Comment l'univers peut-il être infini?

J'ai entendu des astrophysiciens de renom dire que nous ne savons pas encore si l'Univers est infini ou non. Comment est-ce possible en ce qui concerne la théorie du big bang (comme ils le font tous)? Font-ils référence à l'existence d'autres univers quand ils disent que cela pourrait être infini, ou quoi?

Ce que je veux dire est, même s'il est capable de s'étendre, si tout est né au grand coup, comment cet espace peut-il devenir infini dans un temps fini - l'âge de l'univers.

Dans le modèle standard DMCDM du Big Bang, l'univers est infini et l'a toujours été. La singularité du Big Bang s'est produite partout , dans le sens où assez loin dans le temps, la densité diverge à l'infini en tout lieu.

Mais ce n'est qu'un modèle particulier - il suppose que l'univers est spatialement plat et est globalement homogène et isotrope. Il existe des modèles étendus dans lesquels il n'est pas exactement plat, et pourrait donc être fini même s'il est encore homogène et isotrope (si la courbure est même légèrement positive). Et bien sûr, nous ne savons pas réellement s'il est homogène et isotrope à des échelles beaucoup plus grandes que ce que nous voyons réellement. Certains modèles inflationnistes impliquent que ce n'est pas le cas.

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Je pense que la source de confusion entre les deux concepts - la singularité du Big Bang et un univers infini - est l'idée fausse selon laquelle l'univers a commencé comme une étendue finie à l'origine. Cette idée fausse découle facilement d'analogies utilisant la logique et les nombres actuels qui n'étaient pas applicables dans l'univers primitif. Par exemple, j'ai entendu dire que peu de temps après le Big Bang, l'univers observable entier était de la taille d'un pamplemousse, mais cette explication néglige de mentionner que les pamplemousses auraient alors été beaucoup plus grands.

Le problème est que l'espace est l'endroit où nous pouvons mesurer la taille de quelque chose, mais l'espace se dilate, donc quelque chose qui est à une certaine distance actuellement était beaucoup plus proche il y a longtemps, même si aucun objet n'a bougé dans le sens normal. Par analogie pour illustrer l'effet:

Vous et moi nous tenons sur un ballon dégonflé d'une taille absurde. Vous posez un mètre, faites une marque sur le ballon à chaque extrémité et nous nous tenons chacun sur une marque et nous sommes maintenant à un mètre l'un de l'autre. Ensuite, j'allume une pompe et commence à gonfler le ballon. Au fur et à mesure que le ballon se gonfle, la surface s'étire et vous et moi semblons nous éloigner les uns des autres, même si nous ne bougeons pas (par exemple, nous éloignons les uns des autres): nous avons maintenant des ensembles d'informations contradictoires à considérer; selon les marques sur la surface du ballon, nous sommes toujours à un mètre l'un de l'autre, mais selon le mètre dans votre main (qui ne s'étend pas), la distance est plus grande que cela.

Notez que bien que j'appelle le ballon "d'une taille absurde", il aurait pu être infiniment grand et se comporter toujours de la même manière. Je le signale parce que j'ai vu dans les commentaires sur d'autres réponses que vous ne voyez pas comment l'espace pourrait être à la fois infini et en expansion - que s'il s'étend, alors il doit avoir été auparavant fini. C'est faux: en fait, parce que l'infini est la qualité de l'infini, quelque chose qui est infiniment grand peut toujours devenir plus grand, car par définition, il n'y a pas de limite supérieure sur sa taille.

Notez également que si vous enregistrez l'analogie précédente à l'envers, il semblerait que l'espace se rétrécisse de telle sorte qu'une distance de plusieurs mètres entre nous se réduit au fil du temps à un mètre. Si vous continuez à rétrécir l'univers de cette manière, il devient finalement le cas où il y a zérodistance entre nous. Et si vous appliquez cela à un scénario où il y a des gens répartis à l'infini à travers le ballon, tous se rapprochent lorsque le ballon se dégonfle, jusqu'à ce qu'il n'y ait aucune distance entre deux personnes ... en théorie, au moins, car réel les êtres humains ont une taille. L'énergie et l'espace n'ont pas de taille, cependant, au point du Big Bang, l'espace était toujours infini (puisqu'un espace infini / illimité ne peut pas rétrécir pour devenir fini / borné) mais la distance entre deux points dans l'espace était nulle .

