Что за пределами Вселенной: мультивселенная, симуляция, ничто

Сложный вопрос: «Что за пределами Вселенной?»

Что мы подразумеваем под «Вселенной»

Когда говорят про Вселенную, то многие чаще всего имеют в виду наблюдаемую Вселенную. Наблюдаемая Вселенная — лишь та часть пространства, из которой свет успел дойти до нас с момента Большого Взрыва. Наблюдаемая Вселенная не является всей Вселенной — она ограничена скоростью света и возрастом Вселенной. Сама же Вселенная – это колоссальная, динамичная и постоянно развивающаяся система, включающая в себя: пространство, время, материю, энергию, законы физики и все, что мы можем наблюдать или теоретически вывести.

Однако когда мы говорим о «наблюдаемой Вселенной», мы имеем в виду ту часть космоса, свет от которой успел достичь Земли с момента Большого Взрыва.

Наблюдаемая Вселенная имеет конечный размер, который оценивается примерно в 93 миллиарда световых лет в диаметре. Она содержит миллиарды галактик, каждая из которых, в свою очередь, состоит из миллиардов звезд и планет. Наша Солнечная система, с Землей в качестве одной из планет, является лишь крошечной частью этой грандиозной системы.

Тем не менее это число не означает, что сама Вселенная имеет такой размер и такую границу, а лишь указывает на предел нашего текущего наблюдения. Свет от самых далёких галактик, которые мы можем видеть, шел к нам миллиарды лет, и за это время само пространство расширилось. Объекты, которые мы видим сейчас такими, какими они были миллиарды лет назад, на самом деле находятся гораздо дальше или их уже не существует. Несмотря на колоссальный прогресс в области изучения Вселенной за последние 30 лет в астрономических наблюдениях и теоретической физике, ответ на этот вопрос остается за пределами наших прямых возможностей познания.

Горизонт событий Вселенной: предел наших знаний

Мы физически не можем увидеть то, что находится дальше определенной точки, так как свет оттуда ещё не дошел до нас. За этим горизонтом — непознаваемая для нас область. Самым очевидным «горизонтом событий» Вселенной является космологический горизонт (граница наблюдаемой Вселенной). Поскольку свету требуется время, чтобы достичь нас, мы можем видеть только те объекты, свет от которых успел преодолеть расстояние до Земли за время существования Вселенной.

Скорость света в вакууме (приблизительно 299 792 458 м/сек) является максимальной скоростью распространения информации и энергии во Вселенной. Это означает, что мы не можем получить информацию о событиях, произошедших за пределами нашего космологического горизонта, потому что свет от них ещё не достиг нас. Ситуация усложняется тем, что Вселенная расширяется. В результате объекты, которые когда-то были в пределах нашего горизонта, могут сейчас находиться за ним из-за ускоренного расширения.

Автор фото: Иван Вагнер / Роскосмос

На сегодняшний день радиус наблюдаемой Вселенной оценивается примерно в 46,5 миллиарда световых лет. Это означает, что мы можем наблюдать объекты, которые сейчас находятся на расстоянии до 46,5 миллиарда световых лет от нас, хотя свет от них был испущен, когда эти объекты находились гораздо ближе. Таким образом, космологический горизонт постоянно меняется.

Научный взгляд: конечна или бесконечна Вселенная

Если Вселенная конечна и имеет форму

Общая теория относительности Эйнштейна связывает геометрию пространства-времени с распределением материи и энергии. Если плотность материи и энергии во Вселенной превышает определенное критическое значение, то пространство будет иметь положительную кривизну, подобно поверхности сферы. В такой Вселенной, хотя она и не имеет «края», её объём конечен. Если бы мы могли путешествовать достаточно долго в одном направлении, мы бы в конечном итоге вернулись в исходную точку, подобно тому, как корабль, плывущий по поверхности Земли, возвращается в порт.

Современные наблюдения показывают, что Вселенная очень близка к плоской геометрии, что затрудняет однозначный вывод о её конечности на основе кривизны. Если Вселенная конечна, то и количество материи и энергии в ней также конечно. Это имеет большие последствия для будущего Вселенной, предполагая, что она может в конечном итоге прийти к «тепловой смерти», когда вся энергия равномерно распределится и никаких процессов больше не будет происходить.

Если Вселенная бесконечна

Наблюдения реликтового излучения показывают, что Вселенная очень близка к плоской геометрии. В плоской Вселенной, если она не имеет топологических ограничений, пространство может быть бесконечным. Это означает, что оно простирается во всех направлениях без конца. Инфляционная теория, разработанная для решения некоторых проблем стандартной космологической модели, предполагает, что в первые мгновения после Большого Взрыва Вселенная пережила период чрезвычайно быстрого экспоненциального расширения.

Инфляция могла «разгладить» пространство до такой степени, что оно стало практически плоским, и при этом могла растянуть любую конечную область до бесконечных размеров. Несмотря на все усилия, мы не наблюдаем никаких признаков «края» или «стены» Вселенной. Куда бы мы ни посмотрели, мы видим галактики, звезды и другие объекты, распределенные относительно равномерно.

