Природа простору і часу

Одним із ключових питань у дослідженні Всесвіту є те, чи є простір і час нескінченними чи обмеженими. Після багатьох століть роздумів людство досі не знайшло вичерпних відповідей на ці запитання. Арістотель вважав, що матеріальний Всесвіт повинен бути просторово обмеженим, оскільки, якщо зірки простягатимуться до нескінченності, вони не зможуть здійснити повний оберт навколо Землі за 24 години. Таким чином, він робив висновок, що простір також має бути обмеженим, оскільки він є лише вмістилищем для матеріальних тіл. З іншого боку, Арістотель стверджував, що небеса є часово нескінченними, без початку і кінця, оскільки вони нетлінні і не можуть бути ні створені, ні знищені.

Релігійні вчення в Європі вже давно прийняли ідею нескінченності часу, але погляди на обмеженість простору викликали дебати. Джордано Бруно, італійський філософ-математик, висловив сумніви щодо обмеженості простору, поставивши запитання про те, що знаходиться за його межами. Однак його підтримка ідеї нескінченності була катастрофічною, і він був спалений на вогнищі у 1600 році.

У 1610 році Йоганн Кеплер додав нові думки, стверджуючи, що чисельність зірок у Всесвіті має межі. Цей погляд згодом повторювали інші астрономи, такі як Едмонд Галлей та Жан-Філіп-Лойс де Шесо у 18 столітті. Але популярною вона стала лише в 19 столітті, завдяки Вільгельму Ольберсу.

Виявлення величезної протяжності Всесвіту галактик, їх великомасштабна однорідність та ізотропія, що зробив астроном Едвін Хаббл, реально ускладнили наше розуміння. Початково, вчені вважали, що ефект червоного зміщення може пояснити темне небо вночі, де світло від зірок далеких галактик зміщується до червоного краю спектру. Проте сучасний погляд полягає в тому, що кінцевий вік Всесвіту є ключовим. Навіть якщо Всесвіт безкінечний у просторі, фотони з найвіддаленіших галактик не встигають долетіти до нас через обмежену швидкість світла. Існує сферична поверхня, космічний горизонт подій, за яким нічого не спостерігається; та кількість галактик у цій зоні надто мала, щоб зробити небо яскравим.

Коли ми спостерігаємо об’єкти на великі відстані, ми фактично бачимо їх минуле, оскільки світлу потрібно час, щоб подолати цю відстань і досягти нас. Але чи залишаються класичні уявлення про простір, які сформував Евклід, актуальними на таких великих масштабах? Відповідь Ейнштейна була: «Ні».

Гравітація великих мас у космосі може спотворити наше звичне уявлення про простір та час, включаючи постулат Евкліда про паралельні лінії, які ніколи не перетинаються. У 1917 році Ейнштейн запропонував математичну модель Всесвіту, в якій загальний об’єм простору був кінцевим, але без меж і країв. Ця модель базувалася на його загальній теорії відносності, яка використовувала більш узагальнений підхід до геометрії, розроблений німецьким математиком Бернгардом Ріманом у 19 столітті.

Іван Гудзенко