Автор: Когда мы говорим о чем-то чрезвычайно важном, мы обычно используем метод уменьшения, чтобы это уложилось в рамках нашего интуитивного понимания. Итак, что является самой значительной величиной, которую мы знаем? Ответ, конечно же, — это Вселенная. Итак, вопрос в том, если Земля составляет всего 1 см, насколько велика была бы Вселенная, если бы она пропорционально уменьшилась? Давайте обсудим это ниже.
Планета Земля на столе
Содержание
Размеры Земли и Солнечной системы
Известно, что диаметр Земли составляет около 12 742 километров. Путем простых вычислений можно сделать вывод, что если длина Земли составляет всего 1 см, то это фактически уменьшает диаметр Земли до
1,2742 миллиардных от первоначального.
Если его уменьшить в той же пропорции, диаметр Солнца сократится примерно до 1,1 метра, а расстояние между Солнцем и Землёй составит примерно 117 метров. Даже диаметр Солнечной системы (с Облаком Оорта в качестве границы) составит всего около 15 000 километров. Видно, что этот коэффициент уменьшения сильно преувеличен.
Наблюдаемая Вселенная
Поскольку скорость света ограничена, мы фактически можем видеть только часть Вселенной. Это также называется наблюдаемой Вселенной. Это сферическое пространство с Землёй в центре и диаметром около 92 миллиардов световых лет. Если мы уменьшим его в равных пропорциях, то диаметр наблюдаемой Вселенной все еще может быть достигнут — примерно 72,2 световых года.
Необходимо знать, что световой год — это единица длины, используемая в астрономии для описания расстояния между небесными телами во Вселенной. По определению, 1 световой год — это расстояние, которое преодолевается светом в вакууме за один юлианский год (365,25 суток), что составляет примерно 9,46 триллиона километров. Даже 1 световой год — это недостижимое расстояние.
Сравнение с «Вояджер-1»
Например, «Вояджер-1», зонд, который в настоящее время находится дальше всего от Земли и, как ожидается, вылетит за пределы солнечной системы в будущем, имеет текущую скорость около 17 километров в секунду. При такой скорости требуется около 17 600 лет, чтобы преодолеть расстояние в 1 световой год.
Общая теория относительности и размер Вселенной
Итак, если часть Вселенной, которую мы не можем наблюдать, также включена, то насколько велика будет вся Вселенная после того, как она сократится в равных пропорциях? Чтобы ответить на этот вопрос, нам сначала нужно знать, насколько велика вся Вселенная.
Согласно общей теории относительности, пространство является объективным существованием, и оно будет искривляться из-за массы материи. По принципам космологии, каждое пространство во Вселенной эквивалентно. Это позволяет заключить, что форма Вселенной должна формироваться «объединенной силой» массы всей материи во Вселенной, поэтому она должна иметь общую кривизну.
Типы искривлений пространства
Теоретически существует три возможности для искривления:
- Если кривизна положительная, общая форма Вселенной представляет собой трехмерную сферическую поверхность.
- Если она отрицательная, это трехмерная седловидная поверхность.
- Если она равна нулю, это плоское трехмерное пространство.
Можно видеть, что в случае отрицательной или нулевой кривизны Вселенная открыта, а это означает, что такая Вселенная бесконечно велика. Если же кривизна положительная, Вселенная замкнута, в этом случае ее размер ограничен.
Измерение кривизны пространства
Итак, к какому типу возможностей относится Вселенная? Очевидно, нам нужно измерить кривизну пространства. Как мы это измеряем? Ответ может быть скрыт в космическом микроволновом фоновом излучении.
Проще говоря, космическое микроволновое фоновое излучение — это древний свет, оставшийся после рождения Вселенной. После длительного периода времени и расширения пространства эти лучи света теперь преобразованы в микроволны и равномерно распределены по всей Вселенной.
Ученые полагают, что фотоны космического микроволнового фонового излучения, которое мы наблюдали, на самом деле распространялись на очень большие расстояния. Если во Вселенной есть искривление, то это искривление неизбежно повлияет на эти фотоны.
Результаты исследований
За последние несколько дней ученые провели множество наблюдений и исследований по этому поводу, и результаты в основном таковы: кривизна Вселенной очень близка к нулю. Это настоятельно подразумевает, что Вселенная, вероятно, бесконечно велика. Если это так, то нет необходимости обсуждать нашу проблему. В конце концов, если бесконечно большая Вселенная уменьшена до 1/274,2 миллиардной части от первоначальной, она все равно останется бесконечно великой.
Однако мы не можем исключить ситуацию, когда размер Вселенной ограничен, но из-за ее большого масштаба ее кривизна не может быть обнаружена в ограниченном диапазоне, который мы можем наблюдать. Это все равно что сказать, что сама Земля круглая, но поскольку диапазон, который мы можем наблюдать на поверхности Земли, обычно очень мал, нам трудно воспринять кривизну самой Земли.
Возможные размеры Вселенной
Согласно расчетам ученых, если это действительно так, диаметр всей Вселенной будет как минимум в 250 раз больше диаметра наблюдаемой Вселенной (около 23 триллионов световых лет). Другими словами, если исходить из этой гипотезы, то если вся Вселенная уменьшится до 1/274,2 миллиардной части от первоначальной, ее диаметр все равно будет составлять более 18 000 световых лет.
Таким образом, мы можем ясно понять, что Вселенная слишком велика. Просто наблюдаемая Вселенная настолько велика, что мы поражены. За пределами этого диапазона все еще существует более широкий мир. Смогут ли люди действительно плавать во Вселенной в будущем?