Доктор на физико-математическите науки А. МАДЕРА.
Какво е общото между лист хартия, повърхност на маса, поничка и чаша?
Двумерни аналози на евклидови, сферични и хиперболични геометрии.
Лента на Мьобиус с точка a на нейната повърхност, нормала към нея и малка окръжност с дадено направление v.
Плосък лист хартия може да бъде залепен в цилиндър и като свържете краищата му, можете да получите торус.
Тор с една дръжка е хомеоморфен на сфера с две дръжки - топологията им е една и съща.
Ако изрежете тази фигура и залепите куб от нея, ще стане ясно как изглежда триизмерен торус, безкрайно повтарящи се копия на зеления „червей“, който седи в центъра му.
Триизмерен торус може да бъде залепен заедно от куб, точно както двуизмерен торус може да бъде залепен заедно от квадрат. Многоцветните „червеи“, пътуващи вътре в него, ясно показват кои страни на куба са залепени заедно.
Кубът, основната област на триизмерен тор, е нарязан на тънки вертикални слоеве, които, когато са залепени заедно, образуват пръстен от двуизмерни тори.
Ако две страни на оригиналния куб са залепени заедно с 180-градусово завъртане, се създава 1/2-завъртяно кубично пространство.
Завъртането на две страни на 90 градуса дава 1/4-завъртано кубично пространство. Опитайте тези чертежи и подобни чертежи на страница 88 като обърнати стерео двойки. „Червеите“ на незавъртени ръбове ще придобият обем.
Ако вземем шестоъгълна призма като фундаментална област, залепим всяка от нейните страни директно към противоположната и завъртим шестоъгълните краища на 120 градуса, получаваме 1/3-завъртяно шестоъгълно призматично пространство.
Завъртането на шестоъгълната повърхност на 60 градуса преди залепването създава 1/6-завъртяно шестоъгълно призматично пространство.
Двойно кубично пространство.
Пространство за плоча възниква, когато горната и долната страна на безкрайна плоча са залепени заедно.
Тръбни пространства - прави (А) и завъртени (В), при които една от повърхностите е залепена за срещуположната със завъртане на 180 градуса.
Картата на разпределението на микровълновото фоново лъчение показва разпределението на плътността на материята преди 300 хиляди години (показано в цвят). Анализът му ще даде възможност да се определи каква топология има Вселената.
В древността хората са вярвали, че живеят на обширна равна повърхност, макар и покрита тук-там с планини и падини. Това вярване се запазва в продължение на много хиляди години до Аристотел през 4 век пр.н.е. д. Не забелязах, че кораб, излизащ в открито море, изчезва от поглед не защото, докато се отдалечава, се свива до размери, недостъпни за окото. Напротив, първо изчезва корпусът на кораба, след това платната и накрая мачтите. Това го накарало да заключи, че Земята трябва да е кръгла.
През последните хилядолетия са направени много открития и е натрупан огромен опит. И все пак фундаменталните въпроси все още остават без отговор: крайна или безкрайна ли е Вселената, в която живеем, и каква е нейната форма?
Неотдавнашни наблюдения на астрономи и изследвания на математици показват, че формата на нашата Вселена трябва да се търси сред осемнадесет така наречени триизмерни ориентируеми Евклидови многообразия и само десет могат да претендират за нея.
НАБЛЮДАЕМА ВСЕЛЕНАВсички заключения относно възможната форма на нашата Вселена трябва да се основават на реални факти, получени от астрономически наблюдения. Без това дори най-красивите и правдоподобни хипотези са обречени на провал. Затова нека да видим какво казват резултатите от наблюденията за Вселената.
На първо място, отбелязваме, че независимо къде се намираме във Вселената, около всяка точка можем да очертаем сфера с произволен размер, съдържаща вътрешното пространство на Вселената. Тази донякъде изкуствена конструкция казва на космолозите, че пространството на Вселената е триизмерно многообразие (3-многообразие).
Веднага възниква въпросът: какъв вид разнообразие представлява нашата Вселена? Математиците отдавна са установили, че има толкова много от тях, че все още не съществува пълен списък. Дългосрочните наблюдения показват, че Вселената има редица физически свойства, които рязко намаляват броя на възможните кандидати за нейната форма. И едно от основните свойства на топологията на Вселената е нейната кривина.
Според възприетата днес концепция, приблизително 300 хиляди години след Големия взрив, температурата на Вселената е спаднала до ниво, достатъчно електрони и протони да се комбинират в първите атоми (виж „Наука и живот” № 11, 12, 1996 г. ). Когато това се случи, радиацията, която първоначално е била разпръсната от заредени частици, внезапно успя да премине безпрепятствено през разширяващата се Вселена. Това лъчение, сега известно като космически микровълнов фон или реликтово лъчение, е изненадващо еднородно и разкрива само много слаби отклонения (флуктуации) на интензитета от средната стойност (виж Наука и живот № 12, 1993 г.). Такава хомогенност може да съществува само във Вселената, чиято кривина е постоянна навсякъде.