Теория Мультивселенной: самая популярная гипотеза о «запредельном»

Вечная инфляция и рождение «пузырьковых» вселенных

Основой для многих современных представлений о Мультивселенной служит теория космической инфляции. Эта теория, предложенная в начале 1980-х годов космологами-теоретиками Аланом Гутом и Андреем Линде, объясняет многие наблюдаемые свойства нашей вселенной, такие как её удивительная однородность и плоскостность. Согласно инфляционной модели, в первые секунды после Большого Взрыва (примерно от 10^-36 до 10^-32 секунды) Вселенная пережила период экспоненциального расширения, увеличившись в размерах на многие порядки.

Однако, как показал Андрей Линде, инфляция не обязательно должна была закончиться везде и сразу. В его модели, известной как вечная инфляция, инфляция продолжается бесконечно в одних регионах, в то время как в других она заканчивается, порождая «пузырьковые» Вселенные. Каждая такая «пузырьковая» Вселенная, подобно нашей, может иметь свои собственные физические законы, константы и начальные условия.

Автор фото: Роскосмос

Эта концепция не просто теоретическая абстракция — она имеет под собой серьёзные математические обоснования и согласуется с некоторыми наблюдениями, такими как распределение реликтового излучения. Другой важный аспект вечной инфляции заключается в том, что она естественным образом объясняет, почему наша вселенная кажется «тонко настроенной» для возникновения жизни.

Что может находиться «между» вселенными в Мультивселенной

Если наша Вселенная лишь один из пузырьков в огромном пространстве Мультивселенной, то возникает закономерный вопрос: что находится «между» этими пузырьками? Ответ на этот вопрос зависит от конкретной модели Мультивселенной, но в большинстве случаев речь идёт о пространстве-времени, которое продолжает инфляционно расширяться. В контексте вечной инфляции пространство между «пузырьковыми» Вселенными — область, где инфляция все ещё активно происходит. Это не пустота в привычном смысле слова, а стремительное и постоянно расширяющееся пространство, обладающее огромной энергией.

Физик-теоретик Макс Тегмарк при рассмотрении теории Мультивселенной разработал их классификацию, разделив на 4 типа (уровня). Мультивселенная уровня I предполагает, что если Вселенная бесконечна в пространстве, то рано или поздно конфигурации частиц должны начать повторяться. Мультивселенная уровня II возникает из теории космической инфляции — периода экспоненциального расширения Вселенной в первые мгновения после Большого взрыва.

Теория струн, которая пытается объединить квантовую механику и общую теорию относительности, предполагает существование дополнительных измерений пространства. В некоторых моделях Мультивселенной эти дополнительные измерения могут быть свернуты таким образом, что каждая «пузырьковая» Вселенная существует в своём собственном «бранном» пространстве.

Что находится за пределами космоса: философские и умозрительные концепции

Гипотеза симуляции: а что если «снаружи» — реальность создателей

Гипотеза симуляции выделяется своей радикальностью и глубокими философскими импликациями. Она предполагает, что наша воспринимаемая реальность, включая весь космос, который мы наблюдаем, на самом деле является сложной компьютерной симуляцией, созданной некой внешней, более развитой цивилизацией или сущностью.

Основной аргумент в пользу гипотезы симуляции был сформулирован философом Ником Бостромом в его статье Are You Living in a Computer Simulation. Бостром предлагает три возможных сценария для развитых цивилизаций:

1) цивилизации почти всегда вымирают до достижения постчеловеческой стадии;

2) постчеловеческие цивилизации почти никогда не заинтересованы в запуске большого количества симуляций предков;

3) мы почти наверняка живем в симуляции.

Многие физические величины нашей Вселенной кажутся тонко настроенными для возникновения жизни. Небольшие изменения в этих величинах сделали бы существование звезд, планет и сложных химических элементов невозможным. Это можно объяснить как признак того, что наша Вселенная была специально сконструирована или запрограммирована с определенными параметрами.

Ничего? Понятие «Ничто» как философская категория

Вопрос о том, что находится за пределами космоса, неизбежно приводит нас к понятию Ничто. Ничто – это не просто отсутствие чего-либо, а сложная философская категория, имеющая множество обоснований. В самом простом понимании Ничто – это полное отсутствие бытия, всего сущего.

Философия на протяжении веков размышляла над природой Ничто. Древнегреческий философ Парменид утверждал, что «есть только Бытие, а Небытия нет». В противоположность Пармениду Гераклит подчеркивал постоянное изменение и становление, где одно состояние сменяет другое. Экзистенциалисты рассматривали Ничто как фундаментальный аспект человеческого существования.

Что идёт после Вселенной? Вопрос о конце и о том, что «дальше»

Сценарии гибели Вселенной и что может возникнуть после

Ключевым фактором, определяющим наши представления о границах Вселенной, является её расширение. Астрономы давно наблюдают, что галактики удаляются друг от друга, и чем дальше галактика, тем быстрее она удаляется. Это расширение пространства приводит к тому, что некоторые объекты удаляются от Земли со скоростью, превышающей скорость света.

Если расширение будет продолжаться с ускорением, то объекты, находящиеся за определенным расстоянием, навсегда выйдут из-под нашего горизонта событий, и мы никогда не сможем получить от них информацию. Это означает, что в далеком будущем наблюдаемая Вселенная будет становиться все меньше и меньше, поскольку галактики за горизонтом событий будут удаляться от нас быстрее скорости света.