Aikana, jolloin ihmiset ajattelivat maapallon olevan tasainen, oli harhaoppia olettaa, että pitkä matka suoralla linjalla johtaisi lopulta takaisin lähtökohtaasi. Mutta se on totta: kävele, lentää, ui 40 000 kilometriä yhteen suuntaan ja olet takaisin siellä, missä aloitit. Ja sitten ihmettelet: onko mahdollista tehdä sama temppu avaruudessa? Jos otat raketin, joka pystyy lentämään tarpeeksi nopeasti ja riittävän pitkään törmäämättä kaukaisiin tähtiin tai galakseihin, voitko palata lähtöpisteeseesi?
Ensi silmäyksellä tämä saattaa tuntua hullulta, mutta todellisuudessa ei ole. Voisi ajatella, että maailmankaikkeus on ääretön ja jatkuu ikuisesti kaikkiin suuntiin, mutta meillä on todisteita siitä, että maailmankaikkeuden muoto ja koko ovat melko rajalliset. Ensinnäkin, vain 13,8 miljardia vuotta on kulunut Suuresta Bangista, ja voimme havaita avaruuden määrän, jossa valo on käynyt 13,8 miljardissa vuodessa, korostaen jokaisen käydyn pisteen. Toiseksi on satoja miljardeja galakseja, jotka olivat aiemmin nuorempia, ja mitä pidemmälle menemme, sitä selvemmäksi siitä tulee. Voisiko olla, että yksi (tai useampi) näistä galakseista on Linnunradan nuori versio, jossa olemme kasvaneet? Lopuksi, aivan kuten maapallolla on kaksi ulottuvuutta, joissa voimme liikkua sen päällä (pohjoisesta etelään ja lännestä itään, mutta ei ylhäältä alas),voiko maailmankaikkeus olla moniulotteinen rakenne (hypersfääri tai hypertorni), jossa monet ulottuvuudet ovat suljettuja ja rajoitettuja, vääntyvät itseensä?
Jos niin, jos kävelit suoralla linjalla riittävän kauan, palaisit lopulta takaisin alkuun. Ja jos olisit kuolematon, voisit jonain päivänä nähdä oman pään takaosan vain etsimällä melko kauan, koska silmäsi näkevät lopulta oman pään takaosastasi heijastuvan valon. No, jos maailmankaikkeus todella on, mistä tiedämme varmasti?
Tätä varten meidän on tarkasteltava maailmankaikkeutta sen suurimmassa mittakaavassa ja löydettävä paikat, joissa sillä on samat ominaisuudet kaikkiin suuntiin. Äärellinen ja pyörteinen maailmankaikkeus tarkoittaisi, että samat rakenteet näkyvät yhä uudelleen. Vaikka suurinta osaa maailmankaikkeudesta on vaikea määritellä pyörteiseksi, koska rajoitettu valonopeus tarkoittaa, että näemme samat esineet niiden evoluution eri vaiheissa (kuten nuorempi Linnunrata), on aina esineitä, jotka ovat samassa evoluutiovaiheessa eri paikoissa. Universumin laajamittainen rakenne ei näytä tällaisia rakenteita, mutta meillä on vielä parempi paikka etsiä: kosminen mikroaaltotausta.
Big Bangin jälkivalon vaihteluilla on hyvin erityisiä toistuvia malleja, mutta ne osoittavat myös näiden mallien satunnaisen jakauman. Monia algoritmeja on kehitetty toistuvien ei-satunnaisten signaalien etsimiseen taivaan eri osien vaihtelujen korrelaatioista. Jos maailmankaikkeus olisi rajallinen ja vääntynyt - jos sen osia toistettaisiin muualla - se heijastuisi kosmiseen mikroaaltotaustaan.
Mainosvideo:
Havaittujen toistuvien rakenteiden puuttuminen ei kuitenkaan tarkoita sitä, että maailmankaikkeudella ei ole tämän tyyppistä topologiaa. Tämä tarkoittaa sitä, että jos maailmankaikkeus toistaa itsensä, mikä edustaa suljettua hyperpintaa, ja teoreettisesti voimme olla samassa pisteessä, liikkumalla suoralla linjalla pitkään, mutta tämä on havaittavissa asteikoilla, jotka ovat suurempia kuin havaitsemamme osa. Ja kun otetaan huomioon, että valoa on kuljettu 13,8 miljardin vuoden aikana, rajallinen tilanne on sellainen.
Mutta on yksi, mutta.
Riippumatta siitä, kuinka teknisesti olemme edistyneitä, eräänä päivänä tulevaisuudessa, niin kauan kuin valon nopeus rajoittaa meitä, emme koskaan tiedä, käyttäytyykö maailmankaikkeus tällä tavalla. Pimeän energian ja maailmankaikkeuden nopeutetun laajenemisen ansiosta on fyysisesti mahdotonta saavuttaa edes nykyisen havaittavan maailmankaikkeuden reunaa; voimme kattaa enintään kolmanneksen tällä tavalla. Jos maailmankaikkeus ei toistu itse asteikolla, jonka halkaisija on alle 15 miljardia valovuotta, emme koskaan palaa siihen pisteeseen, josta aloitimme suoralla linjalla.
Mutta tämä ei tarkoita sitä, että maailmankaikkeutta ei voida sulkea, rajallisesti ja kiertyä hyperpalloksi. Tämä tarkoittaa, että maailmankaikkeuden laajeneminen - kiihtynyt laajeneminen - estää meitä "kiertämästä maapalloa" maailmankaikkeudessa. Johtuen useiden tekijöiden yhdistelmästä, kuten:
- maailmankaikkeuden viimeinen ikä;
- valon lopullinen nopeus
- maailmankaikkeuden laajentuminen;
- ja pimeän energian läsnäolo, emme voi koskaan tietää, onko maailmankaikkeutemme ääretön vai ei, ja mikä on sen todellinen topologia.
Kaikki mitä voimme nähdä, on käytettävissä oleva osa, jonka avulla voimme asettaa rajoituksia maailmankaikkeuden mahdolliselle topologialle. Sikäli kuin voimme kertoa, se on tasainen, toistumaton ja mahdollisesti, mutta ei välttämättä, ääretön. Ehkä ajan myötä, kun maailmankaikkeus avautuu meille yhä enemmän, kaarevuusmittauksemme muuttuvat yhä tarkemmiksi ja paljastavat meille uuden totuuden. Huolimatta siitä, että havaintokykymme on erittäin rajoitettu, kosmisen horisontin kohdalla voi olla uusia, vielä tuntemattomia mahdollisuuksia.
ILYA KHEL