Eh bien, la «première» hypothèse était que l'univers est infini et le nombre d'objets spatiaux est infini. Ensuite, la théorie du Big Bang est arrivée et nous avons découvert que notre univers a environ 13 milliards d'années et que le rayon de l'univers observé est de 13 milliards d'années-lumière, et nous avons postulé que l'Univers est probablement connecté: il n'y a pas de bord et si vous pourrait arrêter le temps et se déplacer dans une direction, vous arriveriez probablement au même point, tout comme vous le feriez à la surface de la Terre. Nous savons maintenant que ce n'était pas une idée très précise: le rayon de l'univers observé s'est avéré être un peu plus grand: environ 14 milliards d'années, et il arrive que les galaxies les plus éloignées s'éloignent de nous plus vite que la lumière, donc ce rayon (14 milliards d'années) n'est que le rayon de l'univers actuellement visible (on voit à quoi il ressemblait il y a 14 milliards d'années quand l'univers était beaucoup plus petit). Maintenant, ce rayon a atteint 45 milliards d'années-lumière, mais nous ne pouvons voir que le passé (ou 14 milliards d'années). Donc, nous voyons le passé, pas la taille actuelle. Le fait que les galaxies qui sont très éloignées les unes des autres s'éloignent les unes des autres plus rapidement que la lumière est attribué à l'expansion de l'espace lui-même et ne viole pas la théorie générale de la relativité (on peut dire que cela la rend quelque peu imprécise, tout comme la relativité a rendu la théorie de Newton légèrement imprécise). Notre espace est parfois illustré comme une bande de caoutchouc élastique sur laquelle plus deux points sont éloignés, plus ils s'écarteront rapidement lorsque vous étirez la bande de caoutchouc. Et notre espace se développe de façon quelque peu similaire. Nous ne voyons pas la partie invisible de l'univers (l'univers entier peut avoir un diamètre de 150 à 600 milliards d'années-lumière - cette taille ne sera jamais visible et c'est bien plus que la distance de 45 milliards d'années-lumière à laquelle la plus éloignée les galaxies visibles doivent avoir bougé maintenant mais nous les observons toujours comme si elles étaient à 13-14 milliards d'années-lumière). Nous ne savons pas non plus si notre univers est infini ou fini. Vous pouvez imaginer un univers fini comme un «univers connecté», c'est-à-dire si nous pouvions arrêter le temps et aller dans une direction pour arriver finalement à notre point de départ. Si, cependant, ce n'est pas le cas et que notre univers est ouvert et non connecté, nous pouvons l'appeler infini. Les deux théories sont bonnes. Malheureusement, nous ne savons pas lequel est correct! Si l'Univers n'est pas connecté, il pourrait y avoir des anomalies comme des «bords», je veux dire, il peut y avoir un point dans l'Univers où les galaxies se terminent et il n'y a plus de galaxies plus loin ou quelque chose de beaucoup plus étrange que cela. C'est malheureusement au-delà de notre Univers visible et nous n'avons aucun moyen de le savoir.
Une autre chose est que votre question tourne autour du concept d'espace. Eh bien, c'est à peu près en trois dimensions dans la vie réelle, si nous ne considérons pas de très petites distances (comme en mécanique quantique) ou cosmologiquement grandes. Pourtant, nous savons que notre espace peut se déformer, donc les choses ne sont pas si simples. À l'heure actuelle, nous ne savons pas grand-chose sur la configuration réelle de notre espace métrique.
Comme je le vois, beaucoup de gens ont du mal à imaginer l'Univers connecté. Eh bien, simplifions tout. Supposons que notre univers ressemble à la Terre, et imaginons que la Terre grandit, de sorte que les villes éloignées les unes des autres s'éloignent les plus rapidement. Ensuite, vous pouvez prendre la longueur de l'équateur et l'appeler le diamètre (ou simplement l'utiliser à la place du diamètre) de notre univers «test». La moitié de la distance de l'équateur sera le rayon (ou simplement l'utiliser au lieu du rayon) de notre univers «test», et ce sera partout partout, et tout se développera comme nous l'avions initialement postulé. Cela explique le paradoxe avec les extraterrestres et deux cercles que vous avez mentionnés. Notez que les villes n'augmentent pas parce que, comme c'est le cas avec les galaxies, nous supposons ici que nos villes sont empêchées par «gravitation» de s'étendre. Notez également que nous utilisons la surface de la Terre dans cet exemple, qui est bidimensionnelle, et que l'univers est tridimensionnel (probablement, ou, disons, approximativement pour éviter l'imprécision). Espérons que cette illustration sphérique primitive est d'une certaine utilité.
Voici une citation explicative et utile de l'article Expansion métrique de l'espace de Wikipedia:
L'univers peut être infini ou il peut être fini; mais les preuves qui conduisent au modèle inflationniste de l'univers primitif impliquent également que l '"univers total" est beaucoup plus grand que l'univers observable, et donc aucune arête ou géométrie exotique ou topologie ne serait directement observable car la lumière n'a pas atteint des échelles sur lesquels de tels aspects de l'univers, s'ils existent, sont toujours autorisés. À toutes fins utiles, il est sûr de supposer que l'univers est infini dans son étendue spatiale, sans arête ni connexion étrange. [15] Quelle que soit la forme globale de l'univers, la question de savoir dans quoi l'univers se développe est une question qui ne nécessite pas de réponse selon les théories qui décrivent l'expansion; la façon dont nous définissons l'espace dans notre univers ne nécessite en aucun cas un espace extérieur supplémentaire dans lequel il peut s'étendre puisqu'une expansion d'une étendue infinie peut se produire sans changer l'étendue infinie de l'étendue. Tout ce qui est sûr, c'est que la variété de l'espace dans lequel nous vivons a simplement la propriété que les distances entre les objets deviennent plus grandes au fil du temps. Cela implique seulement les conséquences observationnelles simples associées à l'expansion métrique explorée ci-dessous. Aucun "extérieur" ou intégration dans l'hyperespace n'est requis pour qu'une expansion se produise. Les visualisations souvent vues de l'univers grandissant comme une bulle dans le néant sont trompeuses à cet égard. Il n'y a aucune raison de croire qu'il y a quelque chose "en dehors" de l'univers en expansion dans lequel l'univers se développe. Même si l'étendue spatiale globale est infinie et donc que l'univers ne peut pas devenir plus "grand", nous disons toujours que l'espace est en expansion parce que, localement, la distance caractéristique entre les objets augmente. Comme un espace infini grandit, il reste infini
Vous voudrez peut-être lire l'article complet. Je pense que ce n'est pas mauvais et correspond à peu près à la science moderne. Cela vous donnera bien plus d'informations que mes explications simplifiées. Vous voudrez peut-être également vous familiariser avec la géométrie euclidienne à quatre dimensions - je pense que cela pourrait rendre certaines choses plus faciles à saisir lorsque nous parlons de notre espace métrique. Donc, je recommande l'article Metric Expansion of Space dans Wikipedia comme un bon démarreur - j'espère que ce n'est pas très difficile.
PS: Veuillez noter que mes explications sont des simplifications substantielles. Différentes topologies de l'Univers ou de l'espace métrique (diverses combinaisons en termes de finitude, infini, connectivité et courbure) pourraient être théoriquement possibles. Permettez-moi d'ajouter une notion plus avancée ici: Wheeler a suggéré que la topologie de l'espace-temps pourrait être fluctuante (mousse spatio-temporelle), apportant ainsi la mécanique quantique ici. Eh bien, je suppose que nous avons encore une connaissance très limitée en ce qui concerne notre espace métrique réel.
