Новое исследование предполагает, что Вселенная на самом деле может быть гигантским пончиком, несмотря на все ранние доказательства того, что она плоская, как блин.
Исследование показало, что странные узоры, обнаруженные в отголосках Большого взрыва, могут быть объяснены наличием Вселенной более сложной формы, и астрономы ещё не полностью проверили плоскостность Вселенной.
Плоские поверхности
Все проведённые до сих пор наблюдения предполагают, что Вселенная плоская. В геометрии «плоскостность» относится к поведению параллельных линий, уходящих в бесконечность. Представьте себе столешницу: линии, которые начинаются параллельно, останутся такими по мере того, как они будут проходить по всей длине стола.
Напротив, посмотрите на Землю. Линии долготы начинаются идеально параллельно друг другу на экваторе, но в конечном итоге сходятся на полюсах. Тот факт, что параллельные линии изначально пересекаются, показывает, что Земля не плоская.
Та же логика применима и к трёхмерной Вселенной. Например, космический микроволновый фон (или реликтовое излучение) — свет, испускаемый, когда космосу было всего 380 тыс. лет, — теперь находится на расстоянии более 42 миллиардов световых лет и характеризуется крошечными колебаниями температуры по всему небу. Астрономы рассчитали предсказанный размер этих колебаний по сравнению с наблюдениями. Если их измеренный размер отличается от предсказанного, это означает, что те лучи света, которые исходили параллельно, изменили направление в пространстве-времени, указывая на то, что геометрия Вселенной искривлена.
Но те же самые измерения показали, что если не принимать во внимание мелкомасштабные отклонения от галактик и чёрных дыр, общая геометрия Вселенной плоская.
Различные типы плоскости
Но есть более чем один вид плоскостей. Например, начертите на листе бумаги параллельные линии. Затем оберните один конец бумаги, чтобы соединиться с другим, образуя цилиндр. В таком состоянии линии остаются параллельными. На языке математики любой цилиндр геометрически плоский, но, как говорят, имеет другую топологию. Закройте обе стороны такого бумажного свёртка, и у вас получится форма тора или пончика.
Чтобы получить ещё один пример странной плоской формы, оберните тонкую полоску бумаги по кругу, но на одном конце сверните её на 180 градусов. Конечным результатом станет лента Мёбиуса, которая по-прежнему геометрически плоская, потому что параллельные линии остаются параллельными, даже когда они накладываются друг на друга.
Математики обнаружили 18 возможных геометрически плоских трёхмерных топологий. В каждой из них по крайней мере одно измерение сворачивается само на себя, а иногда они переворачиваются, как лента Мёбиуса, или совершают частичную ротацию. В такой запутанной Вселенной, если бы мы посмотрели вдаль, мы бы увидели (возможно, перевёрнутую) копию самих себя из гораздо более юного возраста. Например, если бы ширина Вселенной составляла 1 миллиард световых лет, астрономы увидели бы версию галактики Млечный Путь, какой она была 1 миллиард лет назад, а за ней — ещё одну копию, созданную 2 миллиарда лет назад, и так далее.
Если бы Вселенная была гигантским пончиком, астрономы могли бы наблюдать такие копии, смотря в двух направлениях.
Форма Вселенной
Астрономы измеряли топологию Вселенной несколькими способами, от поиска дубликатов узоров галактик до совпадающих кругов в реликтовом излучении. Все данные свидетельствуют о том, что Вселенная геометрически плоская и имеет простую развёрнутую топологию.
Но статья, опубликованная 23 февраля в базе данных препринтов arXiv, предполагает, что прошлые измерения были ограничены. В частности, наблюдения предполагают, что Вселенная обертывается вокруг себя только в одном измерении и не имеет более сложной топологии. Кроме того, наблюдения за реликтовым излучением выявили некоторые странные, необъяснимые аномалии, такие как появление крупных узоров там, где их быть не должно.
На самом деле, Вселенная со сложной топологией может объяснить по крайней мере некоторые аномалии реликтового излучения. И хотя это не железный случай для сложных топологий, исследователи предложили идеи для более сложных прямых поисков, таких как последующие исследования реликтового излучения.
В таком случае где-то в нашей извилистой Вселенной вполне может существовать наше зеркальное отражение.
