Wie kann das Universum unendlich sein?

Ich habe von renommierten Astrophysikern gehört, dass wir noch nicht wissen, ob das Universum unendlich ist oder nicht. Wie ist das möglich, wenn die Urknalltheorie akzeptiert wird (wie sie es alle tun)? Beziehen sie sich auf die Existenz anderer Universen, wenn sie sagen, dass es unendlich sein könnte, oder was?

Was ich meine ist, auch wenn es sich ausdehnen kann, wenn alles vom Urknall herrührt, wie kann dieser Raum in einer endlichen Zeit unendlich werden - dem Zeitalter des Universums.

Im Standard- CDM-Modell des Urknalls ist das Universum unendlich und war es schon immer . Die Urknall-Singularität ereignete sich überall , in dem Sinne, dass die Dichte weit zurück in der Zeit an jedem Ort zur Unendlichkeit abweicht.

Dies ist jedoch nur ein bestimmtes Modell - es wird davon ausgegangen, dass das Universum räumlich flach und global homogen und isotrop ist. Es gibt erweiterte Modelle, bei denen es nicht genau flach ist und daher endlich sein kann, selbst wenn es noch homogen und isotrop ist (wenn die Krümmung sogar leicht positiv ist). Und natürlich wissen wir nicht wirklich , ob es homogen und isotrop in viel größeren Maßstäben ist, als wir tatsächlich sehen. Einige Inflationsmodelle implizieren, dass dies nicht der Fall ist.

Zur Klarstellung: das ΛCDM Modell verwendet das eine räumlich flache annimmt FLRW Lösung der allgemeinen Relativitätstheorie, in welchem Raum der euklidischen ist -Raum Der euklidische - Raum ist die einzige flache homogen und isotrop Mannigfaltigkeit, so gibt es keine Möglichkeit , es zu machen endlich, ohne mindestens eine dieser Modellannahmen zu verletzen (z. B. könnte ein flacher Torus dieselbe Form für die Metrik haben, wäre aber nicht global isotrop).$3$$3$$3$

Ich denke , die Quelle der Verwirrung zwischen den beiden Begriffen - dem Urknall Singularität und einem unendlichen Universum - ist die falsche Vorstellung , dass das Universum begann als eine endliche Ausdehnung ursprünglich. Dieses Missverständnis ergibt sich leicht aus Analogien mit der heutigen Logik und Zahlen, die im frühen Universum nicht anwendbar waren. Zum Beispiel habe ich gehört, dass kurz nach dem Urknall das gesamte beobachtbare Universum die Größe einer Grapefruit hatte, aber diese Erklärung vernachlässigt es zu erwähnen, dass Grapefruits dann viel größer gewesen wären.

Das Problem ist, dass wir im Raum messen können, wie groß etwas ist, aber der Raum sich ausdehnt, sodass etwas, das sich in einer bestimmten Entfernung befindet, vor langer Zeit viel näher war, auch wenn sich keines der Objekte im normalen Sinne bewegt hat. Als Analogie zur Veranschaulichung des Effekts:

Sie und ich stehen auf einem absurd großen, entleerten Ballon. Sie setzen einen Messstab ab, markieren den Ballon an jedem Ende und wir stehen jeweils auf einer Marke und sind nun einen Meter voneinander entfernt. Dann schalte ich eine Pumpe ein und beginne, den Ballon aufzupumpen. Während sich der Ballon aufbläst, dehnt sich die Oberfläche aus und Sie und ich scheinen weiter voneinander entfernt zu sein, obwohl wir uns nicht "bewegen" (z. B. voneinander entfernen): Jetzt müssen wir widersprüchliche Informationen berücksichtigen. Laut den Markierungen auf der Ballonoberfläche sind wir noch einen Meter voneinander entfernt, aber laut dem Messstab in Ihrer Hand (der sich nicht ausdehnt) ist der Abstand größer als dieser.

Beachten Sie, dass der Ballon, während ich ihn "absurd groß" nannte, unendlich groß sein und sich trotzdem genauso verhalten könnte. Ich weise darauf hin, weil ich in Kommentaren zu anderen Antworten gesehen habe, dass man nicht sieht, wie der Raum sowohl unendlich als auch expandierend sein kann. Wenn er expandiert, muss er zuvor endlich gewesen sein. Das ist falsch: Weil Unendlichkeit die Qualität der Unbegrenztheit ist, kann etwas, das unendlich groß ist, immer größer werden, weil es per Definition keine Obergrenze für seine Größe gibt.

Beachten Sie auch, dass, wenn Sie die frühere Analogie in umgekehrter Richtung aufzeichnen, der Raum anscheinend so schrumpfte, dass sich ein Abstand von mehreren Metern zwischen uns im Laufe der Zeit auf einen Meter verringerte. Wenn Sie das Universum auf diese Weise weiter verkleinern, wird es schließlich so, dass es Null gibtAbstand zwischen uns. Und wenn Sie das auf ein Szenario anwenden, in dem sich Menschen unendlich weit über den Ballon verteilen, rücken alle näher zusammen, wenn der Ballon entleert wird, bis zwischen zwei Personen kein Abstand mehr besteht ... zumindest theoretisch, da real Menschen haben Größe. Energie und Raum haben jedoch keine Größe. Zum Zeitpunkt des Urknalls war der Raum noch unendlich (da ein unendlicher / unbegrenzter Raum nicht schrumpfen kann, um endlich / begrenzt zu werden), aber der Abstand zwischen zwei beliebigen Punkten im Raum war Null .