Постоянството на кривината означава, че пространството на Вселената има една от трите възможни геометрии: плоска евклидова сферична с положителна кривина или хиперболична с отрицателна. Тези геометрии имат напълно различни свойства. Например в евклидовата геометрия сумата от ъглите на триъгълник е точно 180 градуса. Това не е така при сферичните и хиперболичните геометрии. Ако вземете три точки на сфера и начертаете прави линии между тях, тогава сумата от ъглите между тях ще бъде повече от 180 градуса (до 360). В хиперболичната геометрия тази сума е по-малка от 180 градуса. Има и други фундаментални различия.
И така, коя геометрия да изберем за нашата Вселена: Евклидова, сферична или хиперболична?
Немският математик Карл Фридрих Гаус разбира през първата половина на 19 век, че реалното пространство на околния свят може да бъде неевклидово. Извършвайки многогодишна геодезическа работа в Кралство Хановер, Гаус се заел да изследва геометричните свойства на физическото пространство, използвайки директни измервания. За целта той избира три отдалечени един от друг планински върха – Хоенхаген, Инселберг и Брокен. Застанал на един от тези върхове, той насочи отразените от огледалата слънчеви лъчи към другите два и измери ъглите между страните на огромен триъгълник от светлина. Така той се опита да отговори на въпроса: изкривени ли са траекториите на светлинните лъчи, преминаващи над сферичното пространство на Земята? (Между другото, горе-долу по същото време руският математик, ректор на Казанския университет Николай Иванович Лобачевски предложи експериментално да се изследва въпросът за геометрията на физическото пространство с помощта на звезден триъгълник.) Ако Гаус беше открил, че сумата от ъглите на светлинният триъгълник се различава от 180 градуса, тогава би следвало заключението, че страните на триъгълника са извити и реалното физическо пространство е неевклидово. Въпреки това, в границите на грешката на измерване, сумата от ъглите на „тестовия триъгълник Брокен - Хоенхаген - Инселберг“ беше точно 180 градуса.
Така че в малък (по астрономически стандарти) мащаб Вселената изглежда като Евклидова (въпреки че, разбира се, е невъзможно заключенията на Гаус да се екстраполират към цялата Вселена).
Скорошни проучвания, използващи балони на голяма надморска височина, летящи над Антарктика, също подкрепят това заключение. При измерване на ъгловия спектър на мощност на CMB беше открит пик, който според изследователите може да се обясни само със съществуването на студена черна материя - относително големи, бавно движещи се обекти - точно в Евклидовата Вселена. Други изследвания също подкрепят това заключение, което рязко намалява броя на вероятните кандидати за възможната форма на Вселената.
Още през тридесетте години на 20-ти век математиците доказаха, че има само 18 различни Евклидови триизмерни многообразия и следователно само 18 възможни форми на Вселената вместо безкраен брой. Разбирането на свойствата на тези многообразия помага експериментално да се определи истинската форма на Вселената, тъй като целенасоченото търсене винаги е по-ефективно от сляпото търсене.
Въпреки това, броят на възможните форми на Вселената може да бъде допълнително намален. Наистина, сред 18-те евклидови 3-многообразия има 10 ориентируеми и 8 неориентируеми. Нека обясним какво представлява понятието ориентираемост. За да направите това, помислете за интересна двуизмерна повърхност - лентата на Мьобиус. Може да се получи от правоъгълна лента хартия, усукана веднъж и залепена в краищата. Сега нека вземем точка от лентата на Мьобиус А, начертайте нормал (перпендикуляр) към нея, а около нормалата нарисувайте малък кръг с посока, обратна на часовниковата стрелка, когато се гледа от края на нормалата. Нека започнем да местим точката заедно с нормалата и насочената окръжност по лентата на Мьобиус. Когато точката обиколи целия лист и се върне в първоначалното си положение (визуално ще бъде от другата страна на листа, но в геометрията повърхността няма дебелина), посоката на нормалата ще се промени на противоположната и посоката на кръга ще се промени на противоположната. Такива траектории се наричат пътища с обръщане на ориентацията. А повърхностите, които ги имат, се наричат неориентируеми или едностранни. Повърхностите, върху които няма затворени пътища, обръщащи ориентацията, например сфера, тор и неусукана лента, се наричат ориентируеми или двустранни. Забележете между другото, че лентата на Мьобиус е евклидово неориентируемо двумерно многообразие.
Ако приемем, че нашата Вселена е неориентируемо многообразие, то физически това би означавало следното. Ако летим от Земята по затворен кръг, който обръща ориентацията, тогава, разбира се, ще се върнем у дома, но ще се окажем в огледално копие на Земята. Ние няма да забележим никакви промени в себе си, но по отношение на нас останалите жители на Земята ще имат сърце отдясно, всички часовници ще вървят обратно на часовниковата стрелка и текстовете ще се появяват в огледален образ.
