År 2019 är detta en vanlig känsla - att vilja gå fyra eller fem gånger om dagen, inte bara till rymden, utan till slutet av världen, så långt som möjligt, för att bli av med dålig besatthet eller dåligt väder, ett försenat tåg eller trånga byxor, så vanligt på tingenes jord. Men vad väntar dig på den här kosmologiska gränsen? Vad handlar det om - världens kant, universumets kant - vad ser vi där? Är det en gräns eller oändlighet i allmänhet?
Låt oss fråga forskarna.
På kanten av världen
Sean Carroll, professor i fysik vid California Institute of Technology:
”Så vitt vi vet har universum inga gränser. Det observerbara universum har en kant - gränsen för vad vi kan se. Detta beror på att ljuset går med en begränsad hastighet (ett ljusår per år), så när vi tittar på avlägsna saker tittar vi tillbaka i tiden. I slutet ser vi vad som har hänt i nästan 14 miljarder år, reststrålningen från Big Bang. Detta är den kosmiska mikrovågsbakgrunden som omger oss från alla håll. Men detta är inte en fysisk "gräns", om du verkligen bedömer det.
Eftersom vi bara kan se så långt vet vi inte hur saker är utanför vårt observerbara universum. Universumet som vi ser är ganska homogent i stor skala och kanske kommer det bokstavligen alltid att fortsätta på detta sätt. Alternativt kan universum vikas in i en sfär eller torus. Om så är fallet kommer universum att vara begränsad i total storlek, men det har fortfarande ingen gräns, precis som en cirkel har ingen början eller slut.
Det är också möjligt att universum inte är homogent utöver vad vi kan se, och att förhållandena varierar mycket från plats till plats. Denna möjlighet presenteras av den kosmologiska mångfalden. Vi vet inte om multiversen i princip finns, men eftersom vi inte ser det ena eller det andra, skulle det vara rimligt att förbli opartisk."
Kampanjvideo:
Joe Dunkley, professor i fysik och astrofysiska vetenskaper vid Princeton University:
”Ja, allt är detsamma!
Okej, vi tror inte riktigt att universum har en gräns eller en kant. Vi tror att det antingen fortsätter oändligt i alla riktningar eller slår sig runt sig själv, så att det inte är oändligt stort, men fortfarande inte har några kanter. Föreställ dig en munkyta: den har inga gränser. Kanske är hela universumet så (men i tre dimensioner - det finns bara två dimensioner på ytan av munken). Det betyder att du kan resa i ett rymdskepp i vilken riktning som helst, och om du reser tillräckligt länge kommer du tillbaka till dit du började. Det finns ingen kant.
Men det finns också det vi kallar det observerbara universum, som är den del av rymden som vi faktiskt kan se. Kanten på denna plats är där ljuset inte hade tillräckligt med tid att nå oss sedan universums början. Vi kan bara se en sådan kant, och bakom det kommer förmodligen allt vi ser runt: superkluster av galaxer, som var och en innehåller miljarder stjärnor och planeter."
Sista spridningsytan
Jesse Shelton, biträdande professor vid institutionen för fysik och astronomi vid University of Illinois i Urbana-Champaign:
”Det beror på vad du menar med universumets kant. Eftersom ljusets hastighet är begränsad, ju längre och längre ut i rymden vi ser, desto längre och längre tillbaka i tiden ser vi - även när vi tittar på den angränsande galaxen Andromeda ser vi inte vad som händer nu, men vad som hände för två och en halv miljon år sedan när stjärnorna i Andromeda sände ljus som först nu har gått in i våra teleskoper. Det äldsta ljuset vi kan se kom från de djupaste djupet, så i en mening är universumets kant det äldsta ljuset som har nått oss. I vårt universum är detta den kosmiska mikrovågsbakgrunden - den svaga, långvariga efterglödningen av Big Bang som markerar ögonblicket då universum har svalnat tillräckligt för att tillåta atomer att bildas. Detta kallas ytan för den sista spridningen,när det markerar platsen där fotoner slutade studsa mellan elektroner i het, joniserad plasma och började strömma ut genom genomskinligt utrymme, miljarder ljusår i vår riktning. Således kan vi säga att universumets kant är ytan på den sista spridningen.
Vad är i utkanten av universum just nu? Vi vet inte - och vi kan inte ta reda på det, vi skulle behöva vänta tills ljuset som släppts ut där nu och kommer mot oss flyger många miljarder år i framtiden, men eftersom universum expanderar snabbare och snabbare är det osannolikt att vi kommer att se en ny kant av universum … Vi kan bara gissa. I stor skala ser vårt universum mestadels lika ut var du än ser. Chansen är god att om du var i utkanten av det observerbara universum idag skulle du se ett universum som mer eller mindre liknar vårt eget: galaxer, större och mindre, i alla riktningar. Jag tror att universumets kant nu helt enkelt är ännu mer av universum: fler galaxer, fler planeter, fler levande saker som ställer samma fråga."
Michael Troxel, docent i fysik vid Duke University:
”Medan universumet antagligen är oändligt stort, finns det faktiskt mer än en praktisk" kant ".
Vi tror att universum faktiskt är oändliga - och det har inga gränser. Om universum var "platt" (som ett pappersark), som våra tester visade upp till en procentenhet, eller "öppen" (som en sadel), så är det verkligen oändligt. Om det är "stängt" som en basket, är det inte oändligt. Men om du går tillräckligt långt i en riktning, hamnar du där du började: föreställ dig att du rör dig på ytan av en boll. Som en hobbit som heter Bilbo sa en gång: "Vägen går framåt och framåt …". Igen och igen.
