اسأل إيثان # 6: مركز الكون

"إذا كنت تبحث عن الحقيقة ، يمكنك في النهاية أن تجد السلام ؛ إذا كنت تبحث عن العزاء ، فلن تجد العزاء أو الحقيقة - ستبدأ فقط بصابون خفيف وتفكير بالتمني ، وتنتهي باليأس ".

Clive Staples Lewis

ومع ذلك ، فإن الإجابات التي تجدها أحيانًا تتعارض مع أفكارك ومشاعرك وحتى حسك العام. على سبيل المثال ، في حالة سألني القارئ عن:

. , . , , . . , , .

إذن ما هي هندسة الكون ، وهل لها مركز؟



بادئ ذي بدء ، سوف نقسم مفاهيم "كوننا" ، أي الكون المرئي ، و "الكون بشكل عام" ، والذي يتضمن كل ما يرتبط بنا منذ لحظة الانفجار العظيم وأكثر من ذلك بكثير. عندما ننظر إلى سماء الليل ، ثم خلف النظام الشمسي والنجوم والغاز والغبار في مجرتنا ، خارج جيراننا المجريين وأكثر من ذلك إلى ما لا نهاية - ننظر إلى الكون المرئي.



يمكنك النظر أبعد الأبعد من المجرات المرصودة ، قبل أن تُضاء النجوم الأولى ، في السنوات المظلمة للكون. قبل ذلك ، قبل حوالي 13.8 مليار سنة ، عندما كان الكون أصغر حجمًا وأكثر سخونة وكثافة ، كان الجو حارًا جدًا بحيث لا تتشكل الذرات الفردية - وهذا ما نراه عند ملاحظة إشعاع الخلفية الكونية الميكروويف (KMPI). وقبل ذلك بـ 380.000 عام ، كان هناك الانفجار الكبير - إنشاء عالم ساخن وكثيف ومتسع وتبريد.



هذا هو الجزء من الكون الذي يمكننا ملاحظته من مكاننا. ما نراه هو كرة تقريبًا ، يبلغ قطرها حوالي 46 مليار سنة ضوئية ، تتمحور حولنا.

لكننا لسنا في مركز الكون. بالعكس ، بالحديث عنها ، نحن نتحدث في سياق نظرية فيزيائية تصفها على نطاق واسع - GR. وتقول النسبية أن الفضاء ليس مسطحًا ، مثل شبكة ثلاثية الأبعاد ، ولكنه منحني في وجود المادة والطاقة.



على نطاق واسع ، يمكن أن يكون للكون أيضًا انحناء ، اعتمادًا على أنواع مختلفة من المواد والطاقة وسرعة التمدد. قد يكون له انحناء سلبي عندما تكون زوايا المثلث أقل من 180 درجة ؛ إيجابي - عندما تكون الزوايا أكثر من 180 درجة ؛ أو تكون مسطحة ، مثل الورق ، حيث يكون مجموع الزوايا الثلاث 180 درجة.

بالإضافة إلى ذلك ، يؤثر الانحناء على ما يحدث لاثنين من الأشعة المنبعثة من نقطة واحدة - سوف يتشتتا أكثر أو يتقاطعان أو يحافظان على زاوية.



بناءً على ملاحظات اليوم والقوانين الفيزيائية ، نعلم أن الكون مسطح (بدقة 1٪) ، وأن حجم الكون غير القابل للرصد أكبر 150 مرة على الأقل من الكون المرصود. وأفضل ما في الأمر أن هذا يؤكد KMFI المرصود.



إذا كانت استنتاجاتنا صحيحة ، فإن الكون الذي نلاحظه لا يختلف عن تلك الملاحظات التي يمكن أن يقوم بها أي مراقب آخر في أي جزء آخر منه. بالطبع ، قد تكون هناك اختلافات في المقاييس المحلية - كثافة توزيع المجرات والتوزيع المحلي للمادة. في بعض الاتجاهات ، هناك مجموعات ضخمة من المجرات ، في حالات أخرى - الفراغات. بعض أجزاء KMFI أكثر سخونة أو برودة.



ولكن على نطاق واسع ، سيبدو الكون شيئًا مثل الخريطة أدناه. على الرغم من أن أي مراقب سيكون له جزء كروي (يتم تحديد نصف قطره من خلال المسار الذي مر به الضوء منذ الانفجار الكبير) المتمركز على المراقب ، يبدو أن الفضاء في جميع الأبعاد الثلاثة يستمر ويستمر إلى أقصى حد ممكن.



فماذا عن المركز؟ يعتمد ذلك على مقدار ما تريد أن تذهب إليه في مجال الفرضيات. من ناحية ، فإن بنية الفضاء لها شكل على نطاق واسع ، اعتمادًا على الانحناء. إذا كان الانحناء إيجابيًا ، فسيكون له شكل كرة ، ويغلق على نفسه. إذا كانت مسطحة ، يمكن أن تأخذ شكل حيد أو أسطوانة ، والتي تغلق مرة أخرى على نفسها. إذا كان سلبيًا ، يمكن أن يأخذ شكل سرج على نطاق صغير ، ولكن لا يزال مقفلًا على نفسه.



بشكل عام ، اعتمادًا على الانحناء ، يمكن أن يكون الكون محدودًا أو لانهائي. إذا كانت محدودة ، فيمكننا التحدث عن المركز. إذا كان للفضاء شكل كرة ، فيجب أن يكون مركز الكرة. إذا كان للمكان شكل دائري ، فسيكون المركز في مراكز الحفرة.

ولكن هناك مشكلة في هذا المنطق.



تفكر في ثلاثة أبعاد. لا عجب. لكن جميع الأسطح الموصوفة هي سطح كرة ، سطح كعكة أو سرج ، فهي ثنائية الأبعاد. وأنتم تبحثون عن مركز في البعد الثالث.

لكن الفضاء له ثلاثة أبعاد. لا يتمدد الكون كسطح ثنائي الأبعاد لكرات مطاطية منتفخة ، بل كعجين ثلاثي الأبعاد للخبز (في فرن بدون جاذبية) ، يتوسع في الأبعاد الثلاثة جميعها. لذلك ، إذا كان الكون محدودًا وله مركز ، فسيكون موجودًا في الفضاء بعدد كبير من الأبعاد.



سطح الدائرة على اليسار هو خط أحادي البعد. يقع مركزها على مستوى ثنائي الأبعاد. ولكن إذا مشيت على طول الخط فقط وسألت "أين المركز" ، فإن سؤالك لا معنى له.

سطح الكرة على اليمين ثنائي الأبعاد. لديها مركز في ثلاثة أبعاد ، ولكن إذا مشيت على السطح ، فإن سؤال المركز لا معنى له أيضًا.

وإليك ما نعرفه عن فضاءنا ، فضاء ثلاثي الأبعاد.



من المعقول أنه سطح هيكل معين من الفضاء متعدد الأبعاد ، وأن له مركزًا. لكننا لا نجد هذا المركز. سؤال المركز ليس له معنى - تمامًا مثل سؤال مركز الدائرة من حيث النقاط في هذه الدائرة.

لذلك ، ليس للكون مركز.

Source: https://habr.com/ru/post/ar380889/