Az ősrobbanás - bevezetés | Az univerzum méretei | Csillagászat és kozmológia | Khan Academy

A jelenleg uralkodó elképzelést arról,
hogy hogyan jött létre az univerzum,

általában ősrobbanás-elméletnek nevezik.

Ez ténylegesen csak egy elképzelés, amely szerint

az univerzum kezdetben egy végtelenül kicsi pont volt,

egy végtelenül kicsi szingularitás,

és akkor volt egy "nagy bumm",
és a szingularitás kitágult

abból az állapotból a ma ismert univerzumba.

Amikor először elképzeltem

- szerintem ez is az elnevezés mellékterméke -
a "nagy bumm"-ot,

úgy képzeled el, mint valamiféle robbanást,

hogy minden végtelenül össze volt zsúfolva,

és aztán felrobbant,

aztán szétrobbant,

és ahogy az összes anyag szétszóródott,

elkezdett sűrűsödni,

és aztán lettek ilyen kis galaxisok

és galaxisokból álló szuperhalmazok,

és ezek is elkezdtek sűrűsödni,

és a belsejükben az anyag bolygókká
és csillagokká sűrűsödött,

és aztán létrejött ez a fajta világegyetem,

ami most van.

De az ősrobbanásnak ezzel az elképzelésével

van egy csomó probléma.

Az egyik az, hogy amikor az
ősrobbanásról beszélünk,

nem az anyagról beszélünk, nem csak a tömegről,

vagy nem csak az univerzum anyagáról,
ami egy pontban volt,

hanem ténylegesen a térről beszélünk, ami kitágul.

Tehát nem csak valamiről beszélünk
a tér belsejében,

mint a fizikai tömeg, a fizikai anyag, ami tágul,

hanem magáról a térről beszélünk.

És ha így modellezzük,

akkor ez az összes dolog tágul.

De azt gondolod: "Hűha, nézd,

ez nem valami másba tágul ki?

Talán ha ennek az anyagnak ez a legtávolabbi része,

akkor ez itt micsoda?"

És mondhatnád, hogy ez nem az űr lenne?

De hogy lehetne az űr, mikor maga az űr tágul?

és egy másik kérdés, amit az ősrobbanás szintén felvet,

hogy vajon ha ezek itt a legtávolabbi dolgok,

akkor ez lenne az univerzum határa?

Van a világegyetemnek határa?

És a válasz ezekre a kérdésekre

- és ez az, amit megpróbálunk megbeszélni ebben a videóban -,

az egyik válasz az, hogy az univerzumnak nincs határa,

a másik az, hogy nincs tér az univerzumon kívül,

nem egy másik térbe tágul.

El fogom magyarázni ezt.

Remélhetőleg látni fogjuk, hogy ez a
helyzet jelenleg.

A legjobb mód ennek a szemléltetésére...

- egy analógiát fogunk használni -

ha azt mondanám, hogy van egy kétdimenziós tér,

aminek véges a területe

- tehát nem végtelen -,

és nincs határa.

Ismétlem, amikor először látod ezt,
bonyolultnak tűnik.

Hogy tudok létrehozni valamit,

aminek véges a területe,
de még sincs határa?

Mindig, amikor próbálok rajzolni egy területet,

úgy tűnik, hogy van határa.

Aztán lehet, hogy eszedbe jut,

hogy mi van akkor, ha ez a
kétdimenziós tér görbült?

Azt hiszem, a legegyszerűbb példa erre

a gömb felszíne.

Hadd rajzoljak ide egy gömböt!

Tehát ez itt egy gömb.

Rajzolok néhány hosszúsági és szélességi
kört erre a gömbre.

Ennek a gömbnek érdekes módon

- bevonalkázom egy kicsit, hogy jobban nézzen ki -,

az ilyen gömbnek véges a felszíne.

El tudod képzelni egy léggömb felszínét,

vagy egy buborék felszínét,
vagy a Föld felszínét.

Véges a felszíne, de nincs a felszínnek határa.

Ha folyamatosan mész egy irányba,

akkor teljesen körbe fogsz menni,

és a másik oldalról érsz vissza.

Na most háromdimenziós teret képzelünk el,

aminek hasonló tulajdonságai vannak,
véges a területe...

- többé nem akarom azt mondani, hogy véges terület,

mert nem kétdimenziós térről beszélünk.

Hadd rajzoljam le ide!

Tehát gondolkodjunk el a háromdimenziós téren!

A terület helyett - mivel most 3 dimenzióban vagyunk -

véges térfogatról akarok beszélni, és nincs határa.

Hogy csináljam ezt?

Ha felületesen gondolkodsz erről,
mondhatod, hogy

nos, nézd, ha véges a térfogat,

talán valamifajta kocka lesz,

de akkor ebben a szituációban
nyilvánvalóan van határa.

Vagy akár gondolhatsz egy véges térfogatra,

ami egy gömb belsejében van.

