Où est le bord de l'univers?

Où est le bord de l'univers?

Bien qu’il soit très, très grand, mais l’univers ne peut probablement pas être infiniment grand. Mais cela ne signifie pas qu'il a un avantage.

Nous savons tous que l'univers est en expansion, n'est-ce pas? Eh bien, si vous ne le saviez pas, ne remerciez pas pour l'information. Nous vivons dans un univers en expansion: chaque galaxie s'envole d'une autre galaxie. Cela conduit naturellement à la question générale: «Si l'Univers se dilate, alors en quoi se dilate-t-il? Dans un grand univers? Dans rien? Dans quelque chose comme un brouillard indéfini? Où est le bord de notre bulle cosmique?

Eh bien, notre univers a un avantage - c'est-à-dire si par «notre univers» nous entendons l'univers observé. La vitesse de la lumière n’est que la vitesse - et l’Univers existe depuis longtemps (environ 13,77 milliards d’années). Mais pour nous, cela signifie seulement qu'une partie de l'univers nous a été révélée par la lumière, qui a parcouru de vastes distances cosmiques. Et qu'est-ce qui dépasse notre limite observée? C'est simple: il suffit de plus de choses comme les galaxies et les trous noirs et de nouvelles variétés de fromages fantastiques. Ces choses sont inaccessibles pour nous, mais elles sont toujours là.

De notre point de vue, il semble que nous sommes au centre de tout, et chaque galaxie s'envole. Cela conduit donc naturellement au raisonnement suivant: "Il doit y avoir un avantage." Mais, disons, vous avez sauté sur Andromeda, notre plus proche voisin de la galaxie. De ce nouveau point de vue, tout vous semble toujours au centre de l'univers et tout vous échappe. Maintenant, soyons vraiment fous et supposons que nous pouvons vous téléporter vers la galaxie observée la plus éloignée, à l'extrême limite de notre portée d'observation. Devinez quoi? Oui, votre position semble indiquer que vous êtes au centre de l’Univers, et chaque galaxie (y compris la Voie Lactée) s’éloigne de vous. C’est ce que nous entendons par «l’univers est en expansion» Chaque galaxie est retirée de toute autre galaxie (à quelques exceptions mineures près les fusions locales, mais il s'agit d'un sujet pour un autre article).

Mais il devrait y avoir une limite, non? L'univers ne peut pas être infini, non? C'est ça?

Eh bien, probablement pas. Bien que ce soit un très, très, très grand univers, mais probablement pas infiniment grand.

Mais elle n'a toujours pas besoin d'arêtes.

Pensez à nouveau à sauter de galaxie en galaxie. Du côté de la voie lactée, l’Univers ressemble à une énorme bulle de savon dont la taille augmente à partir de notre centre. Mais dans une autre galaxie, cette bulle universelle est différente, car cette autre galaxie est au «centre» de la bulle ... Et la tentation d'appeler des concepts tels que des mots comme «intérieur» ou «bord» dans notre univers n'a pas de sens du point de vue d'une nouvelle perspective. . Et ceci est vrai pour chaque galaxie.

Je le répète: «l'univers en expansion» signifie simplement que chaque galaxie s'éloigne de plus en plus d'une galaxie. Le voici! Il n'y a pas de bord. Pas de bulle Rien à développer. Le calcul est simple: l'univers grandit avec le temps. C'est tout.

Faisons un pas en arrière. Tout le monde connaît ces analogies courantes utilisées pour décrire l'univers en expansion: les galaxies sont comme des fourmis rampant autour d'un ballon de plage. Nous ne sommes que des raisins secs dans une miche de pain. Et - oh! La balle est gonflée! Oui! Une miche de pain pousse au four! L'espace se dilate et les galaxies sont emportées! Vous voir Facile!

Ces analogies, bien sûr, nous donnent un point important: les galaxies ne volent pas et ne valsent pas à distance les unes des autres. C’est l’espace au-dessous d’eux qui fait tout le travail d’expansion; les galaxies ne reposent que sur le tapis cosmique. Mais ces analogies ont aussi un défaut fatal. Nous pouvons tous facilement imaginer gonfler un ballon de plage ou une miche de pain, et nous pensons immédiatement qu’ils se développent en quelque chose: de l’air vide. Le ballon de plage a la peau. Le pain a un délicieux, croquant. Ils ont des bords et ils entrent dans quelque chose.

Notre esprit s'est moqué de nous, et cela nous trompe et cache ce qui se passe réellement.

Lorsque nous utilisons l'analogie de "fourmis sur la plage", la première chose que les gens disent: "Pourquoi des fourmis?". Je ne sais pas; juste sortir avec elle. Et la deuxième chose que les gens disent: "Oh, le centre de l'univers est juste là, au milieu de la balle." En ce moment, je dois sauter avec des restrictions par analogie: tout notre univers est la surface d'un ballon gonflable. Et la surface de la balle n'a pas de centre. Tout comme la surface de la terre n'a pas de centre. Nous pourrions faire les poteaux où nous voulions.

Dans le modèle balle-plage, notre univers entier est une surface bidimensionnelle remplie de fourmis idiotes essayant de ramper l'une vers l'autre, mais elles ne peuvent pas, car certaines continuent à le gonfler d'un coup. Ok, d'accord, peu importe. Ce modèle de l'univers est bidimensionnel, mais aux yeux de notre esprit, nous pensons immédiatement à son expansion dans la troisième dimension - une dimension à laquelle les fourmis ne peuvent accéder car elles ne peuvent pas sauter. Mais cette dimension supplémentaire fournit un «espace» pour que la balle se transforme en quelque chose.

Mais notre véritable univers est en trois dimensions. Bien que la théorie des cordes suggère l'existence de dimensions supplémentaires, elles sont toutes subminiatures et ne sont donc pas prises en compte. Y a-t-il donc une quatrième dimension supplémentaire qui fournit un «matériau» pour élargir notre univers en quelque chose? Peut-être que oui, peut-être pas. Voici quoi: les mathématiques peuvent créer une quatrième dimension pour notre expansion 3D de l'univers en quelque chose. Et nous aurions certainement un «bord» dans cette dimension supplémentaire, de sorte que vous pouvez également pointer vers le «bord» de la surface 2D de la balle.

Mais ce n'est pas nécessaire.

Nous n'avons pas besoin d'une quatrième dimension pour couvrir notre univers. Nous avons une description mathématique complète et cohérente de l'expansion de l'Univers, en utilisant uniquement les trois dimensions normales de la vie quotidienne que nous connaissons et aimons. Ainsi, cela signifie que nous pouvons avoir un univers en expansion sans avoir besoin d'un avantage ou de quelque chose pour qu'il se développe en quelque chose.

J'avoue que j'ai du mal à expliquer ce concept. Mais c’est la beauté d’utiliser les mathématiques pour comprendre l’Univers: nous pouvons créer et manipuler des concepts, car notre cerveau ne peut tout simplement pas s’en sortir tout seul!

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