Вселенная может иметь форму причудливого, искривленного дома развлечений
С тех пор, как Альберт Эйнштейн показал, что пространство и время могут быть ямочками, деформированы и растянуты, как старый матрас в дешевом мотеле, космологи пристально посмотрели вверх и задумались, на какую пищу наша Вселенная больше всего похожа с точки зрения форму.
Он имеет форму бесконечного Прингла, вечно изгибающегося вверх и наружу в вечность? Может ли это быть идеально плоская пицца, если не обращать внимания на неровности галактической пепперони и дрянную темную материю? Возможно, это больше похоже на острую фрикадельку, выгибающуюся назад, пока не встретится со всеми сторонами.
Или, может быть, это больше похоже на пончик, который образует замкнутые петли во многих измерениях. Международная группа космологов, недавно сформировавшая группу под названием COMPACT Collaboration, проанализировала оставшееся свечение Большого взрыва и пришла к выводу, что ничто в его закономерностях не исключает такой космический ландшафт, если оно, по крайней мере, искривится в правильном направлении.
Поскольку «извилистый космический пончик» не является достоверным математическим термином (пока), исследователи используют термин «3-тор» для описания ошеломляющей возможности ткнуть себя палкой в затылок десятки миллиардов световых лет в длину, независимо от того, в какую сторону вы смотрите.
Да, вы правильно прочитали. Если представить по-другому, наша Вселенная могла бы представлять собой один гигантский карнавальный дом веселья, где вместо ряда зеркал пространство-время изгибается во всех направлениях, позволяя вам (теоретически) увидеть свои собственные задние карманы, если вы достаточно сильно прищуритесь.
Это заманчивая возможность, к которой возвращались на протяжении многих лет, и не только из-за пристрастия физиков к изысканным десертам. Экзотические формы в огромных масштабах могут направить нас к физике о том, как наша Вселенная возникла из семени… ну, чего-то.
Примерно 13,8 миллиардов лет назад все, что мы можем видеть (и, если уж на то пошло, все, что мы не может) был втиснут в невероятно маленькое пространство, которое наука еще не описала, требуя сочетания квантовой физики и общей теории относительности, до которой нам еще предстоит добраться.
Что может
em> описываются моменты, когда пространство растягивалось, а материал внутри него охлаждался. В какой-то момент Вселенная расширилась настолько, что часть ее электромагнитного излучения смогла избежать плотных скоплений электронов и сгущающихся атомных ядер.
Части этих свободных фотонов с тех пор удавалось избегать столкновений, счастливо гудя вместе поскольку расширение пространства превратило свет в длинную холодную лапшу микроволнового излучения.
Это низкоэнергетическое «свечение» называется космическим микроволновым фоном (CMB). Картирование тонких изменений свечения реликтового излучения может дать нам приблизительное представление о том, как выглядели первые моменты расширения. Хотя это удобно для некоторых моделей, масштаб и узоры на карте во многом зависят от того, как сформировано пространство, оставляя открытыми другие теории.
Если мы живем внутри гигантской пиццы? Все эти колебания должны точно отражать один и тот же масштаб. У вас есть Вселенная Прингла? Свет может изгибаться таким образом, что вариации будут меньше, чем кажутся. Фрикаделька? Свет мог раздуться.
А если это пончик? Вселенная была бы топологически плоской, как пицца, только с повторяющимися закономерностями, которые могли бы указывать на явления, открывающие радикально новые горизонты в нашем стремлении понять происхождение всего сущего.
К сожалению, явные признаки этих замкнутых петель пространство и время еще предстоит увидеть в CMB. Прежде чем вы закричите: «Дело закрыто, и где моя половина галактического чесночного хлеба?», члены коллаборации COMPACT утверждают, что нам не следует торопиться.
В своей первой публикации команда утверждает, что некоторые экзотические Вселенные, основанные на более искривленных формах 3-тора, по-прежнему совместимы с реликтовым излучением.
Хотя заурядный пончик сталкивается с проблемами в определенных масштабах, мы не можем так легко это сделать. отвергнуть версии тора, которые искажают свет таким образом, что закономерности искажаются, но сохраняют корреляцию.
Поиск этих корреляций может еще выявить экзотические особенности общей формы нашей Вселенной, возможно, с поворотами и кривыми, которые потребуют новых физика, чтобы объяснить.
Возможно, теория Гомера Симпсона о том, что столь заинтригованный мультфильм Стивена Хокинга, в конце концов, не так уж и абсурден.
Это исследование было опубликовано в Physical Review Letters.
