นักวิทยาศาสตร์รู้ว่าจักรวาลกำลังขยายตัวในอัตราที่เพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ ดังนั้นถ้ามันเป็นบอลลูนมันจะเติบโตขึ้น? กล่าวอีกนัยหนึ่งว่าจักรวาลที่รู้จักกันดีคืออะไร?
การกำหนด "Beyond the Universe" นี้จะบอกเป็นนัยว่าจักรวาลมีความได้เปรียบ และนั่นคือสิ่งที่สิ่งต่าง ๆ ยุ่งยากเพราะนักวิทยาศาสตร์ไม่แน่ใจหากมีการเลื่อนออกไป
คำตอบขึ้นอยู่กับว่าใครดูคำถามอย่างไร
หน้าผา
คำถามรูปแบบหนึ่งถามว่า "คุณไปที่ไหนสักแห่งที่คุณสามารถมอง 'เกินกว่านั้น' จักรวาล" วิธีที่คน ๆ หนึ่งอาจมองข้ามขอบหน้าผาหรือมองออกไปนอกหน้าต่างเพื่อดูด้านนอกของอาคาร? คำตอบของแบบสอบถามนั้นคือ "อาจจะไม่"
เหตุผลหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับ "หลักการทางดาราศาสตร์" Robert McNees รองศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์ของ Loyola University Chicago กล่าว หลักการทางดาราศาสตร์ระบุว่าการกระจายของสสารในส่วนใดส่วนหนึ่งของจักรวาลนั้นดูคล้ายกับในส่วนอื่น ๆ โดยไม่คำนึงถึงทิศทางที่คุณมอง ในแง่ของนักวิทยาศาสตร์จักรวาลคือ isotropic
หลักการทางดาราศาสตร์ส่วนหนึ่งเป็นผลมาจากความคิดที่ว่ากฎหมายฟิสิกส์เหมือนกันทุกที่ “ มีการเปลี่ยนแปลงในท้องถิ่นมากมาย - ดาวกาแลคซีกลุ่ม ฯลฯ - แต่เฉลี่ยอยู่เหนือพื้นที่ขนาดใหญ่ไม่มีที่ใดที่แตกต่างจากที่อื่น ๆ ” McNees บอกกับวิทยาศาสตร์สดในอีเมล
แม้ว่าความหมายคือไม่มี "ขอบ"; ไม่มีสถานที่ที่จะไปที่ที่จักรวาลเพิ่งจบลงและใคร ๆ ก็สามารถมองไปในทิศทางหนึ่งและดูว่ามีอะไรเกินกว่านั้น
การเปรียบเทียบหนึ่งครั้งมักใช้เพื่ออธิบายจักรวาลที่ไร้เดียงสานี้คือพื้นผิวของบอลลูน มดบนพื้นผิวดังกล่าวสามารถเดินไปในทิศทางใดก็ได้และดูเหมือนว่าพื้นผิวจะ "ไม่ จำกัด " - นั่นคือมดอาจกลับมาที่จุดเริ่มต้น แต่จะไม่มีการสิ้นสุดการเดินทาง ดังนั้นแม้ว่าพื้นผิวของบอลลูนจะเป็นจำนวนหน่วยสี่เหลี่ยมจัตุรัส แต่ก็ไม่มีขอบไม่มีขอบเขต (เนื่องจากคุณสามารถไปได้ตลอดไปในทิศทางเดียว) นอกจากนี้ไม่มี "ศูนย์กลาง" ดังนั้นจึงไม่มีจุดที่ต้องการบนพื้นผิวทรงกลมของบอลลูน
จักรวาลเป็นสกินบอลลูนรุ่นสามมิติ
จักรวาลบอลลูน
แต่จักรวาลจะขยายตัวได้อย่างไรหากไม่มีจุดจบหรือขอบ
การใช้การเปรียบเทียบบอลลูนอีกครั้งหากมีการเพิ่มอากาศให้กับบอลลูนมากขึ้นมดจะสังเกตสิ่งอื่น ๆ บนพื้นผิวบอลลูนที่ไกลออกไป และยิ่งระยะห่างระหว่างมดและวัตถุบางอย่างมากเท่าไหร่วัตถุนั้นก็จะลดลงได้เร็วขึ้นเท่านั้น แต่ไม่ว่ามดจะตกตะกอนความเร็วที่วัตถุเหล่านั้นลดลงจะเป็นไปตามความสัมพันธ์แบบเดียวกัน - ถ้ามดมาพร้อมกับสมการที่อธิบายว่าวัตถุที่ไกลที่สุดจะลดลงเร็วแค่ไหนมันก็จะทำงานได้ทุกที่บนพื้นผิวบอลลูน
