V dobách, kdy si lidé mysleli, že Země je plochá, bylo herezí předpokládat, že dlouhá přímá cesta vás nakonec dovede zpět do výchozího bodu. Ale je to pravda: chodit, létat, plavat 40 000 kilometrů v jednom směru a budete zpátky tam, kde jste začali. A pak se divíte: je možné udělat stejný trik ve vesmíru? Pokud si vezmete raketu, která dokáže létat dostatečně rychle a dostatečně dlouho, aniž by se srazila se vzdálenými hvězdami nebo galaxiemi, můžete se nakonec vrátit do výchozího bodu?
Na první pohled se to může zdát šílené, ale ve skutečnosti to tak není. Možná si myslíte, že vesmír je nekonečný a navždy pokračuje všemi směry, ale máme důkazy, že tvar a velikost vesmíru jsou docela konečné. Za prvé, od Velkého třesku uplynulo pouze 13,8 miliardy let a můžeme pozorovat objem prostoru, který světlo navštívilo za 13,8 miliardy let, a zvýraznit každý navštívený bod. Zadruhé, existují stovky miliard galaxií, které byly v minulosti mladší, a čím dál do minulosti se díváme, tím je to výraznější. Je možné, že jedna (nebo více) z těchto galaxií je mladá verze Mléčné dráhy, ve které jsme vyrůstali? Nakonec, stejně jako Země má dvě dimenze, ve kterých se na ní můžeme pohybovat (od severu k jihu a od západu k východu, ale ne shora dolů),může být Vesmír vícerozměrná struktura (hypersféra nebo hypertor), ve které je mnoho dimenzí uzavřeno a omezeno, kroutí se do sebe?
Pokud ano, pokud byste šli dostatečně dlouho po přímce, dostali byste se nakonec tam, kde jste začali. A pokud jste byli nesmrtelní, možná jednoho dne budete moci vidět zadní část své vlastní hlavy pouhým hledáním delšího času, protože vaše oči nakonec uvidí světlo odražené od vaší zadní části hlavy. Pokud vesmír skutečně je, jak to víme jistě?
Abychom to mohli udělat, musíme se podívat na vesmír v jeho největším měřítku a najít místa, kde má ve všech směrech stejné vlastnosti. Konečný a vířící vesmír by znamenal, že se stále znovu objevují stejné struktury. Zatímco většinu vesmíru bude těžké definovat jako víření, protože omezená rychlost světla znamená, že uvidíme stejné objekty v různých fázích jejich vývoje (jako mladší Mléčná dráha), vždy budou existovat objekty, které budou ve stejné fázi vývoje v různých místa. Rozsáhlá struktura vesmíru takové struktury neukazuje, ale máme ještě lepší místo, kam se dívat: kosmické mikrovlnné pozadí.
Kolísání dosvitu velkého třesku má velmi specifické opakující se vzory, ale také ukazuje náhodné rozdělení těchto vzorů. Bylo vyvinuto mnoho algoritmů pro hledání opakujících se náhodných signálů v korelacích fluktuací v různých částech oblohy. Pokud by byl vesmír konečný a zkroucený - kdyby se jeho části opakovaly jinde - odrazilo by se to na kosmickém mikrovlnném pozadí.
Propagační video:
Absence pozorovaných opakujících se struktur ale neznamená, že vesmír nemá tento typ topologie. To znamená, že pokud se vesmír bude opakovat, představující uzavřený hyperplocha, a my teoreticky můžeme být ve stejném bodě a pohybovat se po dlouhou dobu v přímce, ale to bude patrné na stupnicích, které jsou větší než část, kterou pozorujeme. A vzhledem k tomu, že jsme omezeni vzdáleností, kterou světlo urazilo za 13,8 miliard let, je takový scénář docela možný.
Ale je tu jedna věc.
Bez ohledu na to, jak technicky jsme vyspělí, jednoho dne v budoucnu, pokud jsme omezeni rychlostí světla, nikdy nebudeme vědět, zda se vesmír skutečně chová tak. Díky temné energii a zrychlené expanzi vesmíru je fyzicky nemožné dosáhnout hranice dokonce i současného pozorovatelného vesmíru; můžeme takto pokrýt maximálně třetinu. Pokud se vesmír neopakuje na stupnicích, které mají moderní průměr menší než 15 miliard světelných let, nikdy se nevrátíme do bodu, kde jsme začali v přímce.
To ale neznamená, že vesmír nelze uzavřít, omezit a otočit do hypersféry. To znamená, že expanze vesmíru - zrychlená expanze - nám zakazuje „obeplutí zeměkoule“ve vesmíru. Kvůli kombinaci faktorů, jako jsou:
- konečný věk vesmíru;
- konečná rychlost světla;
- expanze vesmíru;
- a přítomnost temné energie, možná nikdy nebudeme vědět, zda je náš vesmír nekonečný nebo ne, a jaká je jeho skutečná topologie.
Vše, co vidíme, je část, která je nám k dispozici a která nám umožňuje stanovit limity na možnou topologii vesmíru. Pokud je nám známo, je to ploché, neopakující se a možná, ale ne nutně, nekonečné. Možná, jak bude čas plynout, až se nám vesmír bude stále více otevírat, naše měření zakřivení budou čím dál přesnější a odhalí nám novou pravdu. Navzdory skutečnosti, že jsme velmi omezeni ve své schopnosti pozorovat, mohou za vesmírným horizontem existovat nové, dosud neznámé příležitosti.
ILYA KHEL