Едва ли живеем в такъв свят. Космолозите смятат, че ако нашата Вселена беше неориентируема, тогава енергията щеше да се излъчва от граничните зони, в които материята и антиматерията си взаимодействат. Нищо подобно обаче никога не е наблюдавано, въпреки че теоретично може да се предположи, че такива зони съществуват извън областта на Вселената, достъпна за нашия поглед. Следователно е разумно да изключим осем неориентируеми многообразия от разглеждане и да ограничим възможните форми на нашата Вселена до десет ориентируеми Евклидови триизмерни многообразия.
ВЪЗМОЖНИ ФОРМИ НА ВСЕЛЕНАТАТриизмерните колектори в четириизмерното пространство са изключително трудни за визуализиране. Въпреки това можем да се опитаме да си представим тяхната структура, ако приложим подхода, използван в топологията, за да визуализираме двумерни многообразия (2-многообразия) в нашето триизмерно пространство. Всички предмети в него се считат за направени от някакъв издръжлив еластичен материал като гума, позволяващ всякакви разтягания и изкривявания, но без разкъсвания, гънки и слепвания. В топологията фигурите, които могат да се трансформират от една в друга с помощта на такива деформации, се наричат хомеоморфни; имат еднаква вътрешна геометрия. Следователно, от топологична гледна точка, поничка (торус) и обикновена чаша с дръжка са едно и също. Но е невъзможно да превърнете футболна топка в поничка. Тези повърхности са топологично различни, тоест имат различни вътрешни геометрични свойства. Ако обаче изрежете кръгла дупка върху сфера и прикрепите една дръжка към нея, тогава получената фигура вече ще бъде хомеоморфна на тор.
Има много повърхности, които са топологично различни от тора и сферата. Например, като добавим дръжка към тора, подобна на тази, която виждаме на чашата, получаваме нов отвор и следователно нова фигура. Тор с дръжка ще бъде хомеоморфен на фигура с форма на геврек, която от своя страна е хомеоморфна на сфера с две дръжки. Добавянето на всяка нова дръжка създава нов отвор и следователно различна повърхност. По този начин можете да получите безкраен брой от тях.
Всички такива повърхности се наричат двумерни многообразия или просто 2-многообразия. Това означава, че около всяка точка може да се начертае окръжност с произволен радиус. На повърхността на Земята можете да нарисувате кръг, съдържащ нейните точки. Ако видим само такава картина, разумно е да приемем, че тя представлява безкрайна равнина, сфера, тор или всякаква друга повърхност от безкраен брой тори или сфери с различен брой дръжки.
Тези топологични форми могат да бъдат доста трудни за разбиране. И за да си ги представим по-лесно и ясно, нека залепим цилиндър от квадратен лист хартия, свързвайки лявата и дясната му страна. Квадратът в този случай се нарича основна площ за тора. Ако сега мислено залепите основите на цилиндъра заедно (материалът на цилиндъра е еластичен), ще получите тор.
Нека си представим, че има някакво двуизмерно същество, да речем насекомо, чието движение по повърхността на тора трябва да се изследва. Това не е лесно да се направи и е много по-удобно да се наблюдава движението му в квадрат - пространство със същата топология. Тази техника има две предимства. Първо, той ви позволява ясно да видите пътя на насекомото в триизмерното пространство, следвайки движението му в двуизмерното пространство, и второ, ви позволява да останете в рамките на добре развитата евклидова геометрия на равнина. Евклидовата геометрия съдържа постулат за успоредните прави: за всяка права линия и точка извън нея има уникална права линия, успоредна на първата и минаваща през тази точка. В допълнение, сумата от ъглите на плоския триъгълник е точно 180 градуса. Но тъй като квадратът е описан от евклидовата геометрия, можем да го разширим до тора и да твърдим, че торусът е евклидово 2-многообразие.
Неразличимостта на вътрешните геометрии за различни повърхности е свързана с тяхната важна топологична характеристика, наречена възможност за разгръщане. По този начин повърхностите на цилиндър и конус изглеждат напълно различни, но въпреки това техните геометрии са абсолютно еднакви. И двете могат да се разположат в равнина, без да се променят дължините на отсечките и ъглите между тях, следователно за тях е валидна евклидовата геометрия. Същото важи и за тора, тъй като той е повърхност, която се развива в квадрат. Такива повърхности се наричат изометрични.
Безброй тори могат да бъдат оформени от други плоски фигури, например от различни успоредници или шестоъгълници, чрез залепване на противоположните им ръбове. Но не всеки четириъгълник е подходящ за това: дължините на залепените му страни трябва да са еднакви. Това изискване е необходимо, за да се избегнат при залепване разширения или компресии на краищата на зоната, които нарушават евклидовата геометрия на повърхността.
Сега нека да преминем към сортове с по-високи измерения.
ПРЕДСТАВЯНЕ НА ВЪЗМОЖНИТЕ ФОРМИ НА ВСЕЛЕНАТАНека се опитаме да си представим възможните форми на нашата Вселена, която, както вече видяхме, трябва да се търси сред десет ориентируеми Евклидови триизмерни многообразия.
