Что больше Вселенной¶

Вселенная — это всё пространство, время, материя и энергия в их совокупности, включая все галактики, звёзды, планеты и их движение. Вопрос «что больше Вселенной» не имеет однозначного ответа, поскольку он зависит от того, какую именно модель Вселенной принимать — конечную или бесконечную, единственную или множественную. Современная космология допускает несколько гипотез, каждая из которых по-своему трактует границы и структуру космоса.

¶Вселенная в современной космологии

Согласно стандартной космологической модели (ΛCDM), Вселенная возникла около 13,8 млрд лет назад в результате Большого взрыва и с тех пор расширяется. Расширение не означает, что Вселенная расширяется «внутрь чего-то» — пространство само расширяется, а не движется внутри внешнего объёма. Это ключевое отличие современной космологии от наивных представлений о «пузыре» в пустоте.

В пределах наблюдаемой Вселенной (около 93 млрд световых лет в поперечнике) находится примерно 2 триллиона галактик. Однако наблюдаемая Вселенная — лишь часть всей Вселенной, если она вообще конечна.

¶Конечная или бесконечная Вселенная

¶Гипотеза конечной Вселенной

Если Вселенная конечна, но без границ (подобно поверхности сферы), то «больше» её не существует — за пределами просто нет пространства. Такая модель допускается общей теорией относительности: пространство-время может быть замкнутым, как четырёхмерный аналог сферы.

¶Гипотеза бесконечной Вселенной

Если Вселенная бесконечна, то она не имеет границ и «больше» её быть не может — бесконечность не помещается в какой-либо внешний объём. В этом случае вопрос о том, что больше Вселенной, бессмысленен по построению.

¶Мультиверс — гипотеза множественных вселенных

Наиболее обсуждаемая гипотеза, отвечающая на вопрос «что больше Вселенной», — это концепция мультиверса (множественных вселенных). Согласно ей, наша Вселенная — лишь одна из множества, каждая из которых может иметь свои физические константы, законы и историю.

¶Космическая инфляция и пузырьковая вселенная

Одна из версий мультиверса связана с космической инфляцией. Если инфляция — вечный процесс, то она порождает бесконечное число «пузырей» — отдельных вселенных, каждая из которых расширяется и остывает. Наша Вселенная — один такой пузырь. Модель пузырьковой вселенной предложена физиком Андреем Линде.

¶Многомировая интерпретация квантовой механики

Другая гипотеза — многомировая интерпретация Хью Эверетта — утверждает, что каждое квантовое измерение порождает ветвление реальности. В этом случае «вселенные» — это не физические объекты в пространстве, а разные ветви квантовой суперпозиции.

¶Струнная теория и браны

В струнной теории возможные вселенные существуют как «браны» — многомерные объекты, погружённые в более высокомерное пространство («бультранс»). Различные браны могут быть разными вселенными, а их столкновения могут объяснять Большой взрыв.

¶Другие гипотезы

¶Циклическая модель

Некоторые модели предполагают, что Вселенная проходит циклы расширения и сжатия (модель пульсирующей Вселенной, модель циклической космологии Роджера Пенроуза). В этом случае «больше» — это не пространство, а время: Вселенная существует вечно, меняя фазы.

¶Голографический принцип

Голографический принцип предполагает, что вся информация о трёхмерной Вселенной закодирована на её двумерной границе. Если верить этой идее, то Вселенная — проекция более фундаментальной структуры, и «больше» её — это более высокомерная реальность, но не обязательно пространственно.

¶Что известно науке

На сегодняшний день нет экспериментальных данных, подтверждающих существование мультиверса или внешнего пространства за пределами Вселенной. Все гипотезы о «большем» остаются математическими моделями, не имеющими прямого наблюдательного подтверждения. Стандартная космология ограничивается утверждением, что Вселенная — это всё, что существует, и вопрос о том, что за её пределами, лежит за пределами проверяемой науки.

¶Интересные факты

• Наблюдаемая Вселенная имеет форму сферы с наблюдателем в центре — не потому, что Земля особенная, а потому, что свет от самых далёких объектов достигает нас одинаково во все стороны.
• Возраст Вселенной (13,8 млрд лет) меньше, чем расстояние до самых далёких наблюдаемых объектов (около 46 млрд световых лет) — из-за расширения пространства.
• Если Вселенная бесконечна, то в ней бесконечно много копий каждого наблюдаемого объёма — это следствие теоремы о бесконечности.

Источники:

• Линде А. Д. «Новые миры за пределами Вселенной»
• Пенроуз Р. «Циклы времени»
• Грин Б. «Элегантная вселенная»
• Стандартная космологическая модель ΛCDM (обзорные материалы NASA и ESA)