пятница, 8 февраля 2013 г.

Где кончается Вселенная? Клуб почемучек

Приветствую всех читателей  в очередном пятничном выпуске "Клуба почемучек"! Сегодня я отвечаю на вопрос Миланы:

"Где кончается Вселенная?"

Помните, я уже отвечала на вопрос "Где находится Край Света?" . Тогда мы все вместе выяснили, что краев у нашего света нет, ведь планета Земля круглая.  Но ведь Землей наш мир не ограничивается. В холодной пустоте Космоса вращаются тысячи, миллиарды таких Земель как наша. Все они, а еще и звезды, и туманности, и облака космического газа, и даже загадочная "темная материя" составляют нашу Вселенную. А есть ли конец у Вселенной? Или она бесконечна?

есть ли край у вселенной

Ученые утверждают, что в любой точке нашего мира можно очертить вокруг нее пространство, свойства которого будут точно таким же, как в этой точке.

Для иллюстрации возьмем лист бумаги - это будет наша Вселенная. И нарисуем на ней человечка.
Если человечек нарисован посередине, то в окружности вокруг него будет пространство нашей Вселенной - белая бумага.
А вот если человечек нарисован на краю, то в круге окажется не только бумага, но и часть стола. А это невозможно по разным сложным математическим и физическим рассуждениям.

где край вселенной
Так выглядит двумерная конечная Вселенная



Значит, таких краев, как у листа бумаги, у Вселенной нет.
И наша Вселенная может выглядеть как бесконечно большой лист бумаги. В какую бы сторону не пошел наш человечек, до края он бы не дошел.

Но то, что он не найдет края еще не значит, что Вселенная бесконечна неограниченно. Возьмем наш лист бумаги и соединим его противоположные концы. У нас получится замкнутая поверхность которая бесконечна по своей длине (на высоту пока не обращаем внимания).

бесконечный двумерный мир
Так выглядит бесконечный двумерный мир


Если человечек пойдет вдоль этой поверхности он будет идти и идти без конца, пока не придет в начальную точку. Для него его Вселенная бесконечна в длину, но она занимает определенный объем нашего трехмерного пространства и ограничена им. Очень интересен вариант такого пространства, моделируемый лентой Мёбиуса - она получается, если полоску бумаги склеить, повернув одну из сторон изнанкой.
Человечек, выйдя из точки на этой ленте, пройдет по ней  и снова вернется в эту точку. Но уже с другой стороны ленты!
Я склеила такую ленту и попросила Катю проследить путь человечка фломастером. Для ребенка это выглядит как настоящее чудо! ;)

двумерный мир - лента Мёбиуса
Так выглядит двумерный мир только с одной поверхностью


Кстати, с разными вариантами бумажных колец есть очень интересные и очень простые фокусы. Их можно посмотреть у меня в блоге.

Но вернемся к нашему миру - полоске бумаги. Если мы склеим края по ширине, а потом мысленно возьмем верх и низ и соединим их, то у нас получится фигура бесконечная и в высоту и в длину.
Математики ее называют "тор", а мы ребенку можем сказать "бублик".
Человечек, гуляющий по такому бублику никогда не попадет на край, хотя бублик вовсе не тянется без конца во все стороны, а его площадь очень даже конечна.

И плоскость, и тор, и другие замкнутые фигуры (например, шар) топологически эквивалентны. То есть равнозначны с точки зрения топологии (науки о связях в пространстве). Мы с Катей смоделировали Вселенную-шар, нарисовав нашего человечка на воздушном шарике. Путь человечка вперед по прямой можно проследить, рисуя его ручкой. Мы увидим, что, обойдя шар, человечек вернется в исходную точку, так и не найдя края у своего мира.

как выглядит двумерная вселенная


И это только три варианта бесконечности. На самом деле их очень много! И ученые до сих пор не могут ничего окончательного сказать о форме нашей Вселенной. Есть научные теории, которые утверждают, что Вселенная - додекаэдр (объемный шестиугольник). Есть даже такие, которые считают Вселенную по форме похожей на пастушеский рожок. А может, она тор?