За да представим евклидово 3-многообразие, прилагаме метода, използван по-горе за двумерни многообразия. Там използвахме квадрат като фундаментална област на тора, а за представяне на триизмерно многообразие ще вземем триизмерни обекти.
Нека вземем куб вместо квадрат и точно както залепихме противоположните ръбове на квадрата, залепим заедно противоположните страни на куба във всичките им точки.
Полученият триизмерен тор е евклидово 3-многообразие. Ако по някакъв начин се озовем в него и погледнем напред, щяхме да видим задната част на главите си, както и свои копия във всяка страна на куба - отпред, отзад, отляво, отдясно, отгоре и отдолу. Зад тях щяхме да видим безкрайно много други копия, все едно се намирахме в стая, където стените, подът и таванът са покрити с огледала. Но изображенията в триизмерния тор ще бъдат прави, а не огледални.
Важно е да се отбележи кръговият характер на този и много други колектори. Ако Вселената наистина имаше тази форма, тогава ако напуснем Земята и летим без никаква промяна в курса, в крайна сметка ще се върнем у дома. Нещо подобно се наблюдава на Земята: движейки се на запад по екватора, рано или късно ще се върнем към началната си точка от изток.
Като нарязваме куба на тънки вертикални слоеве, получаваме набор от квадрати. Противоположните ръбове на тези квадрати трябва да бъдат залепени заедно, защото те съставляват противоположните страни на куба. Така че триизмерният торус се оказва пръстен, състоящ се от двуизмерни тори. Спомнете си, че предният и задният квадрат също са залепени заедно и служат като лица на куба. Тополозите обозначават такова многообразие като T 2 xS 1, където T 2 означава двуизмерен тор, а S 1 означава пръстен. Това е пример за сноп или сноп от тори.
Триизмерни торове могат да бъдат получени не само с помощта на куб. Точно както паралелограмът образува 2-торус, чрез слепване на противоположни страни на паралелепипед (триизмерно тяло, ограничено от успоредници), ще създадем 3-торус. От различни паралелепипеди се образуват пространства с различни затворени пътеки и ъгли между тях.
Тези и всички други крайни многообразия са много просто включени в картината на разширяващата се Вселена. Ако основната област на разнообразието непрекъснато се разширява, пространството, образувано от нея, също ще се разширява. Всяка точка в разширяващото се пространство се отдалечава все повече и повече от останалите, което точно отговаря на космологичния модел. Трябва обаче да се има предвид, че точките в близост до едно лице винаги ще бъдат съседни на точки от противоположното лице, тъй като, независимо от размера на фундаменталната област, противоположните страни са залепени заедно.
Следващото триизмерно многообразие, подобно на триизмерен торус, се нарича 1/2 - завъртяно кубично пространство. В това пространство основната област отново е кубът или паралелепипедът. Четири ръба се залепват както обикновено, а останалите два, преден и заден, се залепват със завъртане на 180 градуса: горната част на предния ръб се залепва към долната част на гърба. Ако попаднем в такова многообразие и погледнем едно от тези лица, ще видим собственото си копие, но обърнато с главата надолу, последвано от обикновено копие и така до безкрайност. Подобно на триизмерен торус, фундаменталната област на 1/2-завъртано кубично пространство може да бъде нарязана на тънки вертикални слоеве, така че когато се залепят заедно, резултатът отново е сноп от двуизмерни тори, с изключение на този път предните и задните тори са залепени заедно със завъртане на 180 градуса.
1/4-завъртяно кубично пространство е същото като предишното, но завъртяно на 90 градуса. Но тъй като въртенето е само една четвърт, то не може да се получи от който и да е паралелепипед - предната и задната му част трябва да са квадрати, за да се избегне изкривяване и изкривяване на основната площ. В предната страна на куба ще видим друг зад нашето копие, завъртян на 90 градуса спрямо него.
1/3-ротирано шестоъгълно призматично пространство използва шестоъгълна призма, а не куб като основна област. За да го получите, трябва да залепите всяко лице, което е успоредник, с срещуположното лице и две шестоъгълни лица с ротация от 120 градуса. Всеки шестоъгълен слой на това многообразие е тор и по този начин пространството също е сноп от тори. Във всички шестоъгълни лица ще видим копия, завъртяни на 120 градуса спрямо предишното, а копията в успоредни лица са прави.
1/6-ротираното шестоъгълно призматично пространство е конструирано подобно на предишното, но с тази разлика, че предното шестоъгълно лице е залепено към гърба с 60-градусово завъртане. Както и преди, в получения пакет от тори останалите лица - успоредници - са залепени директно едно към друго.
Двойното кубично пространство е коренно различно от предишните колектори. Това ограничено пространство вече не е сноп от тори и има необичайна структура на залепване. Пространството с двоен куб обаче използва проста фундаментална зона, която представлява два куба, подредени един върху друг. При залепване не всички лица са директно свързани: горната предна и задна повърхност са залепени към лицата точно под тях. В това пространство щяхме да се видим в някаква перспектива - стъпалата на краката ни щяха да са точно пред очите ни.
