Има ли край Вселената или е безкрайна?

Безкрайност е едно от най-удивителните понятия в науката, теорията за безкрайността е привличала и ще привлича дълго време вниманието, както на учените така и на обикновените изследователи на Вселената. Интересът към това понятие, може да да се обясни с това, че в нашето ежедневие ние се сблъскваме с точни измерения и числа, всичко около нас има начало и край, но безкрайността ни примамва с своята загадъчна и необичайна тайнственост на неизвестното. Ние винаги ще се интересуваме, какво има след края на Вселената  и може  би никога няма да можем да си отговорим на този въпрос.

Тази причина обаче служи, като сериозен стимул за опознаване на безкрайното. Понятието безкрайно е лишено от нагледност, трудно е да си представим безкрайността, но въпреки това не може да говорим, че безкрайността е измислено математическо понятие, то широко се използва в съвременната наука, и с помощта на безкрайността като понятие се решават множество важни проблеми.

Възможно ли е, цялото да се равнява на своите съставни части? Възможно ли е, при събирането на две отделни еднакви величини, да се получи нова величина равна по размер на своите две съставни величини?

Със сигурност, много от нас са готови да се усмихнат и да отговорят отрицателно.Такъв отговор услужливо ни подсказва нашето ежедневие в което всичко си има начало и край. Но нека не бързаме. това, което се оказва съвършено невъзможно в обикновения животи и простата аритметика, става напълно възможно, когато ние имаме работа с  така наречената безкрайност.

В изучаване на многообразните свойства на безкрайността, са заинтересувани не само математиците, но и физиците, философите и астрономите. Но, ако математиците се интересуват от свойствата на безкрайността като цяло и въобще, то астрономите изучавайки безкрайност, се опитват да си обяснят геометрията на пространството и Вселената.

Въпросът за пространствената безкрайност на вселената, безспорно принадлежи към числото на най-сложните научни проблеми и има своя богата история на развитие.

Още във древността великите философи се опитвали да решат въпросите на безкрайността, вселената и пространството с помощта на прости и на пръв поглед не опровержими логически разсъждения.

Те мислели така:

Представете си, че вселената има край и човек достигне  този край. Тогава, ако просто си протегне ръката той ще се окаже зад границите на Вселената. Но тези рамки на пространството, ще се окажат на още по-далечно разстояние. Тогава, той ще може да се приближи до тези нови граници, и да се протегне отново ръката и  така до безкрай… Значи Вселената няма граници.

Разсъжданията на Тит Лукреций Кар в поемата си „За природата на нещата“:

Няма нито един край, нито една от странете на вселената, защото, ако имаше тя нямаше да е безкрайна.

И в действителност, е необичайно трудно почти не възможно да си представим безкрайната  Вселена, т.е. да си представим пространство, в което всяко едно от неговите направления се простира безкрайно далеч. Но още по-трудно е да си представим обратното, че във Вселената някъде там има край, и точни граници и очертания.Защото веднага след, като си представим това, възниква въпросът, а какво има след това?

Такива разсъждения, обаче не могат да бъдат основа за сериозни научни изводи. Ние, много неща не можем да си приставим, но това само по себе си нищо не доказва. Разсъжденията на  Лукреций Кар макар и външно логични,  просто се опират на нашите привични земни разсъждения, под мълчаливия  предлог, че те са верни винаги и навсякъде. Въпреки това цялото познание на природата показва че така наречената, нагледност е добър съветник при решаването на много научни въпроси. За това  за решението на проблема на безкрайността е нужен не толкова логически разсъждения, колкото изучавани реалните свойства на окръжаващия ни свят.

Коперник, когато разработвал своята хелиоцентричната система за строежа на Вселената, предполагал че Вселената е ограничена в сферата на така наречените неподвижни звезди,  към този извод полският учен, стига с помощта на доволно прости логически разсъждения. Всичките небесни тела се въртят в кръг около слънцето, при това с еднакъв ъгъл на скорост, извършващи един оборот на денонощие. От тук следва, че колкото по-далече е разположен един обект звезда или  планета от слънцето, толкова по-голяма е неговата скорост на въртене. Ако  предположим, че има звезди, които се намират на безкрайно разстояние  от слънцето, то те би трябвало да се преместват в пространството с безкрайно голяма скорост. Но така като това е не възможно, светът би трябвало да е безкраен.

