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? 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.

Вселенная - тематическое занятие для детей
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).

Вселенная - тематическое занятие для детей
Двумерная бесконечная по длине Вселенная

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. Это выглядит как настоящее чудо!

Вселенная - тематическое занятие для детей
Вселенная 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 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.

Вселенная - тематическое занятие для детей
Двумерная бесконечная 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.

Вселенная - тематическое занятие для детей
Варианты возможных форм нашей 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.

Вселенная - тематическое занятие для детей
Зависимость формы Вселенной от ее плотности.
Фото с сайта magazin-kartin.ru

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  :)

В следующем выпуске "Клуба почемучек" читайте ответ на вопрос Юлии "Чем отличаются зебра и лошадь?"
Чтобы я ответила и на ваши вопросы, присылайте их мне на почту tavika2000 @ yandex.ua (убрать пробелы) с пометкой "Клуб почемучек". Все присланные в Клуб вопросы, независимо от того, публиковался на них ответ или нет, будут участвовать в розыгрыше приза. Об условиях его проведения и самом призе я сообщу позже. До следующей пятницы!

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






А здесь можно увидеть еще посты о космосе и астрономии для детей: Лэпбук "Солнечная система", лэпбук "Первый полет человека в космос", Книжки для распечатки "Детям о Большой Медведице" и "Детям о Созвездии Орион", Опыт: Космос в рюмке ЗвездоскопИзучаем созвездие Орион Как увидеть Землю из космоса, сценарий детского праздника ко Дню космонавтики  "Космический квест", Галерея космических поделокКосмическая коробка для урока в школе Постеры с планетами, Обучающий плакат "Космос", развивающее занятие"Луна, Полет к астероиду Бенну (миссия "Осирис-Рекс"), Как увидеть МКСПочему у Большой Медведицы хвост? Кто из живых существ первым полетел в космос?Как почувствовать невесомость?, "Почему Луну видно днем?", Наши имена на МарсеПолигон для лунохода,  Музей космонавтики в Артеке,  Астрофизическая обсерваторияИнтерактивная выставка "Космонавтом быть хочу"

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. Анонимный29.06.15, 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.

Related Posts Plugin for WordPress, Blogger...

ShareThis