Donc, si vous pouviez remonter dans le temps jusqu'au Big Bang, vous verriez un océan infini d'énergie, car toute l'énergie était «épaule contre épaule» (infiniment dense) mais elle se dilate rapidement (et donc se refroidit) au point que des particules de base peuvent se former, puis de la matière et des molécules. Bien sûr, puisque votre taille dépendrait de la métrique de l'espace, il ne ressemblerait pas nécessairement à l'espace en expansion, mais simplement à l'énergie et à la matière qui se refroidissaient. En fait, nous voyons toujours cela comme un effet de l'expansion spatiale dans le décalage vers le rouge de la lumière provenant de sources éloignées: la lumière "refroidit" ou perd de l'énergie en cours de route parce qu'elle est étirée lors de son voyage dans l'espace.

On sait que l'univers que nous pouvons voir dans nos télescopes est inférieur à l'univers total. Puisque nous ne pouvons pas voir ce qui est au-delà du bord visuel, nous ne pouvons pas déterminer si l'univers est infini ou fini.

"Comment" l'univers peut-il être infini? Je déduis donc qu'il doit y avoir une sorte de «procédure» pour la rendre infinie.

L'espace peut exister par lui-même sans rien avoir. Le vide, l'espace intergalactique, les énormes vides visibles sur les cartes de structures à grande échelle en sont des exemples.

Cela signifie que peu importe l'ampleur de l'expansion de l'univers, l'espace ne peut pas se séparer comme les atomes. On peut dire qu'il n'a pas de module élastique. On peut s'en servir comme prémisse de base pour expliquer comment il peut y avoir un univers infini.

Alternativement, les théories de la topologie cosmique sont en bon accord avec les prédictions selon lesquelles la densité de matière de notre univers est très proche de 1, ce qui indique un univers en expansion permanente. (voir http://www.scholarpedia.org/article/Cosmic_Topology#fabre:2013 )

Il ne peut pas être infini dans un temps fini car le temps est l'espace et le temps est plus ou moins le même. Ils sont une entité appelée espace-temps.

Ce serait cool si Hubble voyait un panneau marqué: "s'il vous plaît, n'allez pas au-delà de ce point, c'est le bord de l'univers." peut-être même un mur ou une balustrade.

Comment l'univers peut-il être infini? taille infinie, âge infini, constructions quantiques infiniment petites? Le principal problème que nous avons avec l'infini est qu'il défie la compréhension humaine.

Des équations sphériques et circulaires imprègnent l'univers: étoiles, CMB, orbites planétaires et lunaires, atomes, photons, Pi, ils peuvent tous utiliser des équations sinus-cosinus. Les rotations sont infinies. Pi et sinus-cosinus sont infinis.

Si le cosmos est composé de fonctions mathématiques infinies, pourquoi ne serait-il pas infini?

Combien d'angles l'espace a-t-il? infini. combien de temps une galaxie se retourne-t-elle? éternité. Les cercles de l'élan angulaire se poursuivent ad-éternum. les rotations sont infinies.

Pourquoi y aurait-il une limite spatiale à un espace infiniment grand ou infiniment petit? Parce qu'il défie la compréhension humaine? ce n'est pas une raison suffisante.

Tout dans l'univers connu dépend de principes mathématiques qui sont infinis, les nombres sont infinis, les angles sont infinis, généralement les objets sinus-cosinus, linéaires, circulaires et sphériques ont des tours infinis.

L'ensemble mandelbrot est infini. C'est une équation beaucoup plus simple que les objets de l'univers, et elle est infinie. Je vous encourage donc à étudier le mandelbrot et à vous demander: comment peut-il être infini? Ensuite, vous aurez un certain avantage à appliquer cette étude aux objets de l'univers.

Il y a une chose curieuse qui relie les objets infiniment grands et petits dans l'univers: les singularités du trou noir sont presque entièrement composées de descriptions mathématiques sinus-cosinus, mais elles retiennent des millions de soleils d'atomes dans l'espace de la taille d'une pièce de monnaie ou d'un CD ou un nanomètre, le tout à l'intérieur d'un disque sinus-cosinus, qui est un phénomène circulaire pesant des milliards d'étoiles. Si les soleils peuvent entrer dans les ballons de basket-ball, et peut-être les atomes, comment pouvons-nous juger ce qui est grand ou petit du tout? Si de très grandes choses renaissent pour devenir très petites et redeviennent très grandes, c'est un peu comme le cercle de la vie, et cela signifie que vous êtes le centre de l'univers, ce qui est une bonne sensation. Les atomes et les étoiles n'ont pas d'importance par rapport à vous.