Wenn Sie also in die Zeit des Urknalls zurückkehren könnten, würden Sie einen unendlichen Ozean an Energie sehen, da die gesamte Energie "Schulter an Schulter" (unendlich dicht) war, sich jedoch schnell ausdehnt (und sich daher abkühlt) dass sich Basispartikel bilden können, dann später Materie und Moleküle. Natürlich, da Ihre Größe von der Größe des Raums abhängen würde, würde es nicht unbedingt so aussehen, als würde sich der Raum ausdehnen, sondern als würden sich Energie und Materie einfach abkühlen. Tatsächlich sehen wir dies immer noch als einen Effekt der räumlichen Ausdehnung bei der Rotverschiebung von Licht von entfernten Quellen: Das Licht "kühlt ab" oder verliert unterwegs Energie, weil es auf seiner Reise durch den Raum gestreckt wird.

Es ist bekannt, dass das Universum, das wir in unseren Teleskopen sehen können, kleiner ist als das gesamte Universum. Da wir nicht sehen können, was jenseits der visuellen Grenze liegt, können wir nicht feststellen, ob das Universum unendlich oder endlich ist.

"Wie" kann das Universum unendlich sein? Ich schließe daraus, dass es eine Art 'Prozedur' geben muss, um es unendlich zu machen.

Der Raum kann für sich existieren, ohne etwas zu haben. Vakuum, intergalaktischer Raum, die riesigen Hohlräume, die in den großformatigen Strukturkarten zu sehen sind, sind Beispiele.

Das bedeutet, egal wie sehr sich das Universum ausdehnt, der Raum kann nicht wie Atome auseinander brechen. Man kann sagen, es hat keinen Elastizitätsmodul. Man kann dies als Grundvoraussetzung verwenden, um zu erklären, wie es ein unendliches Universum geben kann.

Alternativ stimmen die Theorien der kosmischen Topologie gut mit den Vorhersagen überein, dass die Materiedichte unseres Universums sehr nahe bei 1 liegt, was darauf hindeutet, dass sich das Universum für immer ausdehnt. (siehe http://www.scholarpedia.org/article/Cosmic_Topology#fabre:2013 )

Es kann in einer endlichen Zeit nicht unendlich sein, weil Zeit Raum ist und Zeit mehr oder weniger dasselbe ist. Sie sind eine Einheit namens Raumzeit.

Es wäre cool, wenn Hubble einen Wegweiser mit der Aufschrift "Bitte nicht über diesen Punkt hinausgehen, das ist der Rand des Universums" sehen würde. vielleicht sogar eine Wand oder eine Balustrade.

Wie kann das Universum unendlich sein? unendliche Größe, unendliches Alter, unendlich kleine Quantenkonstrukte? Das Hauptproblem, das wir mit Unendlichkeit haben, ist, dass es dem menschlichen Verständnis widerspricht.

Kugel- und Kreisgleichungen durchdringen das Universum: Sterne, CMB, Planeten- und Mondbahnen, Atome, Photonen, Pi, alle können Sinus-Cosinus-Gleichungen verwenden. Drehungen sind unendlich. Pi und Sinus-Cosinus sind unendlich.

Wenn der Kosmos aus unendlichen mathematischen Funktionen besteht, warum wäre er dann nicht unendlich?

Wie viele Winkel hat der Raum? Unendlichkeit. Wie lange dreht sich eine Galaxie um? Ewigkeit. Die Kreise des Drehimpulses gehen ad-eternum weiter. Drehungen sind unendlich.

Warum sollte es eine räumliche Begrenzung für unendlich großen oder unendlich kleinen Raum geben? Weil es dem menschlichen Verständnis widerspricht? Das ist kein guter Grund.

Alles im bekannten Universum hängt von mathematischen Prinzipien ab, die unendlich sind, Zahlen sind unendlich, Winkel sind unendlich, im Allgemeinen haben Sinus-Cosinus-, lineare, kreisförmige und kugelförmige Objekte unendlich viele Windungen.

Das Mandelbrot-Set ist unendlich. Es ist eine viel einfachere Gleichung als die Objekte des Universums und es ist unendlich. Ich möchte Sie also ermutigen, das Mandelbrot zu studieren und sich zu fragen: Wie kann es unendlich sein? Dann haben Sie den Vorteil, diese Studie auf Objekte des Universums anzuwenden.

Es gibt eine merkwürdige Sache, die die unendlich großen und kleinen Objekte im Universum überbrückt: Die Singularitäten des Schwarzen Lochs setzen sich fast ausschließlich aus Sinus-Cosinus-Mathematikbeschreibungen zusammen, aber sie halten Millionen von Atomsonnen im Raum zurück, die so groß sind wie eine Geldmünze oder eine CD oder ein Nanometer, alles in einer Sinus-Cosinus-Scheibe, ein kreisförmiges Phänomen, das Milliarden von Sternen wiegt. Wenn Sonnen in Basketbälle und vielleicht in Atome passen, wie können wir dann beurteilen, was groß oder klein ist? Wenn sehr große Dinge zu sehr kleinen Dingen wiedergeboren werden und wieder zu sehr großen Dingen werden, ähnelt dies dem Kreislauf des Lebens und bedeutet, dass Sie das Zentrum des Universums sind, was ein gutes Gefühl ist. Atome und Sterne spielen im Vergleich zu dir keine Rolle.