I 2019 er dette en almindelig følelse - at ønske at gå fire eller fem gange om dagen, ikke bare til rummet, men helt til verdens ende, så vidt muligt for at slippe af med dårlig besættelse eller dårligt vejr, et forsinket tog eller stramme bukser, så almindelige på tingenes jord. Men hvad venter dig på denne kosmologiske grænse? Hvad handler det om - kanten af verden, kanten af universet - hvad vil vi se der? Er det en grænse eller uendelighed generelt?
Lad os spørge forskerne.
På kanten af verden
Sean Carroll, professor i fysik ved California Institute of Technology:
”Så vidt vi ved, har universet ingen grænser. Det observerbare univers har en kant - grænsen for hvad vi kan se. Dette skyldes, at lys bevæger sig med en endelig hastighed (et lysår pr. År), så når vi ser på fjerne ting, ser vi tilbage i tiden. I slutningen ser vi, hvad der har sket i næsten 14 milliarder år, den resterende stråling fra Big Bang. Dette er den kosmiske mikroovnbaggrund, der omgiver os fra alle retninger. Men dette er ikke en fysisk "grænse", hvis du virkelig bedømmer det.
Da vi kun kan se så langt, ved vi ikke, hvordan ting er uden for vores observerbare univers. Universet, som vi ser, er ret homogent i stor skala, og måske vil det bogstaveligt talt altid fortsætte på denne måde. Alternativt kan universet foldes ind i en kugle eller torus. I så fald vil universet være begrænset i samlet størrelse, men det har stadig ingen grænse, ligesom en cirkel ikke har nogen begyndelse eller slutning.
Det er også muligt, at universet ikke er homogent ud over, hvad vi kan se, og at forholdene varierer meget fra sted til sted. Denne mulighed præsenteres af den kosmologiske multivers. Vi ved ikke, om multiversen findes i princippet, men da vi hverken ser det ene eller det andet, ville det være rimeligt at forblive upartisk."
Salgsfremmende video:
Joe Dunkley, professor i fysik og astrofysiske videnskaber ved Princeton University:
”Ja, alt er det samme!
Okay, vi tror ikke rigtig, at universet har en grænse eller en kant. Vi tror, at det enten fortsætter uendeligt i alle retninger eller vikles rundt sig selv, så det ikke er uendeligt stort, men stadig ikke har nogen kanter. Forestil dig en doughnutoverflade: den har ingen grænser. Måske er hele universet sådan (men i tre dimensioner - der er kun to dimensioner på overfladen af donut). Dette betyder, at du kan rejse i et rumskib i enhver retning, og hvis du rejser længe nok, vender du tilbage til det sted, hvor du startede. Der er ingen kant.
Men der er også det, vi kalder det observerbare univers, som er den del af rummet, som vi faktisk kan se. Kanten på dette sted er, hvor lyset ikke havde tid nok til at nå os siden universets begyndelse. Vi kan kun se en sådan kant, og bag den vil sandsynligvis være alt, hvad vi ser omkring: superklynger af galakser, som hver indeholder milliarder af stjerner og planeter."
Sidste spredningsoverflade
Jesse Shelton, adjunkt ved Institut for Fysik og Astronomi ved University of Illinois i Urbana-Champaign:
”Det hele afhænger af, hvad du mener med universets kant. Da lysets hastighed er begrænset, jo længere og længere ud i rummet vi ser, jo længere og længere tilbage i tiden vi ser - selv når vi ser på den nærliggende galakse Andromeda, ser vi ikke hvad der sker nu, men hvad der skete for to og en halv million år siden da Andromedas stjerner udsendte lys, der først nu er kommet ind i vores teleskoper. Det ældste lys, vi kan se, kom fra de dybeste dybder, så på en måde er universets kant det ældste lys, der har nået os. I vores univers er dette den kosmiske mikrobølgebakgrund - den svage, langvarige efterglød fra Big Bang, der markerer det øjeblik, hvor universet er kølet af nok til at lade atomer dannes. Dette kaldes overfladen på den sidste spredning,da det markerer stedet, hvor fotoner stoppede med at hoppe mellem elektronerne i varmt, ioniseret plasma og begyndte at strømme ud gennem det gennemsigtige rum, milliarder lysår i vores retning. Således kan vi sige, at kanten af universet er overfladen på den sidste spredning.
Hvad er der i udkanten af universet lige nu? Vi ved det ikke - og vi kan ikke finde ud af, vi skulle vente til det lys, der udsendes der nu og kommer mod os, flyver mange milliarder af år i fremtiden, men når universet ekspanderer hurtigere og hurtigere, er det usandsynligt, at vi ser en ny kant af universet … Vi kan kun gætte. I stor skala ser vores univers stort set det samme, uanset hvor du ser. Chancerne er gode, at hvis du var i udkanten af det observerbare univers i dag, ville du se et univers, der mere eller mindre ligner vores eget: galakser, større og mindre, i alle retninger. Jeg tror, at kanten af universet nu blot er endnu mere af universet: flere galakser, flere planeter, flere levende ting, der stiller det samme spørgsmål."
Michael Troxel, lektor i fysik ved Duke University:
”Mens universet sandsynligvis er uendelig i størrelse, er der faktisk mere end en praktisk 'kant'.
Vi tror, at universet faktisk er uendelig - og det har ingen grænser. Hvis universet var "fladt" (som et ark papir), som vores test viste op til et procentpoint eller "åben" (som en sadel), er det virkelig uendelig. Hvis det er "lukket" som en basketball, er det ikke uendeligt. Men hvis du går langt nok i en retning, ender du, hvor du startede: Forestil dig, at du bevæger dig på overfladen af en bold. Som en hobbit ved navn Bilbo sagde engang: "Vejen løber frem og frem …". Igen og igen.