Това завършва списъка с крайни ориентируеми евклидови триизмерни, така наречените компактни многообразия. Вероятно сред тях трябва да търсим формата на нашата Вселена.
Много космолози смятат, че Вселената е ограничена: трудно е да си представим физическия механизъм за появата на безкрайна Вселена. Независимо от това, ние ще разгледаме четирите оставащи ориентираеми некомпактни евклидови триизмерни многообразия, докато не бъдат получени реални данни, които изключват тяхното съществуване.
Първото и най-просто безкрайно триизмерно многообразие е Евклидовото пространство, което се изучава в гимназията (обозначава се с R 3). В това пространство трите оси на декартовите координати се простират до безкрайност. В него не виждаме никакви копия на себе си, нито прави, нито завъртяни, нито обърнати.
Следващият колектор е така нареченото пространство на плочата, чиято основна област е безкрайна плоча. Горната част на плочата, която е безкрайна равнина, се залепва директно към долната й част, също безкрайна равнина. Тези равнини трябва да са успоредни една на друга, но могат да се изместват произволно при залепване, което е маловажно, предвид тяхната безкрайност. В топологията това многообразие се записва като R 2 xS 1, където R 2 означава равнина, а S 1 пръстен.
Последните две 3-многообразия използват безкрайно дълги тръби като основни области. Тръбите имат четири страни, напречните им сечения са успоредници, нямат нито горна, нито долна част - четирите им страни се простират неограничено. Както преди, естеството на залепването на фундаменталния домейн определя формата на колектора.
Тръбното пространство се образува чрез залепване на двете двойки противоположни страни. След залепването оригиналното сечение с форма на паралелограм се превръща в двуизмерен тор. В топологията това пространство се записва като произведението T 2 xR 1.
Чрез завъртане на една от свързаните повърхности на тръбното пространство на 180 градуса, получаваме завъртяно тръбно пространство. Това въртене, като се вземе предвид безкрайната дължина на тръбата, й придава необичайни характеристики. Например две точки, разположени много далеч една от друга, в различни краища на основния регион, след залепването ще бъдат наблизо.
Каква е все пак формата на нашата Вселена?
За да изберем едно от горните десет Евклидови 3-многообразия като форма на нашата Вселена, са необходими допълнителни данни от астрономически наблюдения.
Най-лесният начин би бил да открием копия на нашата Галактика в нощното небе. След като ги открием, ще можем да установим природата на слепването на фундаменталната област на Вселената. Ако се окаже, че Вселената е 1/4-завъртяно кубично пространство, тогава прави копия на нашата Галактика ще бъдат видими от четири страни и завъртяни на 90 градуса от останалите две. Но въпреки привидната си простота, този метод е малко полезен за установяване на формата на Вселената.
Светлината се движи с ограничена скорост, така че когато наблюдаваме Вселената, ние по същество гледаме в миналото. Дори един ден да открием изображение на нашата Галактика, няма да можем да я разпознаем, защото в „младите си години“ тя изглеждаше съвсем различно. Твърде трудно е да разпознаем нашето копие от огромния брой галактики.
В началото на статията беше казано, че Вселената има постоянна кривина. Хомогенността на космическото микровълново фоново излъчване директно показва това. Той обаче има леки пространствени вариации от около 10 -5 келвина, което показва, че е имало незначителни колебания в плътността на материята в ранната Вселена. Докато разширяващата се Вселена се охлаждаше, материята в тези региони в крайна сметка създаде галактики, звезди и планети. Картата на микровълновото лъчение ви позволява да погледнете в миналото, във времето на първоначалните нередности, за да видите очертанията на Вселената, която тогава е била хиляди пъти по-малка. За да разберете значението на тази карта, разгледайте хипотетичен пример: Вселената под формата на двуизмерен тор.
В триизмерната Вселена ние наблюдаваме небето във всички посоки, тоест в една сфера. Двуизмерните обитатели на двуизмерна Вселена биха могли да го наблюдават само в кръг. Ако този кръг беше по-малък от фундаменталната област на тяхната Вселена, те не биха могли да получат индикация за неговата форма. Ако обаче зрителният кръг на двуизмерните създания е по-голям от фундаменталния регион, те биха могли да видят пресичане и дори повторения на модели във Вселената и да се опитат да намерят точки със същите температури, които съответстват на същия регион . Ако имаше достатъчно такива точки в техния зрителен кръг, те биха могли да заключат, че живеят в торична Вселена.
Въпреки че живеем в триизмерна вселена и виждаме сферична област, ние сме изправени пред същия проблем като двуизмерните създания. Ако нашата зрителна сфера е по-малка от фундаменталната област на Вселената преди 300 000 години, няма да видим нищо необичайно. В противен случай сферата ще го пресича в кръгове. Като открият два кръга, които имат еднакви вариации в микровълновото излъчване, космолозите могат да сравнят техните ориентации. Ако кръговете са подредени на кръст, това ще означава, че има залепване, но без ротация. Някои от тях обаче могат да се комбинират на четвърт или половин оборот. Ако могат да бъдат открити достатъчно от тези кръгове, ще бъде разкрита мистерията на фундаменталния регион на Вселената и нейното слепване.
