Яку форму насправді має Всесвіт: що кажуть фізики

Одна з найбільших проблем у сучасній космології полягає в тому, що вчені не знають, чи є Всесвіт скінченним або нескінченним. Якщо край у Всесвіті ніхто не знає. Тим більше що, людському мозку складно прийняти саме поняття нескінченного простору. Ще однією проблемою є те, який розмір і форму має Всесвіт. Спостереження за космосом дають деякі підказки, але здебільшого це залишається загадкою. Найкращий спосіб визначити розмір Всесвіту — це почати з визначення його форми. І існує безліч ідей про те, якої форми може набути наш Всесвіт, пише New Scientist.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Найпростіша форма Всесвіту — це плоский аркуш. Звісно, все набагато складніше, але це порівняння трохи спрощує розуміння форми космосу. Якщо Всесвіт плоский, то вся геометрія, яку ви вивчали в школі, працює: намалюйте трикутник, і його кути становитимуть у сумі 180 градусів, а всі його лінії будуть прямими. Але якщо космос викривлений, усе починає ставати дивним. Ваш трикутник не буде тим трикутником, яким ви його знаєте, але ефекти будуть настільки незначними, що ви їх не помітите. Всесвіт може мати форму сідла або навіть сфери, і в будь-якому разі геометрія стає неевклідовою і, отже, дещо дивною.

Розмір і форма Всесвіту визначаються двома величинами: гравітацією і темною енергією. Гравітація всього у Всесвіті притягує його, а темна енергія змушує його розширюватися. Якщо ці дві величини ідеально збігаються, то Всесвіт плоский. Якщо перемагає темна енергія, то Всесвіт має форму сідла. Будь-яка з цих форм дозволила б Всесвіту бути скінченним або нескінченним, адже існують моделі, що працюють для кожної з них.

Якщо перемагає гравітація, то Всесвіт має форму сфери і, отже, кінцевий — це найпростіше рішення. Але, як показують великомасштабні спостереження за космосом, здається, що Всесвіт, імовірно, плоский. З іншого боку, нещодавні спостереження показали, що темна енергія може слабшати з часом, а значить вона може менше протистояти гравітації. Темна матерія така ж загадкова, як і темна енергія, але вона є найважливішим компонентом гравітації Всесвіту. Тому до твердження "ймовірно, плоский" слід ставитися з часткою скептицизму.

Деякі фізики не люблять нескінченність. Можливо, це просто обмеження людського мозку, який не може прийняти, що будь-що може бути осмислено нескінченним. У всього має бути якась межа, навіть якщо ця межа надзвичайно велика.

Тому існує багато теорій про те, як може виглядати кінцевий Всесвіт. Навіть якщо він плоский, є безліч варіантів того, як різні частини простору-часу можуть бути пов'язані одна з одною.

Виникає питання, чи повинен кінцевий Всесвіт мати край. Якщо Всесвіт кінцевий і плоский, як аркуш паперу, то край має бути, але що знаходиться за цим краєм? Можливо, інші Всесвіти, можливо, взагалі нічого. Це може бути що завгодно. Але що відбувається прямо на краю Всесвіту? Це важко уявити, і це також важко включити в рівняння, що описують наш Всесвіт.

Якщо простір-час викривлений, можливості трохи розширюються. У сфери немає краю, тож, якщо ви надто далеко просунетеся в одному напрямку, ви просто повернетеся туди, звідки почали. Або Всесвіт може мати форму пончика (доната), дивної губки, поцяткованої червоточинами, або форму арахісу, конуса чи яблука. Останній варіант стає можливим лише за умови додавання більшої кількості вимірів, ніж той, у якому ми зараз існуємо.

Усі згадані форми Всесвіту кінцеві. Додайте нескінченність, і все стане ще більш заплутаним, можна навіть сказати, некерованим. Проте деякі фізики вважають, що Всесвіт є нескінченним і постійно збільшується в розмірах. Але його форма може бути і плоскою, і викривленою.

Як уже писав Фокус, астрономи виявили одну з найбільших структур у Всесвіті. Вона обертається з величезною швидкістю. Вчені виявили величезний ланцюжок із сотень галактик, які вбудовані в космічну нитку. Вона обертається в просторі на відстані 400 мільйонів світлових років від нас.