Анатомия на разширението и илюзията за взривна точка
Широко разпространеното разбиране за Големия взрив като за локализирана експлозия в празно пространство остава една от най-устойчивите пробойни в масовото образование. Физическата реалност, описана чрез уравненията на общата теория на относителността, конструира коренно различна картина. Големият взрив не се е случил в конкретна точка от предварително съществуващ вакуум; той е самото начало на пространството и времето като динамични променливи. Когато се твърди, че Вселената се разширява, това не означава, че галактиките се разминават в някакъв космически резервоар, а че самата тъкан на пространството между тях се разтяга.
Погледът назад към събитията отпреди 13,8 милиарда години изисква преразглеждане на метриката на пространство-времето. Ако приемем стандартния космологичен модел, мащабният фактор показва, че в началния момент разстоянията между всички точки са клонели към нула. Това означава, че Големият взрив е настъпил едновременно във всяка една точка от сега съществуващата Вселена. Поради тази причина търсенето на географски или геометричен център на експлозията е лишено от физически смисъл. Всеки наблюдател, независимо дали се намира в Млечния път, или в галактика на милиарди светлинни години от нас, вижда една и съща картина: останалите галактически свръхкупове се отдалечават от него по всички направления. Този феномен се описва успешно с аналогията за двуизмерната повърхност на раздуваща се сфера, където никоя точка върху повърхността не може да претендира, че е център на самата повърхност. Центърът на такава триизмерна сфера се намира извън нейната двуизмерна повърхност, което в четириизмерното пространство-време пренася аналогията извън достъпните за нас пространствени координати.
Инфраструктура на наблюдението и границите на светлинния конус
Това, което лаиците често наричат „ръб на Вселената“, във физиката се дефинира като наблюдаема Вселена или хоризонт на частиците. Тази граница не е физическа стена, а чисто логистично ограничение, наложено от крайната скорост на светлината и възрастта на космоса. Ние можем да регистрираме само фотони, които са имали достатъчно време да достигнат до нашите детектори от момента на рекомбинацията насам. По данни на съвременната спътникова астрономия, радиусът на наблюдаемата Вселена се изчислява на около 46,5 милиарда светлинни години, като тази цифра надвишава възрастта от 13,8 милиарда години поради метричното разширение на самото пространство по време на пътуването на светлината.
Следователно хоризонтът на събитията е строго субективен и зависи изцяло от позицията на наблюдателя. Ако утре се преместим на границата на нашия сегашен наблюдаем обем, пред нас ще се разкрие нов сегмент от космическото пространство, докато част от старата ни позиция ще потъне зад новия хоризонт. Числата и измерванията на анизотропията на космическия микровълнов фон, получени от европейската космическа обсерватория Planck, показват, че в рамките на статистическата грешка Вселената е пространствено плоска с изключителна точност. При плоска геометрия липсата на кривина води до два възможни сценария: или Вселената е безкрайна по своя обем, или притежава сложна топология, подобна на тор, която позволява затвореност без наличието на физически ръб. Към момента наличните данни не потвърждават версията за затворена топология, което засилва аргументите в полза на безкрайния модел. В по-ранни анализи на физическите константи и термодинамичния баланс сме разглеждали как липсата на външно налягане влияе върху глобалните модели, което директно корелира с невъзможността за съществуване на външна за Вселената среда.
Проблемът с хомогенността и изотропията
В основата на съвременната релативистка космология лежи т.нар. Космологичен принцип. Той гласи, че на достатъчно големи мащаби (над стотици мегапарсека) Вселената е хомогенна и изотропна. Хомогенността означава, че плътността на материята и енергията е еднаква навсякъде, а изотропията – че няма привилегировани посоки в пространството. Наблюденията на разпределението на квазарите и едномащабните структури потвърждават това допускане, въпреки че съществуват локални флуктуации като Голямата стена или Световния капан от празноти.
Ако Вселената имаше реален, физически ръб, това би нарушило драстично Космологичния принцип. Близо до такава граница материята би изпитвала асиметрично гравитационно притегляне, което щеше да доведе до масивни промени в динамиката на галактиките и до изразена анизотропия в реликтовото излъчване. Вместо това, температурните флуктуации на космическото микровълново дъно са от порядъка на една стохилядна част от градуса, което говори за изключителна еднаквост на ранната плазма по време на нейната рекомбинация. Всички опити да се докаже наличието на градиент на плътността в глобален мащаб до момента се провалят пред суровите данни на спектралните анализи. Това изглежда логично в рамките на инфлационния модел, но има един проблем: инфлацията предполага съществуването на области извън нашия хоризонт, които може да са преминали през различни фазови преходи, оставяйки ни в състояние на информационна изолация по отношение на реалните мащаби на цялото мироздание.