Джанна Левин, профессор астрофизики и писательница, утверждает: современная наука до сих пор не имеет окончательного ответа на вопрос о бесконечности Вселенной. В обсуждении с Нилом Деграссом Тайсоном она рассматривает гипотезу, согласно которой космос может быть конечным, но не иметь физического края .
Границы Вселенной и свет из прошлого 4:11
Вселенная может быть устроена подобно поверхности Земли. Если путешественник выйдет из Нью-Йорка и будет двигаться строго по прямой, он в конечном итоге вернется в исходную точку . В такой модели пространство конечно по объему, но не имеет границы, с которой можно «упасть».
Такая структура пространства порождает необычные визуальные эффекты. Свет от далеких галактик может огибать Вселенную и возвращаться к наблюдателю. В этом случае некоторые из наблюдаемых объектов могут оказаться Млечным Путем, каким он был миллиарды лет назад . Астрономы могли бы видеть нашу галактику на стадии активного квазара, не осознавая, что смотрят в собственное прошлое .
Механика Большого взрыва 10:34
Распространенное представление о Большом взрыве как о взрыве вещества в пустое пространство ошибочно. По словам Левин, это событие ознаменовало создание самого пространства . Каждая точка современной Вселенной когда-то находилась в центре этого процесса.
Для визуализации расширения Тайсон и Левин используют аналогию с поверхностью воздушного шара :
- Галактики подобны пятнам на коже шара.
- Они не перемещаются по поверхности сами по себе.
- Расстояние между ними увеличивается из-за растяжения самой «резины» — ткани пространства-времени.
- В этой модели не существует «центра» внутри трехмерного пространства, как нет центра на поверхности сферы .
Геометрия Вселенной может иметь сложную форму, например, додекаэдра, грани которого «склеены» между собой . Математические расчеты показывают, что форма и размер пространства определяют характер распределения горячих и холодных пятен в реликтовом излучении .
Скрытые измерения и структура реальности 27:43
Математические модели допускают существование дополнительных пространственных измерений, которые остаются незамеченными из-за своего малого масштаба. Левин сравнивает их с соломинкой для питья: на расстоянии она кажется одномерной линией, но вблизи видна ее круговая природа . Одно измерение свернуто в крошечное кольцо, в то время как другое остается протяженным.
Существует несколько гипотез, объясняющих, почему мы живем в трехмерном мире:
- Проблема сложности: в двух измерениях невозможно создать сложные организмы. Например, сквозной пищеварительный тракт просто разделил бы двумерное существо на две несвязанные части .
- Проблема стабильности: в четырех и более измерениях гравитационные и электромагнитные взаимодействия могут стать слишком слабыми. Атомы и молекулы имели бы слишком много «свободного места», что затруднило бы их объединение в сложные структуры .
- Теория бран (мембран): наш трехмерный мир может быть мембраной, плавающей в пространстве более высокой размерности .
По мнению Левин, частицы и силы (кроме гравитации) могут быть «приклеены» к этой мембране. Гравитация — это сама форма пространства-времени, поэтому она единственная способна проникать в дополнительные измерения .
Будущее Млечного Пути и столкновение с Андромедой 21:30
Галактика Андромеды приближается к Млечному Пути. В будущем они неизбежно столкнутся и сольются в единую систему . Однако ночное небо не станет ярче в привычном понимании.
Тайсон поясняет концепцию поверхностной яркости: при приближении объекта его общая яркость растет пропорционально квадрату расстояния, но и занимаемая им площадь на небе увеличивается так же . В результате Андромеда просто будет становиться крупнее, оставаясь таким же тусклым «облачком», как и сейчас, пока не поглотит наше небо целиком .
Человеческий глаз не способен увидеть детали далеких галактик и туманностей так, как их запечатлевает телескоп Хаббл. Сетчатка глаза не может накапливать свет в течение длительного времени, поэтому для нас эти объекты всегда будут выглядеть серыми и размытыми .
Информационный парадокс черных дыр 43:04
В квантовой механике информация считается неуничтожимой. Любой объект можно описать через его квантовые числа: массу, заряд и спин . Если сжечь энциклопедию, информация о буквах теоретически сохраняется в расположении частиц дыма и пепла.
При падении объекта в черную дыру возникает парадокс: кажется, что информация исчезает навсегда. Однако современная физика предполагает голографический принцип :
- Информация не попадает внутрь черной дыры.
- Она кодируется на ее поверхности — горизонте событий.
- Трехмерный объект оставляет «двумерный отпечаток» на границе пространства.
Темная материя и границы познания 49:44
Тайсон предлагает переименовать «темную материю» в темную гравитацию . Это точнее отражает суть явления: ученые видят гравитационные эффекты, но не находят их материального источника. Левин, в свою очередь, сравнивает темную энергию с невидимым океаном, который пронизывает все пространство и заставляет Вселенную расширяться с ускорением .
Аппарат «Вояджер-2» уже покинул пределы гелиосферы — зоны влияния солнечного магнитного поля и ветра . Теперь он находится в межзвездном пространстве, где доминируют космические лучи других звезд. Чтобы достичь ближайшей соседней звезды, аппарату потребуется около 70 000 лет .
