¿Qué sucede cuando un fotón alcanza el "borde" del universo?

Question

Como yo lo entiendo, hay varios modelos de lo que el universo podría parecer desde el "exterior". No sé si alguno de estos están desactualizados, por lo que si por favor me dicen si lo están.

1. La expansión de la burbuja. Este modelo dice que el universo nunca va a dejar de expansión, y el universo se va a morir porque la energía de todos los giros a los fotones y se difunda mucho.
2. Burbuja que finalmente colapso. En este modelo el universo dejará de expandirse, y el colapso. Todo se funde en agujeros negros súper masivos, y el universo muere con el fuego.
3. El universo es un toro. No me queda claro si el tamaño del universo en este modelo está cambiando, pero la idea central es que el espacio es la forma de rosquilla.

Esos son los más importantes que he escuchado. Mi pregunta consiste en lo que yo he oído a ser el más popular de los tres, #2. En este modelo, el tiempo algo va a "tocar" el borde del universo. Obviamente, la primera cosa que hay que "tocar" sería fotones que viajan en, bueno, la velocidad de la luz. Esto implica todas las formas de energía en el universo, pero pensé que sería más fácil de explicar algo sin masa.

¿Qué sucede si de alguna forma de energía "toca" en el borde del universo? Lógicamente, la energía no se pierde, sin violar la ley de conservación de la energía. La única cosa que puedo pensar, es que el "rebote" o ser refractado fuera del borde.

Me doy cuenta de que suena tonto, sin embargo si el modelo #2 es correcta, entonces esta situación va a surgir un cierto número de miles de millones de años a partir de ahora.

Sólo puedo suponer que hay un nuevo modelo que representa para esto, hay algunos compleja explicación, o que modelo #2 es incorrecta.

Answer 1

Tu pregunta ha sido abordado antes, consulte con las preguntas:

• Podemos observar un borde del universo?

• Qué el universo tiene un borde o límite/barrera? Si sí, lo que está en el borde?

Pero este es un problema sutil y uno que vale la pena usar un poco más de la Física SE los electrones a discutir.

Describir el universo como una burbuja o un toro, y la implicación de estas descripciones es que el universo está incrustado en algunos de mayor dimensión en la forma de la superficie 2D de una expansión de la ballon está incrustado en el espacio 3D. Pero es importante tener claro que el universo no está incrustado en una cuarta dimensión espacial. Sólo hay tres de espacio y una de las dimensiones de tiempo y el universo no está en expansión en nada. Esto significa que el universo no tiene borde, de manera que no hay borde de fotones a llegar.

Hay tres tipos de universo, abierta, plana y cerrada. La abierta y plana de los universos infinitos, mientras que el cerrado universo es finito, pero no tiene ningún borde (más sobre esto más adelante). La evidencia es que nuestro universo es plano, por lo que es infinito. En este contexto infinito significa que usted puede dibujar una línea recta hacia afuera de usted y de la línea de nunca llegar a cualquier punto donde no puede ser continuado suavemente hacia afuera.

Es posible para un universo plano para ser finito si tiene algo de gran escala cerrada de la topología. Esto es lo que queremos expresar al decir que el universo podría tener la topología de un toro (aunque esto sería un 3-toro no de un anillo de un anillo es un 2-toro). Si el universo es cerrado, de esta manera no existe todavía ningún borde, pero la línea que se describe arriba podría regresar a su punto de partida. Sin embargo, si nuestro universo es cerrado, de esta manera, la escala de longitud para el cierre es mucho más grande que el tamaño del universo observable o nos gustaría ver la evidencia de que en el fondo cósmico de microondas.

El más cercano que podemos llegar a un borde es el universo cerrado, aunque debo destacar que la evidencia sugiere que nuestro universo no está cerrado, así que esto es de interés intelectual sólo es divertido de las matemáticas, pero no físicamente relevante.

En un universo cerrado, el universo se expande hacia el exterior a partir de un Big Bang, pero luego la expansión se detiene y el universo comienza a contraerse de nuevo, y, finalmente, todo se derrumba en un Big Crunch. Este universo es finito en el tiempo (el tiempo entre el Big Bang y el Big Crunch es finito), y es finito en el espacio. Sin embargo fotones en un universo cerrado, todavía no se puede llegar al borde. De hecho todo lo posible trayectoria de la partícula, si se trata de un fotón o un masivo de partículas, comienza en el Big Bang y termina en el Big Crunch. Así que hay un sentido en el que el Big Bang y el Big Crunch son los bordes de un universo cerrado.