Big Bang Introduction

Зараз основною теорією виникнення
Всесвіту є теорія Великого вибуху.

Насправді це теорія про те, що Всесвіт
зародився як нескінченно мала точка,

нескінченно мала сингулярність, а потім
відбувся Великий вибух, або ж Всесвіт

розширився до того стану, який ми
спостерігаємо нині. Коли це вперше

уявляєш - гадаю, це побічний ефект назви
Великий вибух - уявляєш такий собі вибух.

Спершу все було нескінченно стиснуте,
а потім вибухнуло. Вибухнуло назовні.

Після цього матерія почала конденсуватися,
а згодом утворилися всі ці галактики і

надскупчення галактик, які теж почали
конденсуватися, а всередині них

конденсувалися планети і зірки, а тоді
сформувався Всесвіт у сучасному вигляді.

Проте така модель візуалізації Великого
вибуху має кілька проблем. По-перше,

говорячи про Великий вибух, ми не просто
говоримо про матерію чи масу Всесвіту,

сконцентровану в одній точці, ми говоримо
про справжнє розширення космосу, не про

щось всередині космосу, наприклад, фізичну
масу, яка розширюється, а про сам космос.

Отже, при такій моделі розширюється все.
Але ви можете запитати: хіба воно

не розширюється кудись, у щось інше?
Якщо найвіддаленіша точка цієї матерії ось

тут, то що тоді оце все? Тож ви питаєте:
Хіба це не космос? Як тоді може

розширюватися сам космос? Інша ідея,
пов'язана з Великим вибухом, звучить так:

якщо це найвіддаленіша область,
хіба вона не буде межею Всесвіту?

Чи є у Всесвіту взагалі межа?

Спробуємо розібратися з цими питаннями.
По-перше, у Всесвіту немає меж,

по-друге, не існує "зовнішнього" космосу,
ми не розширюємося в інший космос.

Я збираюся це пояснити, сподіваюся, ми
побачимо, чому це саме так.

Тож найкращим способом представити це
буде аналогія. Якби я сказав вам,

що у мене є двовимірний простір з
обмеженою площею, тож він не нескінченний,

але він не має межі. На перший погляд,
здається складним побудувати щось з

обмеженою площею і водночас без межі.
Щоразу, коли я креслю якусь площу,

здається, що в неї мають бути межі,
а потім ви можете подумати: а що

станеться, якщо вигнути
двовимірний простір?

Думаю, найпростішим прикладом буде
поверхня сфери. Дозвольте, я намалюю

ось тут сферу. Отже, це сфера. Також я
проведу на ній лінії широти і довготи,

заштрихую її трохи, щоб вона виглядала
краще. У такій сфері є обмежена площа,

ви можете уявити поверхню кульки,
бульбашки або Землі.

У вас є обмежена площа, але немає меж,
якщо ви вічно йтимете в одному напрямку,

ви просто йтимете по колу і
повернетеся з іншого боку.

А щоб уявити тривимірний простір з такими
ж властивостями: обмеженою площею і -

я не хочу більше казати "обмежена площа",
адже ми більше не говоримо про

тривимірний простір - я намалюю ось тут...

Подумаймо про тривимірний простір,

а замість площі я візьму обмежений об'єм

і відсутність меж, то як мені це зробити?

Якщо мислити поверхнево, то обмежений
об'єм можна помістити у якийсь куб,

але при цьому у нього є чіткі межі.
Можна навіть уявити обмежений об'єм як

вміст сфери, яка має чітку межу,
тобто ось цю поверхню.

Тож як побудувати безмежний тривимірний
простір з обмеженим об'ємом?

Зараз я вам поясню. Нам дуже складно це
візуалізувати, але для цього я намалюю

таку ж штуку, як і ось тут. Вам треба
уявити за аналогією

(хіба що ваш проникливий мозок розрізняє
більше трьох просторових вимірів),

що це сфера. Дозвольте прояснити,
це двовимірна поверхня. На цій поверхні

можна рухатися лише у двох
перпендикулярних напрямках,

можна рухатись ось так або так,
наліво-направо або вверх-вниз.

Це двовимірна поверхня тривимірної сфери.

Уявімо за аналогією (це досить складно)

тривимірну поверхню. Це можна зробити за
допомогою математики, якраз це неважко.

Це тривимірна поверхня
чотиривимірної сфери.

Я намалюю її так само. Тобто ми

будемо бачити ці три виміри як
двовимірну поверхню, це одне і те ж.