Въпреки това, докато не се появи точна карта на микровълновото лъчение, космолозите няма да могат да направят никакви заключения. През 1989 г. изследователи от НАСА се опитаха да създадат карта на космическото микровълново фоново лъчение. Ъгловата разделителна способност на спътника обаче беше около 10 градуса, което не позволи да се направят точни измервания, които да задоволят космолозите. През пролетта на 2002 г. НАСА направи втори опит и изстреля сонда, която картографира температурните колебания с ъглова резолюция от около 0,2 градуса. През 2007 г. Европейската космическа агенция планира да използва сателита Planck, който има ъглова разделителна способност от 5 дъгови секунди.
Ако изстрелванията са успешни, в рамките на четири до десет години ще бъдат получени точни карти на флуктуациите на CMB. И ако размерът на сферата на нашето зрение се окаже достатъчно голям, а измерванията достатъчно точни и надеждни, най-накрая ще разберем каква е формата на нашата Вселена.
По материали от списанията "American Scientist" и "Popular Science".В древността хората са вярвали, че Земята е плоска, но времето показва, че са грешали. Сега можем да се заблудим и относно формата на Вселената. Общата теория на относителността се занимава с четириизмерно пространство, където времето е представено като четвърта координата и според тази теория всяко масивно тяло огъва това пространство и цялата маса на Вселената превръща равнината си в сфера. Но това е равнина в четириизмерно пространство и каква форма ще приеме самото пространство все още не беше известно. Повечето бяха склонни да вярват, че има формата на тор.
Григор Асланян, космолог от Калифорнийския университет, смята, че това не е съвсем торус. Формата на Вселената, казва той, зависи от степента на нейните координати. Тя може да бъде ограничена и в трите пространствени измерения; може да има две крайни измерения и едно безкрайно; Може да има и две безкрайни измерения и едно крайно - Асланян не искаше да възприема три безкрайни измерения. И във всяка от тези три опции пространството ще има своя специална четириизмерна форма. И най-важното, Асланян знае как да провери коя опция е приета в нашата Вселена. Той се опита да разбере, като сравни изчисленията си с данните, получени от космическата сонда WMAP, която изучава разпределението на космическото микровълново фоново лъчение в небето.
Тук обаче възникна проблем - Асланян бързо осъзна, че изчисленията с такава сложност не са по силите на обикновен компютър. Тогава той се обърна към помощта на GRID - разпределена изчислителна система, която обхваща много компютри през Интернет. Самите изчисления бяха лесни за паралелизиране и 500-те хиляди часа, необходими за получаване на резултата, се превърнаха в напълно приемливо време.
Резултатът потвърди очакванията му - той отхвърли варианта за три безкрайни измерения. Оказа се интересно - пространството има формата на удължен тор, грубо казано, волан, удължен в същата посока, в която е насочена наскоро откритата от астрофизиците "ост на злото" - посоката в небето, където стойностите на космическото микровълново фоново лъчение се различават от стойностите в други посоки. Асланян се надява да определи по-точно формата на Вселената, като получи данни от друг спътник, наречен Планк тази година.
Коментари (10):
„Общата теория на относителността се занимава с четириизмерно пространство, където времето е представено като четвърта координата“
Говорим за 4-ти пространствени координати.
Времето не е пространствена координата, а еволюционна.
Тук се крие основната некоректност в изводите на теорията на относителността.
Те (тези заключения) предполагат третиране на посоката на времето като обикновен вектор.
Но времето не е пространствен вектор... Времето е мярка за еволюцията на процесите, скалар.
И затова е необратимо!
Да започнем с франзелата. Няма франзела. Краката на това изображение растат от факта, че нашата Вселена, макар и много голяма, все още има краен обем, но в същото време няма граници. Доста лесно е да си представим това с помощта на двуизмерен пример: в някои прости компютърни игри обект, който излиза отвъд дясната граница на игралното поле, се появява отляво, а този, който пада надолу, се появява отгоре. Още по-ясен пример - триизмерен - може да се види, ако на някое от нивата на играта "Quake" (във всеки случай, първата или втората игра от поредицата; може би други подобни 3D шутъри, просто нямам t пробван) едновременно използвате кодове, които ви позволяват да преминавате през стени и да летите и да се движите направо във всяка посока: камерата бързо ще напусне местоположението, вашият виртуален герой ще лети в черната празнота за известно време и след това група от коридори и стаи, които изглежда са зад него, ще се появят пред него и героят ще се върне в същата точка, от която е тръгнал, но от противоположната страна, сякаш е обиколил земното кълбо - въпреки че летеше в права. Можете да се движите във всяка посока за безкрайно дълго време - няма граници, но не можете да надхвърлите нивото и не можете да летите в „друго пространство“ - обемът е краен и затворен. Това е същото като истинската Вселена, само по-просторна.
