Можно ли достичь края Вселенной, если лететь со скоростью света?
Давайте представим, что мы решили отправиться в экспедицию с намерением проникнуть в самые отдаленные уголки Вселенной. Прежде всего, мы сталкиваемся с важным вопросом: в каком направлении двигаться и на какое расстояние? Однако здесь возникают первые трудности. Согласно современным представлениям, мы находимся внутри Вселенной и не имеем возможности наблюдать ее извне. Следовательно, нам неизвестна форма и топология Вселенной. Мы можем только гипотетически предполагать: является ли она сферой, диском, тором или додекаэдром? Более того, нам бесполезно выбирать направление, потому что наше местоположение аналогично точке на поверхности глобуса – как бы мы не двигались, длина окружности останется постоянной, и “край” в традиционном смысле отсутствует.
Может быть, мы хотели бы узнать, какое максимальное расстояние нам предстоит преодолеть? Но и этот вопрос оказывается сложным. Вселенная намного больше, чем то, что мы видим сегодня. По последним данным, полученным американским спутником WMAP, диаметр Вселенной составляет 156 миллиардов световых лет. Это огромное расстояние, но в теории можно было бы преодолеть его с точки зрения механики Ньютона, если бы наш корабль двигался со скоростью около 12 км/с. Но проблема заключается в том, что Вселенная подчиняется более сложным законам, таким как теория относительности, которые не совсем соответствуют нашему интуитивному пониманию, основанному на нашем повседневном опыте. Эти законы делают невозможным пересечение Вселенной по нескольким причинам.
Во-первых, существует теоретический предел для максимальной скорости, которую может достичь космический корабль. Даже если корабль ускоряется с постоянным ускорением, равным ускорению свободного падения на Земле (9,8 м/с²), после года полета относительно наших часов, он приблизится к скорости света. Однако для поддержания такого ускорения потребуется огромное количество энергии, близкое к бесконечности, и мы не располагаем подходящими источниками такой энергии в нашей Вселенной.
Во-вторых, даже если мы бы смогли найти источник бесконечной энергии за пределами нашей Вселенной, нам бы все равно не удалось догнать скорость света. Потому что Вселенная расширяется быстрее, чем свет успевает преодолеть расстояния, и поэтому всегда будет новое пространство, которое корабль должен был бы пройти.
И, наконец, есть и третья, более фундаментальная причина, почему нам не удастся достичь края Вселенной, даже двигаясь с бесконечной скоростью. По определению, край какого-либо точечного множества – это такая его часть, что любая окрестность любой точки этой части содержит как точки, принадлежащие этому множеству, так и точки, не принадлежащие ему. Учитывая, что Вселенная объединяет все, каждая ее точка должна быть частью Вселенной со всей своей окрестностью. Другими словами, край Вселенной представляет собой пустое множество, даже если размер самой Вселенной конечен.