อย่างไรก็ตามลูกโป่งเมื่อปลิวไปกำลังขยายไปสู่พื้นที่สามมิติ ปัญหาคือสิ่งนี้ไม่ได้ใช้กับจักรวาล ตามคำนิยามจักรวาลมีทุกอย่างดังนั้นจึงไม่มี "ภายนอก" สตีเฟ่นฮอว์คิงนักฟิสิกส์มักจะพูดว่าคำถามทั้งหมดไม่สมเหตุสมผลเพราะถ้าจักรวาลมาจากสิ่งใดและนำทุกอย่างเข้ามามีชีวิตอยู่แล้วถามว่าอะไรอยู่นอกเหนือจักรวาลก็เหมือนกับการถามว่าอะไรคือเหนือของขั้วโลกเหนือ -บิ๊กแบงสู่อารยธรรม: 10 เหตุการณ์ต้นกำเนิดที่น่าตื่นตาตื่นใจ-
ดร. เคธี่แม็คนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์เชิงทฤษฎีที่มหาวิทยาลัยเมลเบิร์นในออสเตรเลียบอกกับวิทยาศาสตร์การใช้ชีวิตว่าอาจมีประโยชน์มากกว่าที่จะคิดว่าจักรวาลนั้นมีความหนาแน่นน้อยกว่า นั่นคือความเข้มข้นของสสารในจักรวาลลดลงเมื่อจักรวาลขยายตัวเธอกล่าว
นั่นเป็นเพราะกาแลคซีไม่ได้ขยับออกจากกันผ่านอวกาศ - มันเป็นพื้นที่ที่มีขนาดใหญ่ขึ้น ดังนั้นมนุษย์ต่างดาวใด ๆ ในกาแลคซีที่มนุษย์เห็นจะมาถึงข้อสรุปเดียวกันกับที่ Earthlings ทำ: ทุกอย่างอื่นกำลังเคลื่อนที่ไปในทุกทิศทางและกาแลคซีท้องถิ่นก็พักอยู่
เนื่องจากพื้นที่กำลังขยายตัวจึงเป็นไปได้ที่กาแลคซีจะปรากฏขึ้นราวกับว่าพวกมันเคลื่อนที่เร็วกว่าแสงโดยไม่ต้องการละเมิดสัมพัทธภาพ- ซึ่งบอกว่าไม่มีอะไรสามารถไปได้เร็วกว่าแสงในสุญญากาศ ขนาดที่แท้จริงของจักรวาลที่สังเกตได้คือ 46 พันล้านปีแสงในทิศทางใด ๆ แม้ว่าจักรวาลจะเริ่มเพียง 13.8 พันล้านปีก่อน Mack กล่าว แต่นั่นก็ยังกำหนดขีด จำกัด เกี่ยวกับขนาดของจักรวาลที่มนุษย์สามารถมองเห็นได้เรียกว่าจักรวาลที่สังเกตได้ สิ่งใดที่อยู่นอกเหนือรัศมีของ 46 พันล้านปีแสงไม่ปรากฏให้เห็นถึงดินและมันจะไม่เป็นเช่นนั้น นั่นเป็นเพราะระยะทางระหว่างวัตถุในจักรวาลทำให้ใหญ่ขึ้นในอัตราที่เร็วกว่าคานแสงที่สามารถไปถึงโลกได้
และยิ่งไปกว่านั้นอัตราการขยายตัวยังไม่สม่ำเสมอ เป็นส่วนหนึ่งของวินาทีหลังจากนั้นบิ๊กแบงมีช่วงเวลาของการขยายตัวเร่งความเร็วที่เรียกว่าเงินเฟ้อซึ่งในระหว่างที่จักรวาลเติบโตขึ้นเร็วกว่าที่กำลังเติบโตในขณะนี้ พื้นที่ทั้งหมดของอวกาศจะไม่สามารถสังเกตได้จากโลกด้วยเหตุผลนั้น แม็คตั้งข้อสังเกตว่าสมมติว่าอัตราเงินเฟ้อเกิดขึ้นจักรวาลจริง ๆ แล้ว 1023ครั้งใหญ่กว่า 46 พันล้านปีแสงที่มนุษย์มองเห็น ดังนั้นหากมีขอบสู่จักรวาลมันอยู่ไกลออกไปไกลออกไปไม่สามารถมองเห็นได้และจะไม่มีวัน -บิ๊กแบงยุบ? จักรวาลอาจไม่มีจุดเริ่มต้น-
พื้นที่ที่ไม่มีที่สิ้นสุด?
