Bedeutet/erfordert die Urknall-Kosmologie unendlichen Raum?

Das ist eine gute Frage, denn manchmal argumentieren die Leute, dass es Beweise dafür gibt, dass das Universum unendlich ist.

Wenn Sie davon ausgehen, dass der Raum isotrop und homogen ist, bleiben Ihnen grundsätzlich drei Optionen: ein flacher Raum und zwei andere Typen. Die beiden anderen Typen können leicht endlich sein, und ich sehe nicht viele Argumente dafür.

Der flache scheint auch ziemlich leicht einen begrenzten Raum unterzubringen. Es hat eine Metrik wie

Und dies ist eine rein lokale Gleichung, die beispielsweise auf die Teilmenge angewendet werden könnte

Wo$dx$misst Ihre Veränderung in der$\alpha,A$Ebene,$dy$misst Ihre Veränderung in der$\beta,B$Flugzeug und$dz$misst Ihre Veränderung in der$\gamma,C$Ebene.

Die Lösung ist nicht mehr global isotrop, obwohl sie lokal eine Metrik von der gleichen Form hat wie die homogen isotrope. Die Form der Metrik ist ein rein lokales Konstrukt und sagt fast nichts über die globale Topologie aus.

Dies bezieht sich auf Ihre andere Frage. In dieser Situation sieht alles lokal in allen Richtungen gleich aus, solange Sie Koordinatenabstände von weniger als 1 betrachten. Solange Sie also nicht vollständig um das Universum herumsehen können, wird diese Lösung aussehen das Gleiche in alle Richtungen an allen Orten für den Beobachter an diesem Ort.

Einige Leute denken fälschlicherweise, dass, wenn Ihr Raum flach ist, Ihr Raum unendlich sein muss. Sie liegen falsch, aber würden wir trotzdem denken, dass der Weltraum flach ist?

Nun, wenn wir diese große Krümmung messen, kann sie flach, positiv oder negativ sein. Also entweder ist es wirklich flach oder es ist positiv oder negativ, aber der Wert ist so klein, dass er kleiner ist als die Empfindlichkeit unserer Ausrüstung. Wir haben eine gute Ausrüstung, also nehmen manche Leute das als Beweis dafür, dass das Universum flach ist.

Es gibt jedoch ein riesiges großes Problem damit. Das heißt, dass wir bemerken, dass das vergangene Universum zu einheitlich erscheint, also denken wir, dass sie vor langer Zeit dicht beieinander waren, was bedeutet, dass das Universum für eine Weile superschnell gewachsen sein muss, um so groß zu werden. Aber wenn das Universum superschnell wächst, sieht ein positives oder ein negatives Universum ziemlich flach aus. Stellen Sie sich einen Ball vor, der riesig ist oder sogar die Oberfläche, wenn die Erde sehr flach ist.

Das Universum sieht also sehr flach aus, aber wir haben eine Theorie, die das Universum sehr flach werden lässt, selbst wenn sie nicht genau perfekt flach sind. Wir wissen es also nicht.

Wir wissen also nicht, ob das Universum unendlich ist. Gibt es Beweise dafür, dass es endlich ist?

Wie würden wir das wissen. Sie können nach Wiederholungen suchen, wie etwa um die Erde zu wandern und an denselben Ort zurückzukehren, an dem Sie sich vielleicht fragen, ob sich die Dinge wiederholen, wenn Sie weit genug gehen.

Aber was wäre, wenn sie es täten? Ein Universum könnte eine gewisse Regelmäßigkeit haben. Wenn Sie mitten in einem Laserpuls wären, könnten Sie denken, das Universum sei so groß wie die Wellenlänge des Lasers, denn wenn Sie diese Entfernung zurücklegen, sieht alles gleich aus, aber wenn Sie weit genug gehen, würden Sie endlich dort ankommen, wo der Laser ist gestartet oder gestoppt und die Dinge würden anfangen, anders auszusehen.

Also, egal wie oft Sie zu einem Ort gereist sind, der so aussah wie der Ort, an dem Sie begonnen haben, wie würden Sie wissen, ob das Universum endlich oder nur groß mit wirklich regelmäßigen Wiederholungen ist.

Also werden wir es so oder so nicht wissen. Es gibt keine möglichen Daten, nichts, was das Universum dazu zwingt, unendlich zu sein (es könnte immer endlich sein und sieht in unserer Nähe nur auf eine bestimmte Weise aus), und es gibt keine möglichen Daten, nichts, was das Universum dazu zwingt, endlich zu sein (es könnte immer unendlich sein und wirklich regelmäßige Wiederholungen in unserer Nähe haben).

Wenn Sie diesen letzten Absatz lesen, sehen Sie, dass es nicht wirklich eine wissenschaftliche Frage ist, etwas weniger als eine perfekte Beobachtung (die nicht möglich ist) gibt genug Raum, um beide Möglichkeiten zu haben. Es ist also keine wissenschaftliche Frage.

Wir wissen es nicht. Wir können es nicht wissen.