Още в дните, когато хората мислеха, че земята е плоска, беше ерес да се предположи, че дълго пътуване по права линия в крайна сметка ще ви отведе обратно до вашата отправна точка. Но е истина: вървете, летете, плувайте 40 000 километра в една посока и ще се върнете там, където сте започнали. И тогава се чудите: възможно ли е да се направи същия трик в космоса? Ако вземете ракета, която може да лети достатъчно бързо и достатъчно дълго, без да се сблъсква с далечни звезди или галактики, може ли в крайна сметка да се върнете към точката на излитане?
На пръв поглед това може да изглежда налудничаво, но в действителност не е така. Може би си мислите, че Вселената е безкрайна и продължава вечно във всички посоки, но имаме доказателства, че формата и размерите на Вселената са доста ограничени. Първо, от Големия взрив са изминали само 13,8 милиарда години и можем да наблюдаваме обема на пространството, което светлината е посетила за 13,8 милиарда години, като подчертаваме всяка посетена точка. Второ, има стотици милиарди галактики, които са били по-млади в миналото и колкото по-навътре в миналото изглеждаме, толкова по-ясно става това. Възможно ли е една (или повече) от тези галактики да е младата версия на Млечния път, в която сме израснали? И накрая, както Земята има две измерения, в които можем да се движим по нея (от север на юг и от запад на изток, но не отгоре надолу),може ли Вселената да бъде многомерна структура (хиперсфера или хипертор), в която много измерения са затворени и ограничени, да се изкривят в себе си?
Ако е така, ако ходите по права линия достатъчно дълго, в крайна сметка ще се върнете там, откъдето сте започнали. И ако бяхте безсмъртни, може някой ден да можете да видите задната част на главата си, като потърсите доста време, тъй като в крайна сметка очите ви ще видят светлина, отразена от собствената ви задна част. Е, ако Вселената наистина е, как да знаем със сигурност?
За да направим това, трябва да разгледаме Вселената в най-големия й мащаб и да намерим места, където тя има еднакви свойства във всички посоки. Ограничена и завихрена вселена би означавала, че едни и същи структури се появяват отново и отново. Докато по-голямата част от Вселената ще бъде трудно да се определи като завихряща се, тъй като ограничената скорост на светлината означава, че ще виждаме едни и същи обекти на различни етапи от тяхната еволюция (като по-младия Млечен път), винаги ще има обекти, които ще бъдат на същия етап на еволюция в различни места. Мащабната структура на Вселената не показва такива структури, но имаме още по-добро място за разглеждане: космическия микровълнов фон.
Колебанията в следсвечението от Големия взрив имат много специфични повтарящи се модели, но също така показват случайно разпределение на тези модели. Разработени са много алгоритми за търсене на повтарящи се неслучайни сигнали в корелациите на колебанията в различни части на небето. Ако Вселената беше крайна и усукана - ако части от нея се повтаряха другаде - тя щеше да се отрази в космическия микровълнов фон.
Промоционално видео:
Но отсъствието на наблюдавани повтарящи се структури не означава, че Вселената няма такъв тип топология. Това означава, че ако Вселената се повтаря, представлявайки затворена хиперповърхност, и теоретично можем да се озовем в една и съща точка, като се движим по права линия достатъчно дълго, но това ще бъде забележимо на скали, които са по-големи от частта, която наблюдаваме. Като се има предвид, че сме ограничени от разстоянието, което светлината е изминала за 13,8 милиарда години, такъв сценарий е напълно възможен.
Но има едно, но.
Колкото и да сме технически напреднали, един ден в бъдещето, стига да сме ограничени от светлинната скорост, никога няма да разберем дали Вселената действително се държи по този начин. Благодарение на тъмната енергия и ускореното разширяване на Вселената е физически невъзможно да се достигне границата дори на настоящата наблюдаема Вселена; можем да изминем най-много една трета от този път. Ако Вселената не се повтаря в скали, които са с по-малко от 15 милиарда светлинни години съвременен диаметър, ние никога няма да се върнем към точката, от която сме започнали по права линия.
Но това не означава, че Вселената не може да бъде затворена, ограничена и извита в хиперсфера. Това означава, че разширяването на Вселената - ускорено разширяване - ни забранява да „обикаляме света” във Вселената. Поради комбинация от фактори като:
- крайната възраст на Вселената;
- крайната скорост на светлината;
- разширяване на Вселената;
- и наличието на тъмна енергия, може никога да не разберем дали нашата Вселена е безкрайна или не и каква е нейната истинска топология.
Всичко, което можем да видим, е достъпната за нас част, която ни позволява да зададем граници на възможната топология на Вселената. Доколкото можем да кажем, той е плосък, не се повтаря и е възможно, но не непременно, безкраен. Може би с течение на времето, когато Вселената ще ни се отваря все повече и повече, нашите измервания на кривината ще стават все по-точни и ще ни разкриват нова истина. Въпреки факта, че сме силно ограничени в способността си да наблюдаваме, може да има нови, все още неизвестни възможности отвъд космическия хоризонт.
ИЛЯ ХЕЛ