Насколько велика Вселенная?
У Вселенной нет известного нам размера в привычном смысле этого слова. Мы можем довольно точно определить масштаб той области космоса, которую способны исследовать с помощью света, но это ещё не даёт ответа на вопрос о полном размере пространства.
Сегодня принято считать, что возраст Вселенной составляет около 13,8 миллиарда лет, а диаметр наблюдаемой части космоса — примерно 93 миллиарда световых лет. Однако эти два числа описывают совершенно разные вещи. Первое говорит о времени, прошедшем с ранней горячей стадии расширения Вселенной, второе — о современном масштабе доступной нам области пространства.
При этом вся Вселенная может быть намного больше. Она может иметь конечный размер, который во много раз превышает наблюдаемую область, либо вообще не иметь конца.
Откуда взялось число 93 миллиарда световых лет
Расстояние до самых далёких наблюдаемых областей нельзя вычислить простым умножением возраста Вселенной на скорость света. Если бы пространство было неподвижным, за 13,8 миллиарда лет свет действительно мог бы пройти около 13,8 миллиарда световых лет. Но Вселенная всё это время расширялась.
Фотон, который отправился к нам из ранней Вселенной, двигался через пространство, которое одновременно растягивалось. Поэтому область, из которой этот свет пришёл, сегодня находится гораздо дальше от нас, чем расстояние, которое фотон фактически преодолел за время своего путешествия.
С учётом расширения космоса радиус наблюдаемой Вселенной оценивается примерно в 46 миллиардов световых лет. Соответственно, её диаметр составляет около 93 миллиардов световых лет. Это и есть причина кажущегося парадокса: Вселенной 13,8 миллиарда лет, но наблюдаемая область имеет размер около 93 миллиардов световых лет.
Но 93 миллиарда световых лет — не размер Вселенной
Это число относится только к наблюдаемой области. Нельзя сказать, что на расстоянии 46 миллиардов световых лет находится физическая граница, за которой заканчивается пространство. Там нет стены, оболочки или перехода в абсолютное ничто.
Размер наблюдаемой Вселенной определяется возможностью получать информацию. Мы можем исследовать только ту область пространства-времени, откуда сигнал успел попасть к нам. Поэтому термин «наблюдаемая Вселенная» принципиально отличается от термина «Вселенная».
Первая имеет определённый наблюдаемый масштаб. Вторая может оказаться значительно больше. Именно поэтому на вопрос «каков размер Вселенной?» нельзя просто ответить «93 миллиарда световых лет».
Вселенная может быть намного больше
Современная космология не устанавливает верхнюю границу полного размера Вселенной. Если пространство бесконечно, то никакого общего диаметра у него нет. Наблюдаемая нами область в таком случае является лишь конечным фрагментом бесконечного космоса.
Если же Вселенная конечна, её размер всё равно может во много раз превышать наблюдаемую область. Это одна из причин, почему астрономы осторожно относятся к попыткам превратить размер наблюдаемой Вселенной в размер всего космоса. Мы измеряем только доступную нам часть и пытаемся по ней определить свойства гораздо большей структуры.
Что говорит геометрия пространства
Один из главных способов оценить масштаб Вселенной связан с её геометрией. В космологии пространство на больших масштабах может иметь положительную, нулевую или отрицательную кривизну.
При положительной кривизне пространство может быть конечным, подобно тому как поверхность сферы имеет конечную площадь. При нулевой кривизне возможна плоская бесконечная Вселенная. При отрицательной кривизне пространство может продолжаться бесконечно, хотя существуют и более сложные топологические варианты.
Но здесь возникает важная тонкость: геометрия и топология — не одно и то же. Даже если пространство локально выглядит практически плоским, это ещё не говорит однозначно, является ли оно бесконечным.
Современные исследования продолжают искать ограничения на кривизну Вселенной. Например, 2025 года рассматривает ограничения на пространственную кривизну с использованием космического микроволнового фона, а DESI позволяют значительно точнее сопоставлять геометрию пространства с распределением галактик на больших расстояниях.
Почему «плоская Вселенная» не означает бесконечную
Слово «плоская» часто приводит к неправильному выводу. Когда космологи говорят, что Вселенная плоская, они имеют в виду её геометрию на больших масштабах. Это не означает, что пространство обязательно представляет собой бесконечную трёхмерную плоскость.
Возможна конечная Вселенная с нулевой локальной кривизной, но нетривиальной топологией. Проще говоря, пространство может быть устроено так, что при достаточно долгом движении в одном направлении можно в принципе вернуться в исходную область, несмотря на отсутствие обычного края. Именно поэтому вопрос о размере Вселенной связан не только с измерением кривизны, но и с поиском возможной топологии космоса.
В 2024 году в научной литературе отдельно проблема космической топологии и её наблюдаемой неопределённости. А в 2026 году появились новые , посвящённые тому, какие следы нетривиальная топология могла бы оставлять в космическом микроволновом фоне и распределении материи.
Насколько точно мы знаем геометрию Вселенной
Очень точно — но не абсолютно. Для проверки геометрии пространства используются несколько независимых источников информации. Среди них космический микроволновой фон, барионные акустические осцилляции, сверхновые типа Ia и распределение галактик.
Особенно важную роль в последние годы играет спектроскопический инструмент тёмной энергии (DESI). Он позволяет создавать масштабную трёхмерную карту распределения галактик и квазаров, измеряя их положения и расстояния от Земли. Эти данные помогают учёным проследить, как расширялась Вселенная на протяжении миллиардов лет. Во втором выпуске данных DESI были получены измерения барионных акустических осцилляций (BAO) для более чем 14 миллионов галактик и квазаров. Этот характерный космологический масштаб используется как своеобразная «стандартная линейка» для измерения расстояний и проверки моделей расширения Вселенной.