Я не кажу, що це справжня форма Всесвіту,
вона нам не відома. Хоча ми і знаємо,

що Всесвіт є дещо вигнутим,
його справжня форма нам не відома.

Проте сфера - це найпростіший варіант,
тор також підійшов би, він мав би

обмежений об'єм і замкнуту поверхню.
Хочу ще дещо прояснити: невідомо, чи

чи Всесвіт має обмежений об'єм. Це
питання залишається відкритим.

Але я хочу показати, що він може мати
обмежений об'єм і бути безмежним.

Більшість людей вірять - я кажу "вірять",
бо можна спиратися на докази і все таке -

що ми маємо справу з обмеженим об'ємом,
особливо якщо це стосується

теорії Великого вибуху, яка на певному
вимірі передбачає обмежений об'єм,

хоча це може бути величезний, неосяжний
об'єм, який все-таки буде обмеженим.

Тепер уявіть цю сферу, знову-таки, я
не можу зобразити чотиривимірну сферу,

але уявіть, що ви на поверхні цієї сфери.
якщо ви будете рухатись у будь-якому

напрямку, ви все одно повернетеся на
початкову точку. Якщо ви підете сюди,

то повернетесь ось із цього боку.
Всесвіт величезний, тож навіть світлу

знадобиться неймовірна кількість часу,
щоб перетнути його. А якщо сама сфера

розширюється, вона може розширюватися так
швидко, що світло не зможе повернутися

до початкової точки. Проте якби щось
теоретично мало достатню швидкість,

якби щось могло підтримувати рух, воно
могло б повернутися до початкової точки.

Це тривимірна поверхня чотиривимірної
сфери, а це означає, що будь-який з трьох

вимірів на поверхні - я можу намалювати
лише два, але якщо це правда, якщо Всесвіт

є трьохвимірною поверхнею чотиривимірної
сфери, це означає: якщо постійно

рухатися вгору, то, зрештою, можна вийти
знизу. Тож якщо постійно рухатися вгору,

то опинишся у початковій точці. Це може
бути неймовірна відстань, але все-таки

ви повернетесь туди, де ви були. Якщо піти
направо, то, зрештою, прийдеш назад

до початку. А якщо піти вглиб (я зображу
це так), то, зрештою, прийдеш зверху

до початкової точки. Отже, саме це
мається на увазі: ви прийдете назад

на вихідну точку. Повернемось до
питання розширення Всесвіту.

Ви знаєте, що це не розширення у якийсь
"зовнішній космос", це сам космос, який

досі розширюється. Тож уявіть:
невдовзі після Великого вибуху наша

чотиривимірна сфера виглядає ось так.
Можливо, це замала чотиривимірна сфера,

але при Великому вибухові вона була
саме настільки неймовірно маленька.

Згодом вона зросла - я заштрихую її, щоб
показати, що вона об'ємна - а пізніше

вона могла виглядати ось так.

Зараз у вас може виникнути спокуса

сказати: "Чекай, Сале, хіба це все навколо
сфери не є якимось типом космосу,

в який розширюється сфера?
Хіба це теж не частина Всесвіту?"

Якщо ви говорите про тривимірний простір,
то ні. Весь Всесвіт і є ця поверхня.

Це ця поверхня чотиривимірної сфери.
Якщо ви говорите про більшу кількість

вимірів - так, тоді може бути щось
за межами нашого тривимірного Всесвіту.

Тож із розширенням у просторі й часі
(ви знаєте, що з однієї точки зору,

четвертий вимір розглядається як сам час)
елементи Всесвіту дедалі більше

віддаляються один від одного. В наступних
відео я розповім, чому теорія Великого

вибуху - це найкраща теорія на даний
момент. Але, як бачите, якщо у нас є дві

віддалені точки у цій сфері, то коли ця
чотиривимірна сфера розширюється,

коли ця кулька надувається, ці дві точки -
давайте, я намалюю три точки -

ці три точки віддалятимуться одна від
одної; це одне з основних положень,

одна з основних причин дотримуватися
теорії Великого вибуху: все розширюється

не відносно якоїсь центральної точки,
а відносно всього іншого.

Тобто, якщо рухатися у будь-якому напрямку
від будь-якої точки у Всесвіті, то все

буде віддалятися від вас, і чим далі ви
рухатиметеся, тим швидше все

віддалятиметься. Тож я завершу тут.
Здається, вам є над чим замислитися,

а потім на основі цього ми дізнаємося,
що означає спостерігати

за видимим Всесвітом.