Ce se afla dincolo de marginile universului

Ce se află dincolo de marginile universului?

In Științe de frontieră by ErchLasă un comentariu

Ce se ascunde dincolo de marginile universului? Este universul cu adevărat infinit? Ar putea omenirea să ajungă la căpatul universului? Dacă da, prin ce metode?

Universul fascinează și intrigă; este plin de mistere și ridică multe întrebări la care omenirea nu a găsit încă un răspuns. Cei mai mulţi sunt familiari deja cu teoria conform căreia universul este infinit. Însă, în ultimii ani, tot mai multe voci s-au ridicat și au contestat această teorie. Daca ar fi să le dăm crezare, atunci o mare parte din ceea ce credem că ştim despre univers s-ar putea dovedi a fi fals.

Universul observabil

Pentru a înțelege mai bine dimensiunile reale ale universului trebuie ca, în primul rând, să înțelegem conceptul de “univers observabil”. Strict din punct de vedere al definiției, “universul observabil” este format din planete, stele, sisteme solare, galaxii și alte elemente cosmice care, în principiu, pot fi observate de pe Pământ. Acest lucru este posibil deoarece lumina emisă de aceste obiecte a avut suficient timp să ajungă până la noi.

Presupunând că universul este izotropic (are proprietăți independente de direcția în spațiu), distanța până la marginea universului observabil este aproximativ aceeași indiferent de direcția în care am “privi”. Practic, universul observabil are o “formă” relativ sferică iar în centrul acestuia se găsește observatorul (noi).

Cât de departe putem vedea în spațiu nu depinde neapărat de tehnologia pe care o avem la dispoziție, ci depinde mai mult de abilitatea luminii de a ajunge la noi. În prezent putem “vedea” până la 46 de miliarde de ani lumină în orice direcție. Asta înseamnă că universul observabil măsoară aproximativ 93 de miliarde de ani lumină în diametru (dintr-un capăt până în celălalt).

Pentru a înțelege mai bine magnitudinea universului observabil, gândiţi-vă astfel: un an lumină reprezintă distanța pe care lumina o parcurge într-un an și anume aproximativ 9 trilioane de km (9.000.000.000.000 km). Astfel, 93 de miliarde de ani lumină reprezintă aproximativ 837 x 1021 km.

Ce se află dincolo de marginile universului? - Universul observabil Harta 3D

Universul observabil – hartă 3D

 

Oamenii de ştiinţa au aproximat vârsta universului undeva la 13,8 miliarde de ani. De aici se nasc două întrebări:

1) Dacă universul are “doar” 13,8 miliarde de ani, cum este posibil ca marginile universului observabil să fie situate la 46 de miliarde de ani lumină de noi?

2) Cum au calculat oamenii de ştiinţă distanța până la marginea universului observabil?

Răspunsurile la ambele întrebări sunt relativ simple. Cei 13,8 miliarde de ani reprezintă timpul maxim de care lumina a avut nevoie pentru a parcurge distanța de la un punct din univers și până la noi. Pornind de aici, oamenii de ştiinţa au calculat distanța la care acel punct se află în momentul de față, rezultatul reprezentând raza universului observabil.

Apoi, pentru a înțelege de ce raza universului observabil este atât de mare, trebuie să înțelegem că universul se află într-o continuă expansiune. Luați spre analogie exemplul unei pâini cu stafide care se coace în cuptor. Fiecare stafidă reprezintă o galaxie. Stafidele nu se mișcă prin aluat, însă pe măsură ce aluatul crește, distanța dintre stafide crește de asemenea. O situație similară se întâmplă și în univers, însă la o scala mult mai mare. Galaxiile nu se deplasează prin spațiu și nu cresc în dimensiune, doar distanța dintre galaxii, spațiul gol dintre acestea, se mărește.

Înțelegând conceptul de univers observabil, ne putem pune întrebarea: “Ce se află dincolo de acest punct?”

Există o serie de teorii, însă nici una dintre acestea nu poate oferi un răspuns definitiv. Iar în timp ce aceste noi teorii sunt extrem de complexe, șcepticii au nevoie să-și argumenteze opiniile folosind doar cateva concepte relativ simple:

1. Universul este definit de tot spațiul și timpul care există, deci nu poate exista o limită a universului.

Această definiție este cât se poate de banală. Însă este oare corect să clasificăm ca parte din univers ceva cu care nu putem interacționa? Dacă universul este foarte diferit dincolo de margini, dincolo de ceea ce putem noi observa?

2. Universul este infinit deoarece teoria relativității a lui Albert Einstein ne spune că universul este plat, iar galaxiile se întind la nesfârșit.

Întrebarea care se pune însă aici este “cât de plat?” Au reuşit oare oamenii de ştiinţă să măsoare cu infinită precizie curbura universului?

Putem lua ca exemplu, pe o scară mult mai mică, felul în care percepem Terra. Dacă privim în zare, Pământul pare plat, curbura este imperceptibilă. Privit însă din spațiu, Pământul are formă sferică. Dacă același lucru este valabil și în cazul Universului? Dacă curbura acestuia este atât de mică încât nu poate fi măsurată cu precizie folosind mijloacele pe care le avem la dispoziție, sau datorită faptului că nu putem “vedea” suficient de departe astfel încât să putem detecta o astfel de curbură?

Orizontul de particule

Așa cum am precizat la începutul acestui articol, cei 46 de miliarde de ani lumină reprezintă raza universului observabil, adică distanța de la noi (Terra) și până în cel mai îndepărtat punct observabil. Teoretic, dacă o navă cosmică ar fi capabilă să călătoreasca cu viteza luminii (299.792.458 m/s), aceasta ar avea nevoie de 46 de miliarde de ani pentru a ajunge până la cel mai îndepărtat punct observabil. Și asta doar dacă timpul ar “îngheța” și universul s-ar opri din expansiune.