Universum har en "kant" för oss - till och med två. Detta beror på en del av den allmänna relativiteten, som säger att alla saker (inklusive ljus) i universum har en hastighetsgräns på 299 792 458 m / s - och denna hastighetsgräns gäller överallt. Våra mätningar säger också att universum expanderar i alla riktningar och expanderar snabbare och snabbare. Detta betyder att när vi ser ett objekt som är mycket långt ifrån oss, tar det tid för ljuset från det objektet att nå oss (avstånd dividerat med ljusets hastighet). Tricket är att när rymden expanderar när ljuset rör sig mot oss så ökar också avståndet som ljuset måste resa med tiden när det reser mot oss.
Så det första du kan fråga är, vad är det längsta avståndet vi kunde se ljus från ett objekt om det släpptes i början av universum (som är cirka 13,7 miljarder år gammalt). Det visar sig att detta avstånd är 47 miljarder ljusår (ett ljusår är cirka 63 241 gånger avståndet mellan jorden och solen) och kallas den kosmologiska horisonten. Frågan kan ställas något annorlunda. Om vi skickade ett meddelande med ljusets hastighet, på vilket avstånd skulle vi kunna få det? Detta är ännu mer intressant eftersom universumets expansion i framtiden ökar.
Det visar sig att även om det här meddelandet flyger för evigt kan det bara nå dem som nu befinner sig på 16 miljarder ljusår från oss. Detta kallas "horisonten för kosmiska händelser." Men den mest avlägsna planeten som vi kunde observera är 25 tusen ljusår bort, så vi kan fortfarande hälsa alla som bor i detta universum just nu. Men det längsta avståndet till vilket våra nuvarande teleskoper kan skilja en galax är cirka 13,3 miljarder ljusår, så vi kan inte se vad som är i utkanten av universum. Ingen vet vad som finns på båda sidor."
Abigail Weiregg, docent, Institutet för kosmologisk fysik. Kavila vid University of Chicago:
”Med hjälp av teleskop på jorden ser vi på ljus som kommer från avlägsna platser i universum. Ju längre bort ljuskällan är, desto längre tid tar det för detta ljus att komma hit. Därför, när du tittar på avlägsna platser, tittar du på hur dessa platser var när ljuset du såg föddes - och inte på hur dessa platser ser ut idag. Du kan fortsätta titta längre och längre, vilket kommer att motsvara att gå längre och längre tillbaka i tiden tills du ser något som fanns flera årtusenden efter Big Bang. Innan dess var universum så varmt och tätt (långt innan det fanns stjärnor och galaxer!) Att allt ljus i universum aldrig kunde fånga på, det kan inte ses med moderna teleskop. Detta är kanten av det "observerbara universum" - horisonten - eftersom du inte kan se någonting bortom det. Tiden går, denna horisont förändras. Om du kunde titta på universum från en annan planet, skulle du förmodligen se samma sak som vi ser på jorden: din egen horisont, begränsad av tiden som gått sedan Big Bang, ljusets hastighet och universums expansion.
Hur ser den plats som motsvarar jordens horisont ut? Vi vet inte, för vi kan se den här platsen som den var omedelbart efter Big Bang, och inte som den är idag. Men alla mätningar visar att hela det synliga universum, inklusive kanten av det observerbara universum, ser ungefär lika ut, detsamma som vårt lokala universum idag: med stjärnor, galaxer, galaxkluster och enormt tomt utrymme.
Vi tror också att universum är mycket större än den del av universum som vi kan se från jorden idag, och att universum i sig inte har någon "kant" som sådan. Det är bara en expanderande rymdtid."
Universum har inga gränser
Arthur Kosovsky, professor i fysik vid University of Pittsburgh:
”En av universums mest grundläggande egenskaper är dess ålder, som vi enligt olika mätningar nu definierar som 13,7 miljarder år. Eftersom vi också vet att ljus rör sig med konstant hastighet, betyder det att en ljusstråle som dök upp i de tidiga tiderna har rest ett visst avstånd i dag (låt oss kalla detta "avstånd till horisonten" eller "Hubble avstånd"). Eftersom ingenting kan resa snabbare än ljusets hastighet, kommer Hubble-avståndet att vara det längsta avstånd vi någonsin kan observera i princip (såvida vi inte hittar någon väg runt relativitetsteorin).
Vi har en ljuskälla som kommer mot oss från nästan Hubble-avstånd: kosmisk mikrovågsbakgrundsstrålning. Vi vet att universum inte har en "kant" på avståndet till mikrovågskällan, vilket är nästan hela Hubble-avståndet från oss. Därför antar vi vanligtvis att universum är mycket större än vår egen observerbara Hubble-volym, och att den verkliga kanten som kan finnas mycket längre bort än vi någonsin kunde observera. Kanske är detta inte sant: det är möjligt att universumets kant är beläget omedelbart utanför Hubbles avstånd från oss, och bortom det - havsmonsterna. Men eftersom hela universum vi observerar är relativt lika och homogena överallt, skulle en sådan vändning vara väldigt konstig.
Jag är rädd att vi aldrig kommer att ha ett bra svar på den här frågan. Universum kanske inte har någon fördel alls, och om det gör det kommer det att vara tillräckligt långt borta att vi aldrig kommer att se det. Det återstår för oss att bara förstå den del av universum som vi verkligen kan observera."
Ilya Khel