В общата теория на относителността се приема, че физическото пространство е неевклидово, наличието на материя го огъва; кривината зависи от плътността и движението на материята.
Оказва се, че критичната стойност на плътността, от която зависи бъдещето на Вселената (неограничено разширяване или спиране и компресия), също е критична за пространствената структура на Вселената като цяло.
Нашите представи за пространството зависят от връзката между $\rho$ и $\rho_(cr)$
Същността на подхода е следната.
Виждаме червеното отместване от далечни галактики и заключаваме, че светлината от тях идва от пространство с по-голяма кривина от нашата, това ни кара да мислим за топологията на Вселената, тоест търсим топология, като наблюдаваме картината на червеното отместване и напълно изоставяне на идеята за разширяване на пространството на Вселената, като очевидно излишна, нарушаваща принципа на Окам
И така, възможна версия на пространството на Вселената е хиперТор
1. Представете си сфера (A) вътре в сфера с по-голям радиус (B) и залепете двете сфери заедно.
Светлината, движеща се от малката сфера, достига до повърхността на голямата и веднага изглежда излиза от повърхността на малката. Малката сфера е вътре в голямата, а голямата е вътре в малката.
2. Може да се представи и така (с известно разтягане, за един лъч светлина)
Нека има две сфери с еднакъв диаметър, светлината идва от едната сфера в другата и веднага напуска първата, докато светлината отиде до средата на сферите, тя стана червена и след това започна да става синя, на светлината изглежда, че тези са различни сфери, но те са една и съща сфера. Сферите изглежда гравитират (това е опора да си представим хиперторус с променлива кривина)
Повечето модели изхождат от факта, че (3+1) пространството е даденост от момента на BV. На този постулат се изграждат модели. Топка, пълна с мехурчета-ембриони на бъдещи вселени (Александър Кашински), тънкостенен балон под формата на додекаедър (Джефи Уиксън), тор като поничка или багел (Франк Шнайдер). Мисля, че това измерение трябва да се разглежда като променлива стойност, като всяко измерение съответства на собствената си вселена. Еволюцията според мен премина през следните етапи: (0+1), (1+1), (2+1 ), (3+1 ) и евентуално повече. Те са вложени един в друг. Например Вселената (2+1) съществува и се развива на същата времева координата като (3+1). Трудно е да се провери подобно предположение - тъй като преминаването от вселена с едно измерение в друго е малко вероятно или дори по-категорично невъзможно.
За да показвате формули, можете да използвате средата "$$" и \TeX маркиране.
Представете си много голяма топка. Въпреки че изглежда триизмерна отвън, нейната повърхност - сфера - е двуизмерна, защото има само две независими посоки на движение по дължината на сферата. Ако бяхте много малки и живеехте на повърхността на тази топка, бихте могли да приемете, че изобщо не живеете на сфера, а на голяма плоска двуизмерна повърхност. Но ако измервате точно разстоянията върху сфера, ще разберете, че живеете не на равна повърхност, а на повърхността на голяма сфера ( прибл. преводВероятно е по-добре да се направи аналогия с повърхността на земното кълбо).
Идеята за кривината на повърхността на топката може да се приложи към цялата Вселена. Това беше огромен пробив в Общата теория на относителността на Айнщайн. Пространството и времето бяха обединени в една геометрична единица, наречена космическо време, и това пространство-време имаше геометрия, може да бъде усукана, точно както повърхността на огромна топка е извита.
Когато погледнете повърхността на голяма топка като едно нещо, усещате цялото пространство на сферата като цяло. Математиците обичат повърхността на сферата, така че това определение описва цялата сфера, а не само част от нея. Един от ключовите аспекти на описанието на геометрията на пространство-времето е, че трябва да опишем цялото пространство и цялото време. Това означава, че трябва да опишем „всичко“ и „винаги“ „в една бутилка“. Геометрията на пространство-времето е геометрията на цялото пространство плюс цялото време заедно като една математическа единица.
Какво определя геометрията на пространство-времето?
По принцип физиците работят така - те търсят уравнения на движението, чиито решения най-добре описват системата, която физиците искат да опишат. Уравнението на Айнщайнпредставлява класическо уравнение за движение на пространство-времето. Той е класически, тъй като при получаването му не са взети предвид квантовите ефекти. И по този начин геометрията на пространство-времето се тълкува като изключително класическа концепция, лишена от всякакви квантови несигурности. Ето защо тя е най-доброто приближение до точната теория.Според уравненията на Айнщайн, кривината на пространство-времето в дадена посока е пряко свързана с енергията и импулса на всичко в цялото пространство-време, което не е пространство-време. С други думи, уравненията на Айнщайн свързват гравитацията с негравитацията и геометрията с негеометрията. Кривината е гравитация, а всичко останало са електрони и кварки, които изграждат атомите, които от своя страна изграждат материята, електромагнитното излъчване, всяка частица - носител на взаимодействие (с изключение на гравитацията) - "живее" в изкривено пространство-време и в същото време определя тази кривина според уравненията на Айнщайн.