Разные варианты форм Вселенной


Чтобы узнать достоверно, какой же формы Вселенная, ученым надо продолжать астрономические наблюдения и исследования. Например, очень важным параметром для определения формы нашего пространства является его плотность.  В зависимости от того, какое значение она примет, мы можем узнать, плоская ли наша Вселенная как лист бумаги, или имеет кривизну как шар, или бублик.
К сожалению, даже последние эксперименты по измерению плотности материи не дают четкого ответа. Но результат их очень близок к тому, при котором наша Вселенная окажется бесконечной плоскостью. Как-то скучно выходит. Я лично за бублик;)

какая форма у нашей вселенной


В любом случае физически мы никогда бы не могли достигнуть края Вселенной, если бы даже такой существовал. Ведь Вселенная еще и расширяется. И как бы мы не спешили бежать, ехать или лететь по ней, она всегда увеличивается быстрее, чем мы достигнем крайней точки.
Надеюсь, Милана, вашим детям будет хоть немного понятнее, что такое бесконечность Вселенной  :)


Материалы по теме:
Википедия: ru.wikipedia.org/wiki/Вселенная
Вселенная имеет смысл! vokrugsveta.ru/vs/article/7620/
Геометрия Вселенной znanie-sila.ru/golden/issue_47.html
Какую форму имеет наша Вселенная? wsyachina.narod.ru/astronomy/configuration_universe.html
Какова форма Вселенной unnatural.ru/universe-shape

В следующем выпуске "Клуба почемучек" читайте ответ на вопрос Юлии "Чем отличаются зебра и лошадь?"


Здесь можно увидеть еще посты о космосе и астрономии для детей:
Лэпбук "
Солнечная система"
Лэпбук "Первый полет человека в космос"
Брошюрки с заданиями для распечатки 
"Детям о Большой Медведице" и "Детям о Созвездии Орион"
Опыты по астрономии
Звездоскоп
Опыт: Космос в рюмке
Интерактивная выставка "Космонавтом быть хочу"
Как увидеть Землю из космоса

Сценарий детского праздника ко Дню космонавтики  "Космический квест"
Галерея космических поделок
Космическая коробка для урока в школе
Полет к астероиду Бенну (миссия "Осирис-Рекс")
Почему у Большой Медведицы хвост?
Как увидеть МКС
Кто из живых существ первым полетел в космос?
Как почувствовать невесомость?

"Почему Луну видно днем?"
Постеры с планетами для школы
Обучающий плакат "Космос"
Рзвивающее занятие для малышей "Луна"
Наши имена на Марсе
Полигон для лунохода
Музей космонавтики в Артеке,
Астрофизическая обсерватория

Список программ и приложения для астрономических наблюдений












7 комментариев:

  1. спасибо. я тоже (до сих пор =) задаюсь этим вопросом. условно могу представить себе бесконечно большое или длинное. но все равно оно где-то должно находиться =))) и то, в чем находится Вселенная, тоже находится в чем-то. и вот тут опять получается до бесконечности, и это мне уже не понятно совсем =))))

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Вряд ли это кто-то может себе представить:) Мне, математику, легче, я могу понять формулы из которых это вытекает, и увидеть все это в математическим виде. Но детям снова и снова рассказывать приходится, применяя боле или менее понятные аналогии. Думаю, мы еще не раз к таким занятиям вернемся.

      Удалить
  2. Анонимно29.06.2015, 10:23

    За краем вселенной не было бы и нас, так что находясь здесь мы не можем представить то где бы и нас не было

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Вы совершенно правы. У математиков даже есть об этом теорема - логически доказанный вывод. Теорема Гёделя о неполноте. Если очень грубо пересказать ее своими словами, то получается, что находясь внутри системы мы никогда не сможем полностью описать ее. Всегда останется что-то "за рамками". Только снаружи системы можно понять все ее законы. Поэтому чтобы полностью описать Вселенную, нам надо выйти из нее, но для нас это недостижимо.

      Удалить
  3. А для чего вообще зародились планеты во вселенной.кому это было нужно?

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Если бы кто-то мог ответить на этот вопрос, человечество жило бы совсем по-другому:) Всю жизнь человек ищет, как это объяснить хотя бы для себя. Кто-то верит в бога, кто-то в космический разум, кто-то в законы природы. Но окончательно вам ответить не сможет никто.

      Удалить
    2. Я думаю во Вселенной уже давно знают ответы на все вопросы.Это мы на своей планете далеко примитивны.И поэтому с нами да же общаться не хотят.Наблюдают за нами как за подопытными.не хотят что бы лезли к ним в цивилизованный мир.Я верю что мы не одни во Вселенной.

      Удалить

Чтобы оставить комментарий*, напишите текст в окошке и выберите в "Подписи комментария" профиль из любого вашего аккаунта. Если вы нигде не зарегистрированы, выбирайте Имя/URL и просто вводите свое имя - оно отобразится в подписи.

*Оставляя комментарий вы тем самым подтверждаете свое согласие с Политикой конфиденциальности сайта tavika.ru

Related Posts Plugin for WordPress, Blogger...

ShareThis