическом пространстве, мы можем узнать некоторые удивительные вещи.
Ненаблюдаемая для нас часть Вселенной - заполненная большим количеством планет, звезд, галактик, скоплений и пустот - как минимум в 150 раз больше наблюдаемой части! Фундаментальные константы кажутся одинаковыми во всех местах и во все времена в нашей наблюдаемой Вселенной, и наша истинная Вселенная, по крайней мере, во много миллионов раз превышает объем той части, которую мы можем видеть.
Все это тоже началось в том же Большом взрыве, который создал всю материю и излучение в нашей горячей, плотной расширяющейся Вселенной около 13,8 миллиардов лет назад. Но это было даже не самое начало.
Видите ли, Вселенная расширяется сегодня - и с момента Большого Взрыва - в прямой зависимости от количества материи и энергии, присутствующих во Вселенной. Когда оно было моложе, горячее, плотнее и энергичнее, скорость расширения была выше. И сегодня плотность энергии ниже, чем когда-либо, и продолжает уменьшаться, асимптотируя до небольшого (но ненулевого) значения.
Эта ненулевая энергия, к которой он движется, известна как темная энергия, и это энергия, присущая самому пространству. Он очень мал, но по мере того, как материя и излучение продолжают разбавляться в нашей постоянно расширяющейся Вселенной, они уже стали самым важным фактором, влияющим на скорость расширения нашей Вселенной.
Самое удивительное в этом то, что это именно то, что Вселенная делала до Большого Взрыва, только с гораздо большей энергией и с гораздо большей скоростью! Это был период, известный как Космическая Инфляция.
Инфляция экспоненциально быстро растянула Вселенную, превратив то, что изначально могло быть очень маленькой областью, где она произошла, в быстро расширяющееся пространство-время. За очень короткий промежуток времени - много меньше секунды - область пространства, которая изначально была такой маленькой, как один электрон, расширилась бы до размеров, в триллионы раз превышающих размер нашей наблюдаемой Вселенной сегодня.
И во многих из этих регионов инфляция заканчивается, что приводит к Большому Взрыву и возникновению Вселенной, подобной нашей, наполненной материей и излучением.
В регионах, где заканчивается инфляция, рождаются Вселенные, подобные нашей. Насколько они велики на самом деле? У нас есть только нижние пределы. А что же регионы между ними, где инфляция еще не закончилась?
Пока инфляция действительно не прекратится, пространство будет расширяться в геометрической прогрессии! Это означает, что - когда родилась наша Вселенная - области за ее пределами, где инфляция не закончилась, продолжали экспоненциально расширяться и создавали гораздо больше пространства между Вселенной, в которой мы живем, и любыми другими “Большими Взрывами”, которые произошли в другие регионы космоса!
Итак, это гонка: гонка за инфляцией, чтобы закончиться и дать начало заполненным материей и излучением областям пространства, борьба с гонкой за инфляционные области между местами, где она заканчивается продолжайте расширяться в геометрической прогрессии.
Если инфляция прекратится достаточно быстро, все эти разные Вселенные найдут друг друга и возьмут верх, и ни одно место не будет раздуваться сегодня. С другой стороны, если инфляция не прекратится достаточно быстро, никакие две Вселенные никогда не найдут друг друга, а новые будут порождаться вечно, поскольку будут существовать некоторые области пространства, которые будут расширяться вечно.
Наблюдая, мы не можем знать наверняка, какой из них у нас есть. Но если мы знаем законы физики - законы, управляющие наблюдаемой Вселенной , - мы можем применить их к частям Вселенной, которые мы не можем наблюдать, и узнать, что они предсказывают.
И хотя они предсказывают, что инфляция закончится в сколь угодно большом количестве областей, создав произвольное количество Вселенных, наполненных материей и излучением, подобных нашей, все рабочие модели инфляции, которые согласуются с наши наблюдения приходят к одному и тому же выводу: инфляция длится вечность.
И, следовательно, пространство заполнено огромным (возможно, не бесконечным, но здесь речь идет о 10^10^(большое число)) количеством областей, не связанных друг с другом, состоящих из Вселенных, намного больших, чем наша собственная, наблюдаемая Вселенная. Другими словами, у нас есть все основания полагать, что мы живем в Мультивселенной, а не просто во Вселенной.
Это означает, что наша наблюдаемая Вселенная, какой бы великолепной и большой она ни была, является лишь крошечной частью всего лишь одной Вселенной в нашей огромной Мультивселенной, чей истинный размер и охват не только неизвестны нам, но и потенциально непознаваемо. В настоящее время у нас нет идей, как получить информацию о чем-то, что не оставляет отпечатка или информации в нашей наблюдаемой Вселенной, и поэтому мы не знаем, как узнать об этом.
Итак, в настоящее время для Мультивселенной все, что у нас есть, это возможности и некоторые дикие спекуляции.
Являются ли эти Вселенные похожими или отличными от нашей, имеют ли они те же физические законы и свойства, имеют ли они одинаковые фундаментальные константы, частицы и взаимодействия, мы не знаем.
И в то же время наши самые лучшие законы природы говорят нам, что это реальность: мы крошечная часть нашей наблюдаемой Вселенной, которая является крошечной частью ненаблюдаемой Вселенной, которая просто одна из огромного количества Вселенных в мультивселенной, которая постоянно порождает новые, и существует уже миллиарды лет. И это Мультивселенная, в которой мы живем, насколько нам известно!
Вопросы? Комментарии? Взвесьтесь на форуме Starts With A Bang в Scienceblogs.