Universet har en "kant" for os - endda to. Dette skyldes en del af den generelle relativitet, der siger, at alle ting (inklusive lys) i universet har en hastighedsgrænse på 299.792.458 m / s - og denne hastighedsgrænse gælder overalt. Vores målinger fortæller os også, at universet ekspanderer i alle retninger og ekspanderer hurtigere og hurtigere. Dette betyder, at når vi observerer et objekt, der er meget langt fra os, tager det tid, før lyset fra det objekt når os (afstand divideret med lysets hastighed). Tricket er, at når rummet udvides, når lyset bevæger sig mod os, øges afstanden lyset også med tiden, når det rejser mod os.
Så den første ting, du måske spørger, er, hvad er den fjerneste afstand, vi kunne observere lys fra et objekt, hvis det var blevet udsendt i begyndelsen af universet (som er omkring 13,7 milliarder år gammel). Det viser sig, at denne afstand er 47 milliarder lysår (et lysår er ca. 63.241 gange afstanden mellem Jorden og Solen) og kaldes den kosmologiske horisont. Spørgsmålet kan stilles noget anderledes. Hvis vi sendte en besked med lysets hastighed, i hvilken afstand kunne vi modtage den? Dette er endnu mere interessant, fordi udvidelseshastigheden for universet i fremtiden stiger.
Det viser sig, at selv hvis denne meddelelse flyver for evigt, kan den kun nå dem, der nu er i en afstand af 16 milliarder lysår fra os. Dette kaldes "horisonten for kosmiske begivenheder." Imidlertid er den fjerneste planet, vi kunne observere, 25 tusinde lysår væk, så vi kunne stadig hilse alle, der bor i dette univers i øjeblikket. Men den fjerneste afstand, som vores nuværende teleskoper kunne skelne mellem en galakse, er omkring 13,3 milliarder lysår, så vi kan ikke se, hvad der er i udkanten af universet. Ingen ved, hvad der er på begge sider."
Abigail Weiregg, lektor, Institut for kosmologisk fysik. Kavila ved University of Chicago:
”Ved hjælp af teleskoper på Jorden ser vi på lys, der stammer fra fjerne steder i universet. Jo længere væk lyskilden er, jo længere tid tager det for dette lys at komme hit. Derfor, når du ser på fjerne steder, ser du på, hvordan disse steder var, da det lys, du så, blev født - og ikke på, hvordan disse steder ser ud i dag. Du kan fortsætte med at kigge længere og længere, hvilket vil svare til at bevæge sig længere og længere tilbage i tiden, indtil du ser noget, der eksisterede flere årtusinder efter Big Bang. Før det var universet så varmt og tæt (længe før der var stjerner og galakser!), At ethvert lys i universet aldrig kunne komme på, det kan ikke ses med moderne teleskoper. Dette er kanten af det "observerbare univers" - horisonten - fordi du ikke kan se noget ud over det. Tiden går, denne horisont ændrer sig. Hvis du kunne se på universet fra en anden planet, ville du sandsynligvis se det samme, som vi ser på Jorden: din egen horisont, begrænset af den tid, der er gået siden Big Bang, lysets hastighed og universets udvidelse.
Hvordan ser det sted, der svarer til jordens horisont, ud? Vi ved ikke, for vi kan se dette sted, som det var umiddelbart efter Big Bang, og ikke som det er i dag. Men alle målinger viser, at hele det synlige univers, inklusive kanten af det observerbare univers, ser omtrent det samme ud, ligesom vores lokale univers i dag: med stjerner, galakser, klynger af galakser og et enormt tomt rum.
Vi tror også, at universet er meget større end den del af universet, som vi kan se fra Jorden i dag, og at universet i sig selv ikke har nogen "kant". Det er bare en ekspanderende rumtid."
Universet har ingen grænser
Arthur Kosovsky, professor i fysik ved University of Pittsburgh:
”En af universets mest grundlæggende egenskaber er dets alder, som vi ifølge forskellige målinger nu definerer som 13,7 milliarder år. Da vi også ved, at lys bevæger sig med en konstant hastighed, betyder det, at en lysstråle, der optrådte i tidlige tider, har kørt en vis afstand nu (lad os kalde dette "afstand til horisonten" eller "Hubble-afstand"). Da intet kan rejse hurtigere end lysets hastighed, vil Hubble-afstanden være den fjerneste afstand, vi nogensinde kan observere i princippet (medmindre vi finder en måde at komme rundt på relativitetsteorien).
Vi har en lyskilde, der kommer mod os fra næsten Hubble-afstand: kosmisk mikrobølgebaggrundsstråling. Vi ved, at universet ikke har en "kant" i afstanden til mikrobølge-kilden, som er næsten hele Hubble-afstanden fra os. Derfor antager vi normalt, at universet er meget større end vores eget observerbare Hubble-volumen, og at den virkelige kant, der kan eksistere, er langt længere væk, end vi nogensinde kunne observere. Måske er dette ikke sandt: det er muligt, at kanten af universet er placeret umiddelbart uden for Hubble-afstanden fra os, og ud over det - havmonstrene. Men da hele universet, vi observerer, er relativt det samme og homogent overalt, ville en sådan vending være meget mærkelig.
Jeg er bange for, at vi aldrig får et godt svar på dette spørgsmål. Universet har muligvis slet ikke nogen kant, og hvis det er tilfældet, vil det være langt nok væk, at vi aldrig vil se det. Det gjenstår for os kun at forstå den del af universet, som vi virkelig kan observere."
Ilya Khel