Есть ли конец у Вселенной, или она бесконечна?

На сегодняшний день честный ответ такой: мы не знаем наверняка, бесконечна Вселенная или нет. Современная космология пока не дала окончательного доказательства ни одного из этих вариантов. Но можно довольно уверенно объяснить, что именно имеется в виду и какие варианты считаются наиболее вероятными.

Прежде всего важно разделить два разных вопроса:

1. Есть ли у Вселенной край?

2. Бесконечна ли она по объему?

Это не одно и то же.

Есть ли у Вселенной “край”?

Судя по современным представлениям, края в обычном смысле у Вселенной нет. То есть не предполагается, что где-то можно долететь до “стены”, “обрыва” или места, за которым уже ничего нет.

Почему так? Потому что пространство в космологии понимается не как что-то, вставленное в пустую коробку, а как сама структура расстояний между точками. Если оно устроено определенным образом, то ему не нужен внешний “край”.

Часто приводят аналогию с поверхностью Земли, только в меньшем числе измерений. У поверхности Земли нет края, хотя площадь у нее конечна. Если идти по ней достаточно долго, не упрешься в стену, а вернешься в исходную точку. По похожему принципу может быть устроено и трехмерное пространство: конечное, но без границы.

То есть вариант “конечная Вселенная” вовсе не означает “у нее есть конец как у комнаты”.

Может ли Вселенная быть бесконечной?

Да, может. И это один из вполне допустимых вариантов.

Если пространство в очень больших масштабах плоское и не замыкается само на себя, то Вселенная может быть бесконечной по объему. В этом случае она не имеет ни края, ни конца, и простирается без ограничений.

Именно поэтому в научно-популярных текстах часто пишут, что Вселенная, возможно, бесконечна. Но слово “возможно” здесь ключевое: это пока не установленный факт, а рабочая гипотеза, согласующаяся с наблюдениями.

Почему тогда нельзя просто измерить?

Проблема в том, что мы видим не всю Вселенную, а только наблюдаемую Вселенную — ту область, свет из которой успел дойти до нас с момента Большого взрыва.

Это очень важно. У наблюдаемой Вселенной есть граница, но это не край всей Вселенной, а предел наших наблюдений. Дальше может существовать еще огромное пространство, просто информация оттуда до нас еще не успела прийти.

Поэтому из того, что наблюдаемая часть конечна, не следует, что конечна вся Вселенная. Она может быть:

• конечной и замкнутой;

• бесконечной;

• настолько гигантской, что для нас практически неотличима от бесконечной.

Что говорят современные данные?

Наблюдения показывают, что в крупных масштабах пространство Вселенной очень близко к плоскому. Это важный результат, но он не ставит точку в вопросе.

Почему? Потому что:

• идеально плоская Вселенная может быть бесконечной;

• почти плоская Вселенная может быть и конечной, если она очень велика и ее кривизна слишком мала, чтобы мы ее заметили.

Иначе говоря, измерения пока говорят не “она точно бесконечна”, а скорее “если она конечна, то она должна быть очень большой”.

Какие вообще есть основные варианты?

Упрощенно можно представить три идеи:

1. Бесконечная Вселенная
Пространство уходит без конца во все стороны. Края нет.

2. Конечная, но без границы
Как поверхность сферы, только в трех измерениях. Можно двигаться очень долго и не встретить край.

3. Конечная с границей
Такой вариант в современной стандартной космологии почти не рассматривается как основной, потому что он плохо сочетается с тем, как описывается пространство-время в общей теории относительности.

А что значит “расширение Вселенной”? Она расширяется во что-то?

Это тоже частый источник путаницы. Когда говорят, что Вселенная расширяется, обычно имеют в виду, что увеличиваются расстояния между далекими областями пространства. Не обязательно, что она “раздувается в пустоту снаружи”. В стандартной модели не требуется никакого внешнего пространства, в которое она расширяется.

То есть вопрос “во что расширяется Вселенная?” может быть просто неправильно поставлен. Она может расширяться не внутри чего-то, а за счет изменения самой геометрии пространства.

Итого

Самый аккуратный ответ такой:

• края у Вселенной, скорее всего, нет;

• бесконечна ли она — точно неизвестно;

• по современным данным, пространство очень близко к плоскому, поэтому Вселенная может быть бесконечной;

• но она также может быть конечной, просто настолько огромной, что мы не можем это заметить.

То есть на вопрос “есть ли конец у Вселенной?” лучше отвечать так:
скорее всего, нет края, в который можно упереться; но вопрос о том, бесконечна ли Вселенная целиком, наука пока окончательно не решила.