Ennek is nyilvánvalóan van határa,
ez az egész felszín itt.

Szóval hogyan tudunk létrehozni egy háromdimenziós teret,

aminek véges a térfogata és nincs határa?

Mindjárt elmondom.

Nagyon nehéz ezt elképzelni,

de azért, hogy szemléltessem,

lényegében lerajzolom ugyanazt,

amit ide rajzoltam.

Ez egy kétdimenziós felület.

A gömb felszínén csak két egymásra merőleges
irányban tudsz mozogni,

mozoghatsz így és mozoghatsz így,

mozoghatsz jobbra-balra, vagy mozoghatsz fel-le.

Tehát ez kétdimenziós felszíne

a háromdimenziós gömbnek.

Szóval ennek analógiájára képzeljünk el

- és ezt nehéz elképzelni -
egy háromdimenziós felületet.

Matematikailag meg lehet csinálni,

ennek a matematikája tulajdonképpen
nem olyan nehéz.

Ez a háromdimenziós felszíne
a négydimenziós gömbnek.

Ugyanúgy fogom lerajzolni.

Ha úgy tekintünk a három dimenzióra

ugyanaz a dolog.

Ha elképzeled ezt

- nem azt mondom, hogy tényleg ilyen
az univerzum alakja,

nem tudjuk, milyen az alakja,

de azt tudjuk, hogy enyhén görbült.

Nem tudjuk a tényleges alakját,
de a gömb a legegyszerűbb.

Lehet más alakja is,

a toroid is megfelelne a célnak, hogy véges a térfogata
és nincs határa.

És egy másik dolog, amit tisztázni szeretnék:

jelenleg még azt sem tudjuk,
hogy egyáltalán véges-e a térfogata,

ez még egy nyitott kérdés.

de amit meg szeretnék mutatni, az az,

hogy lehet véges a térfogata úgy,
hogy nincs határa.

A legtöbben hisznek abban
- és itt azt akarom mondani, hogy "hisznek",

mert bizonyítékok kellenének, meg minden ilyesmi -,

hogy valami olyanról beszélünk,
aminek véges a térfogata,

főleg ha az ősrobbanás-elméletről beszélünk,

mert ez valahogy valamilyen dimenzióban
véges térfogatot feltételez.

Bár szuper nagy lehet, felfoghatatlanul nagy térfogatú, de véges.

Nos, ha ez megvan, képzeljük el ezt a gömböt!

Ismétlem, ha ennek a négydimenziós
gömbnek a felszínén vagy

- nyilvánvalóan nem tudok négydimenziós
gömböt rajzolni -,

ha ennek a négydimenziós
gömbnek a felszínén vagy,

akkor bármelyik irányba mész,
vissza fogsz jutni,

vissza fogsz jönni oda, ahonnan elindultál.

Ha erre mész, akkor ide fogsz visszajönni.

Ugyanakkor az univerzum hatalmas nagy,

szóval még a fénynek, lehet, hogy
magának a fénynek is

hihetetlenül sok időbe telik áthaladni rajta.

És ha maga ez a gömb tágul,

lehet, hogy olyan gyorsan tágul,

hogy a fény talán soha nem lenne képes
megkerülni.

De elméletileg ha valami elég gyors lenne,

ha valami képes lenne megkerülni,

akkor végül visszajönne ebbe a pontba.

Na most, amikor háromdimenziós
felületről beszélünk

- ez a négydimenziós gömb
háromdimenziós felszíne -,

ez azt jelenti, hogy mindhárom dimenzió
itt van a felszínen

- én csak kettőt tudok rajzolni -,

ez azt jelenti - ha ez igaz,
ha az univerzum felszíne

egy négydimenziós gömb
háromdimenziós felszíne -,

ez azt jelenti, hogy ha felfelé mész,
és folyamatosan csak felfelé mész,

akkor végül alulról érkezel vissza.

Tehát ha végig folyamatosan felfelé mész,

akkor végül visszafogsz jönni
ugyanabba a pontba.

Lehet, hogy ez elképzelhetetlenül
nagy távolság,

de végül oda fogsz visszajutni,
ahonnan indultál.

Ha jobbra mész, akkor a végén

visszaérkezel ugyanabba a pontba,
ahonnan indultál.

És ha befelé mennél, a képernyőre merőlegesen,

tehát ha bemennél a lapba

- hadd rajzoljam ezt le -,
ha bemennél a lapba,

akkor a végén a lap fölött érkeznél vissza,

ugyanabba a pontba jönnél vissza,
ahol most vagy.

Tehát ez történne,

hogy a végén visszajutnál oda,
ahonnan indultál.

Térjünk vissza a táguló világegyetem kérdéséhez!

Táguló világegyetem, ami nem valami más térbe tágul,

Ez az egész tér, és még mindig tágul.

Igen, ez a modell.