Такие данные позволяют проверять не только скорость расширения Вселенной, но и геометрию пространства на разных эпохах. Однако даже очень точные измерения не превращают наблюдаемую область в карту всей Вселенной.
Новые данные меняют не размер Вселенной, а наше понимание её расширения
Последние два года принесли важные изменения в космологии, хотя они пока не дали ответа на вопрос о полном размере Вселенной.
В 2025 году коллаборация DESI представила результаты второго года анализа, в которых появились новые свидетельства того, что тёмная энергия может изменяться со временем. При объединении данных DESI с наблюдениями сверхновых и космического микроволнового фона появились признаки отклонения от простейшей модели ΛCDM. При этом статистическая значимость зависит от используемого набора сверхновых и других данных, поэтому речь пока идёт не об окончательном отказе от стандартной модели.
Это важно для вопроса о размере Вселенной потому, что её будущая эволюция зависит от динамики расширения. Если тёмная энергия действительно не является постоянной величиной, расчёты будущего космоса могут существенно измениться.
Но это не означает, что размер Вселенной уже пересмотрен. Результаты DESI прежде всего уточняют историю расширения и проверяют космологическую модель.
У Вселенной может не быть конечного размера
Самый простой вариант — бесконечная Вселенная. В таком случае вопрос «каков её диаметр?» не имеет конечного численного ответа. Можно увеличивать рассматриваемую область в два, десять или миллиард раз, и пространство всё равно будет продолжаться.
При этом наблюдаемая нами область останется конечной. Мы никогда не увидим бесконечную Вселенную целиком, поскольку любой конкретный наблюдатель имеет ограниченный горизонт доступной информации.
Это не противоречие. Бесконечное пространство может содержать конечную наблюдаемую область так же, как бесконечная числовая прямая содержит любой конечный отрезок.
Но конечная Вселенная тоже возможна
Другой сценарий предполагает, что Вселенная имеет конечный объём. В этом случае возникает вопрос, насколько её размер превышает наблюдаемую область. Прямого ответа пока нет.
Если Вселенная достаточно велика, её глобальная структура практически не оставит заметных следов внутри доступной нам области. Поэтому отсутствие обнаруженной границы не доказывает бесконечность пространства.
По сути, современные наблюдения позволяют говорить о том, что если Вселенная конечна, то она должна быть достаточно большой или обладать такой геометрией и топологией, которые пока не проявились в наблюдениях.
Что было бы, если Вселенная оказалась меньше, чем кажется?
Это тоже интересный вопрос. Если пространство имеет нетривиальную топологию и его характерный масштаб сравним с размером наблюдаемой Вселенной, мы могли бы увидеть повторяющиеся структуры.
Например, одна и та же область пространства теоретически могла бы наблюдаться с разных направлений. В космическом микроволновом фоне это могло бы проявиться в виде характерных совпадений или повторяющихся узоров. Именно поэтому поиски топологии позволяют проверять гипотезу о конечной Вселенной.
Пока убедительных наблюдательных свидетельств того, что Вселенная замыкается на масштабах, доступных современным наблюдениям, нет. Но вопрос остаётся открытым.
Есть ли смысл говорить о «размере» Вселенной сегодня?
Не совсем так, как о размере обычного объекта. Вселенная расширяется, поэтому расстояния между далёкими галактиками со временем изменяются. Более того, разные способы определения расстояния в расширяющемся пространстве могут давать разные численные величины, если не уточнить, какое именно расстояние используется.
Поэтому фраза «Вселенная имеет размер 93 миллиарда световых лет» некорректна.
Гораздо точнее сказать: наблюдаемая Вселенная сегодня имеет диаметр около 93 миллиардов световых лет. А полный размер Вселенной неизвестен.
Почему мы, вероятно, никогда не узнаем точный размер
Для определения полного размера необходимо было бы получить информацию о глобальной структуре пространства. Но если часть Вселенной находится за пределами доступного нам космологического горизонта, никакой сигнал оттуда не сможет сообщить нам о её существовании. Это фундаментальное ограничение, а не недостаток современных телескопов.
Даже если через сотни лет человечество построит приборы, превосходящие сегодняшние на многие порядки, они не смогут получить информацию из области, которая причинно не связана с нами. Поэтому у вопроса о размере Вселенной может оказаться принципиально недоступная часть ответа.
Что мы знаем наверняка
На сегодняшний день можно достаточно уверенно разделить известное и неизвестное.
Возраст Вселенной — около 13,8 миллиарда лет.
Диаметр наблюдаемой Вселенной — примерно 93 миллиарда световых лет.
Но полный размер Вселенной неизвестен.
Она может быть во много раз больше наблюдаемой области. Она может иметь конечный объём и сложную топологию. Наконец, она может быть бесконечной.
Новые наблюдения DESI и других космологических экспериментов позволяют всё точнее измерять расширение и геометрию пространства, но пока не дают возможности провести границу вокруг всей Вселенной. Более того, современные данные заставляют космологов пересматривать некоторые предположения о природе тёмной энергии, что показывает: даже базовая картина эволюции космоса ещё уточняется.
Поэтому самое точное определение сегодня звучит парадоксально: мы знаем, насколько велика доступная нам часть Вселенной, но не знаем, насколько велика Вселенная целиком. И это принципиально разные вопросы.