Складно собі уявити, але це так: яку форму насправді має Всесвіт

Форму Всесвіту виміряти складно. Відповідь на питання, яку має форму Всесвіт, дуже суперечлива, тому що, коли ми думаємо про форму будь-чого, ми можемо уявити собі об'єкт, видимий зовні. Але Всесвіт не має зовнішнього периметра, і нічого не існує поза ним, тому що немає зовнішнього боку, пише Space.

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

Яку форму має Всесвіт?

Почнемо з того, що астрономам складно зрозуміти форму Чумацького Шляху, адже ми живемо всередині нашої галактики. Але спостереження за іншими схожими галактиками дають уявлення про форму Чумацького Шляху. Із Всесвітом усе набагато складніше, адже вчені не мають подібної аналогії для порівняння.

Геометрія Всесвіту визначається щільністю матерії в ньому. Загальна теорія відносності Ейнштейна описує, як матерія може викривляти простір, тож густина матерії може контролювати кривизну та геометрію простору в найбільших масштабах. Але квантові ефекти під час Великого вибуху також могли вплинути на форму Всесвіту.

Вчені вимірюють геометрію Всесвіту, порівнюючи середню щільність матерії в просторі з критичною щільністю матерії, яка визначає кривизну простору.

Всесвіт має критичну щільність, якщо він містить у середньому шість атомів водню на кубічний метр. Але матерія не розподілена рівномірно по всьому Всесвіту. Але коли йдеться про щільність матерії у Всесвіті, то вчені уявляють рівномірний розподіл кожного атома у Всесвіті. На визначення форми Всесвіту також впливає невидима темна матерія, яка становить 85% усієї матерії у Всесвіті.

Існує три можливі геометричні форми Всесвіту: відкрита, закрита або плоска.

• Якщо щільність матерії у Всесвіті більша за критичну щільність, то в такому разі можна вважати, що Всесвіт закритий і має позитивну кривизну. У такому Всесвіті можна вирушити в подорож космосом, рухаючись прямою лінією, в кінцевому підсумку можна повернутися у вихідну точку. Позитивна кривизна опукла, а не увігнута, і це означає, що Всесвіт має форму поверхні сфери.
• Якщо густина матерії у Всесвіті менша за критичну густину, то Всесвіт у такому разі є відкритим і має негативну кривизну. Тому він повинен мати форму увігнутого сідла та нескінченну протяжність.
• Якщо Всесвіт має однакову густину матерії та критичну густину, то в такому разі Всесвіт плоский. Вимірювання показують, що густина матерії майже збігається з критичною густиною, що вказує на те, що наш Всесвіт плоский. Плоский Всесвіт має евклідову геометрію. Це означає, що Всесвіт має плоску геометрію.

Яку ще форму може мати Всесвіт?

Хоча багато вимірювань показують, що Всесвіт є плоским, деякі вчені під час спостереження за космосом виявили, що плоский Всесвіт не обов'язково виключає складні форми. Наприклад, він може мати форму, відому, як 3-тор.

Одновимірне коло відоме як 1-тор. 2-тор, який знаходиться у двох вимірах, має форму бублика. Тепер уявіть собі 3-тор, який знаходиться в трьох вимірах. Уявіть собі куб, вивернутий навиворіт, з протилежними сторонами, що згинаються і деформуються доти, доки вони не повернуться одна до одної і не стикнулися. Це 3-тор.

Учені вважають, що різні форми 3-тора можуть підтримувати враження плоскої евклідової геометрії Всесвіту. Теоретично така форма могла виникнути внаслідок квантових ефектів під час Великого вибуху.

Водночас інші вчені представили 18 математично можливих форм, які відповідають плоскому Всесвіту, і, можливо, одна з них є істинною формою нашого Всесвіту.

Подальша доля нашого Всесвіту

• У закритому Всесвіті гравітація зрештою зупинить розширення космосу. Всесвіт у такому разі почне стискатися, доки вся матерія не збереться в одній точці і відбудеться так зване Велике стиснення. Тобто це дзеркальне відображення Великого вибуху.
• У відкритому Всесвіті недостатньо гравітації, щоб уповільнити розширення космосу. Розширення простору, що прискорюється темною енергією, триває доти, доки не відбудеться Великий розрив, тобто Всесвіт розпадеться на частини.
• Але в плоскому Всесвіті космос буде розширюватися вічно, але це розширення буде поступово сповільнюватися. У підсумку цей процес призведе до так званого Великого замерзання. Тобто в кінці буде холодний темний космос. Якщо наш Всесвіт плоский, то саме така доля на нього чекає.

Хоча важливо розуміти, що вчені точно не знають, як поводитиметься темна енергія в майбутньому, а тому остаточна доля нашого Всесвіту все ще не визначена.

Як уже писав Фокус, NASA показало новорічну космічну ялинку, яка сяє вогнями на відстані 2500 світлових років від нас. NASA представило відразу два святкових космічних знімки напередодні Різдва і Нового року.

Також Фокус писав про те, що фізики відкрили практично безмежне джерело палива. Китайські вчені розробили революційний метод вилучення ядерного палива безпосередньо з океану за допомогою свічкового воску.

Ще Фокус писав про те, що автори нового дослідження вважають, що провідна модель еволюції Всесвіту є неправильною. При цьому проблеми з вимірюваннями швидкості розширення космосу пов'язані з тим, що наша галактика знаходиться всередині гігантської порожнечі.