Sistemele solare și galaxiile sunt într-o permanentă deplasare către partea exterioară a universului iar spațiul gol dintre ele continuă să crească. Această continuă expansiune a dus la apariţia conceptului de “orizont de particule.” Orizontul de particule poate fi definit ca cea mai îndepărtată parte a universului cu care am putea avea o posibilă interacțiune. Tot ceea ce se află în interiorul orizontului de particule reprezintă universul cunoscut.

Revenind la nava noastră spațială, teoretic, aceasta trebuie să călătorească cu viteza luminii printr-un spațiu aflat în continuă expansiune. Cu cât nava spațială călătorește mai mult către destinație (către de orizontul de particule), cu atât acesta se îndepărtează mai mult.

Pare greu de înțeles? Să facem o scurtă recapitulare. Am stabilit că Universul are o vârstă de aproximativ 13,8 miliarde de ani (durata de timp maximă de care a avut nevoie lumina pentru a parcurge distanța de la un punct din univers până la noi) însă raza universului observabil este de aproximativ 46 de miliarde de ani lumină. Practic, în cei 13,8 miliarde de ani, Universul s-a extins atât de rapid încât acum noi putem “vedea” la o distanță de aproximativ 46 de miliarde de ani lumina în orice direcție am privi. Tot din acest calcul rezultă că, în medie, Universul se extinde cu o viteza mult mai mare decât viteza luminii.

În concluzie, nava noastră nu are nevoie de 46 de miliarde de ani pentru a ajunge la orizontul de particule, această ar trebui să călătorească la nesfârșit deoarece orizontul de particule se “deplasează” cu o viteză superioară vitezei luminii.

Așa cum găurile negre au un punct teoretic dincolo de care nu putem vedea (“event horizon”) deoarece nici un fel de informație nu mai poate trece de acel punct, așa și universul are un “event horizon”. Orice corp ceresc aflat dincolo de această “barieră” este și va rămâne inaccesibil pentru noi.

Event Horizon vs orizontul de particule

Însă lucrurile abia acum devin stranii. S-a stabilit că event horizon-ul universului se află mai aproape de noi decât orizontul de particule, la aproximativ 16 miliarde de ani lumină. Asta înseamnă că, astăzi, omenirea poate vedea galaxii la care nu vom putea ajunge niciodată prin metode convenționale. Mai mult decat atat, pe măsură ce universul se extinde, dinstanța dintre Calea Lactee și celelalte galaxii crește iar într-o bună zi toate celelalte galaxii vor trece dincolo de event horizon. Iar peste miliarde și miliarde de ani Calea Lactee va rămâne singura galaxie din universul observabil.

Toate aceste calcule sunt valabile cu o singură condiție: doar dacă viteza luminii este viteza maximă cu care un obiect poate călători. Albert Einstein a demonstrat că viteza luminii este viteza maximă cu care se poate călători prin spațiu.

În anul 1962 fizicienii O. M. P. Bilaniuk, V. K. Deshpande, și E. C. G. Sudarshan au introdus conceptul de tachyon – o particulă teoretică care ar putea sta la baza conceptului FTL sau “warp drive” (călătorii cu viteze superluminice). Spre deosebire de particulele obișnuite care nu pot călători cu viteze mai mari decât viteza luminii, tachyonii s-ar bucura de o proprietate extrem de interesantă: viteza lor ar crește pe măsură ce energia scade. Astfel, pe măsură ce energia se apropie de zero, viteza lor se apropie de infinit.

Să presupunem că nava cu care călătorim are capacitatea de a atinge viteze mai mari decât viteza luminii. O astfel de nava poate ajunge și trece dincolo de orizontul de particule. Însă ce am găsit acolo? Mai mult ca sigur vom găsi mai multe sisteme solare, mai multe galaxii, nebuloase, în principiu… mai mult univers.

Curbura universului

După o călătorie îndelungată ajungem la destinație, la orizontul de particule și observăm că dincolo de acesta există în continuare galaxii. Întrebarea care se naște acum este: “până unde se întinde tot acest spațiu?”

Totul depinde de curbura universului. Potrivit teoriilor actuale, geometria universului este una plată cu “mici” denivelări provocate de grupările de galaxii. Imaginați-vă suprafața oceanului. De aproape, se pot observa valurile însă de la depărtare suprafața oceanului pare perfect netedă.

Dacă arhitectura universului este perfect plată, atunci, aplicând ecuațiile lui Albert Einstein, ajungem la concluzia că universul este infinit. În acest caz, dacă călătorim dincolo de orizontul de particule o să observăm că universul se întinde la nesfârșit.

Situația în care arhitectura universului nu este una perfect plată naște însă cele mai multe controverse. Chiar și în cazul în care această curbură ar fi atât de mică încă instrumentele noastre să nu o poată detecta, atunci universul nu ar mai fi plat, ci suprafața unei hipersfere (hipersfera este reprezentarea 3D a unei sfere 4D). În acest caz, nava noastră ar călători prin interiorul acestei sfere, pe toată dimensiunea ei și ar ajunge înapoi în punctul din care a plecat.

Teoria conform căreia universul nostru ar fi în fapt o bulă în continuă expansiune într-un spațiu infinit „plin” cu alte bule similare va fi însă subiectul unui alt articol marca ClubEnigma.

+ Surse

Lasă un comentariu