Сега на нас ни е ясно къде е грешката в тези разсъждения, цялата работа е там, че слънцето не е центъра на света, а просто център на нашата слънчева система. Но по времето на Николай Коперник, хипотезата за ограничената вселена, е изглеждала не опровержима.

Първия усъмнил се в хипотезата на Коперник и застанал твърдо зад идеята за безкрайна Вселена бил Джон Браун, въпреки, че неговите изводи далеч не са били от физически или астрономически характер, те били основани на общи предположения от философски характер.

Тези идеи се опират на механиката на Нютон, и ние писахме за тях по-нагоре в тази тема.

От основните закони на класическата механика следва, че всяка система, която привлича към себе си частици, е длъжна в края на краищата постепенно да  се разсейва в безкрайното пространство. По такъв начин в рамките на класическата физика следва, че колкото и да е устойчива крайна граница на материалната Вселена не може да съществува.

На пръв поглед решението на задачата за безкрайната Вселена изисква да дадем един от двата сложни отговора „да“ или „не“. Безкраен ли е космоса или пък не е безкраен. Ако е безкраен, то това дава отговор на много въпроси. Защото безкрайността си е безкрайност винаги.

Но със развитието на науката, се изяснило че безкрайността може да е различна по своята същност. така например в математиката се доказва, че  простите числа  в натурален ред( Четно множество) имат по-малка „мощност“, от колкото безкрайното множество от  всички точки разположено на права линия( Така нареченият континуум). И колкото и да събираме четното множество с континуум ние никога няма да получим мощността на континуум, в резултат на това събиране накрая винаги ще се получава  четното множество.

Различните геометрични безкрайности, могат да обладава различни свойства. например неограниченост и безкрайност на пространството на пръв поглед означават едно и също, но това е само на пръв поглед. Оказва се че неограниченото  пространство, т.е. пространство, което няма край и граници в същото време може  може да не е безкрайно, а просто затворено в себе си. като пример, мога да ви дам повърхността на балон. Площта на такава повърхност, винаги има крайна величина, в същото време, когато се движим по нея ние никога няма да достигнем нейните граници- следователно тя е не ограничена.

По такъв начин е възможно да съществува пространство неограничено, което няма граници и всенощното време то да има край (т.е. обемът му се изразява в крайни числа).

Що се отнася до пространството на вселената, то неговото не ограничение не е под съмнение.  Но за да можем да съдим за това дали е безкрайно или не е необходимо да изучаваме геометрията на космоса. За да направим това, трябва да разберем как се разпределя вселенската материя.

Теоретическите изчисления, ще позволят да се определи критическата плътност на веществата. Величината и отговаря на една хилядна от масата на протона на един кубически сантиметър, което се изразява в следната формула 6-1(г~29 г/см). Ако средната плътност на веществата в Вселена, е по-голяма от критическа, значи от гледна точка на теорията на относителността то пространството има край или не е безкрайно. Или по друг начин казано, затворено в себе си. Ако средната плътност на веществата в Вселената, е по- малка от критичната, то тогава вселената е безкрайна.

Във връзка с това със се появили различни варианти на изчисления на средната плътност на материята във Вселената. Някой изследователи, побързаха да обвяват, че реалната Вселената не е безкрайна и дори са се опитали да изяснят нейния радиус. въпреки това подобен подход към решението на проблема с безкрайността на вселената не може да даде отговор  за геометрическите свойства на реалния свят.

Теорията на относителността в действителност дава физически критерии, с помощта, на които можем да  определим изкривяването на пространството. Фактическото изкривяване, може да бъде определено само с помощта на наблюдения. какво говорят, наблюденията? Те свидетелстват за това, че средната плътност, на веществата в Вселената, е вероятно равна на критическата. а това означава, че при съвременно ниво на знания, които имаме за Вселена, ние нямаме достатъчно основания, да изберем едната или другата възможност, като правилен отговор. За да направим, такъв избор, е необходимо да разполагаме със много повече точни оценки за за средната плътност на материята в космическото пространство.

Още интересни, факти за Вселената и безкрайността на космоса, може да откриете в тези теми:

• Измерения и вселени
• Център на вселената
• Как е създадена Вселената?
• Големият Взрив и създаването на Вселената