ในขณะเดียวกันก็มีปัญหาว่าจักรวาลนั้นไม่สิ้นสุดในอวกาศที่จะเริ่มต้นด้วยหรือไม่ซึ่งแม็คกล่าวว่ายังคงเป็นคำถามที่เปิดกว้าง หรือจักรวาลอาจล้อมรอบตัวเองในมิติที่สูงขึ้นในลักษณะเดียวกับที่พื้นผิว 2D ของทรงกลมล้อมรอบตัวเองในสามมิติเธอกล่าว
ปัจจัยเพิ่มเติมคือว่าจักรวาลโผล่ออกมาจากสิ่งใดโดยไม่มีอะไรเลยผ่านความผันผวนเล็กน้อยในสุญญากาศหรือตามที่ฮอว์คิงและเจมส์ฮาร์ทเล่เสนอเวลาและพื้นที่จะเปลี่ยนได้ใกล้กับจุดเริ่มต้น หากเป็นกรณีนี้แล้วถามว่าเกิดอะไรขึ้นก่อนจักรวาลและสิ่งที่อยู่นอกนั้นไม่สมเหตุสมผล
แม็คกล่าวว่ามีความพยายามอย่างต่อเนื่องในการแก้ไขคำถามว่าจักรวาลเป็นเหมือนทรงกลมโค้งกลับมาเองเพื่อที่ว่าถ้าคุณเดินทางไปในทิศทางเดียวในที่สุดคุณก็กลับไปที่จุดเริ่มต้นของคุณในที่สุด
“ เรามองหาจุดที่เกิดขึ้นซ้ำ ๆ บนท้องฟ้า” เธอกล่าว "นั่นคือสิ่งที่ผู้คนมองหาเมื่อค้นหาหลักฐานว่าจักรวาลมีขอบเขต จำกัด ... พื้นที่ของเราอาจเป็นพื้นที่ 3 มิติที่ฝังอยู่ในพื้นที่สี่มิติ" (จักรวาลมีสี่มิติที่มนุษย์มีปฏิสัมพันธ์กับพื้นที่สามแห่งและหนึ่งในเวลาหนึ่ง แต่สิ่งนี้จะบอกเป็นนัยว่ามีมิติเชิงพื้นที่ที่สี่เพิ่มเติม)
หากนักดาราศาสตร์พบสถานที่สองแห่งในฝั่งตรงข้ามของท้องฟ้าที่เหมือนกันนั่นจะเป็นข้อบ่งชี้ที่แข็งแกร่งว่าจักรวาลโค้งด้วยวิธีนั้น ไม่มีการรับประกัน ในขณะที่ทฤษฎีจักรวาลบางอย่างเช่นทฤษฎีสตริงโพสท่าขนาดที่สูงขึ้นส่วนใหญ่จะเป็น "ม้วน" และเล็กในขณะที่มิติพื้นที่ "พิเศษ" ของจักรวาลที่โค้งงอจะต้องมีขนาดใหญ่
ทั้งหมดนี้หมายความว่าหากมีจุดจบของจักรวาลมนุษย์อาจไม่สามารถมองเห็นมันได้และมีความเป็นไปได้ที่แท้จริงที่จักรวาลมีรูปร่างเพื่อให้มันไม่สามารถมีขอบเขตที่จะเริ่มต้นได้
ติดตามความลึกลับเล็ก ๆ น้อย ๆ ของชีวิตบน Twitter-llmysteries- เรายังอยู่ด้วยFacebook-Google+-