Каква е геометрията на нашето пространство-време?
Както току-що беше отбелязано, пълното описание на дадено пространство-време включва не само цялото пространство, но също през цялото време. С други думи, пространство-времето включва всички събития, които някога са се случили и които някога ще се случат.Вярно е, че сега, ако сме твърде буквални в тази концепция, може да се сблъскаме с проблеми, защото няма да можем да вземем предвид всички най-малки промени в разпределението на енергийната плътност и импулса във Вселената, които някога са се случвали и ще все още се срещат във Вселената. Но, за щастие, човешкият ум е способен да оперира с понятия като абстракцияИ приближениеПо този начин можем да изградим абстрактен модел, който грубо описва наблюдаваната Вселена доста добре в големи мащаби, да речем, в мащаба на галактическите купове.
Но това не е достатъчно за решаване на уравнения. Необходимо е също така да се направят някои опростяващи предположения по отношение на кривината на пространство-времето. Първото предположение, което ще направим, е това пространство-времето може да бъде добре разделено на пространство и време. Това обаче не винаги може да се направи; например, в някои случаи на въртящи се черни дупки, пространството и времето се „въртят“ заедно и по този начин не могат да бъдат спретнато разделени. Въпреки това, няма индикация, че нашата Вселена може да се върти по подобен начин. По този начин можем лесно да направим предположението, че пространство-времето може да бъде описано като пространството се променя във времето.
Следващото важно предположение, идващо от теорията за Големия взрив, е това пространството изглежда еднакво във всяка посока във всяка точка. Свойството да изглежда еднакво във всяка посока се нарича изотропия, а свойството да изглежда еднакво във всяка точка се нарича хомогенност. Така че приемаме, че нашето пространство хомогенни и изотропни. Космолозите наричат това предположение максимална симетрия. Това се счита за доста разумно предположение в големи мащаби.
Когато решават уравненията на Айнщайн за пространствено-времевата геометрия на нашата Вселена, космолозите разглеждат три основни вида енергия, които могат и наистина огъват пространство-времето:
1. вакуумна енергия
2. радиация
3. обикновено вещество
Радиацията и обикновената материя се третират като хомогенен газ, изпълващ Вселената, с някакво уравнение на състоянието, свързващо налягането с плътността.
След като се направят предположенията за хомогенност на енергийните източници и максимална симетрия, уравненията на Айнщайн могат да бъдат сведени до две диференциални уравнения, които лесно могат да бъдат решени с помощта на прости изчислителни методи. От решенията получаваме две неща: геометрия на пространствотои тогава как размерите на пространството се променят във времето.
Отворен, затворен или плосък?
Ако във всеки момент от времето пространството във всяка точка изглежда еднакво във всички посоки, тогава такова пространство трябва да има постоянна кривина. Ако кривината се променя от точка на точка, тогава пространството ще изглежда различно от различни точки и в различни посоки. Следователно, ако пространството е максимално симетрично, тогава кривината във всички точки трябва да е еднаква.Това изискване донякъде стеснява възможните геометрии до три: пространство с постоянна положителна, отрицателна и нулева кривина (плоско). В случай, че няма вакуумна енергия (ламбда термин), има само обикновена материя и радиация, кривината, освен всичко друго, отговаря и на въпроса за времето на еволюцията:
Положителна кривина: N-мерно пространство с постоянна положителна кривина е N-мерна сфера. Нарича се космологичен модел, при който пространството има постоянна положителна кривина затворенкосмологичен модел. В този модел пространството се разширява от нулев обем по време на Големия взрив, след което в даден момент достига своя максимален обем и започва да се свива до Големия срив.
Нулева кривина: Пространство с нулева кривина се нарича апартаментпространство. Такова плоско пространство не е компактно, то се простира безкрайно във всички посоки, както е разширено само отворенпространство. Такава Вселена се разширява безкрайно във времето.
Отрицателна кривина: N-мерно пространство с постоянна отрицателна кривина е N-мерна псевдосфера. Единственото нещо, с което такъв уникален свят може да бъде повече или по-малко запознат, е хиперболоид, който е двуизмерна хиперсфера. Пространство с отрицателна кривина е безкрайно по обем. В пространство с отрицателна кривина се реализира отворенВселена. Тя, като плоска, се разширява безкрайно във времето.
Какво определя дали Вселената ще бъде отворена или затворена? За затворена Вселена общата енергийна плътност трябва да бъде по-голяма от енергийната плътност, съответстваща на плоска Вселена, която се нарича критична плътност. Нека го поставим. Тогава в затворена вселена w е по-голямо от 1, в плоска вселена w=1 и в отворена вселена w е по-малко от 1.
Всичко казано по-горе е вярно само в случаите, когато се вземат предвид само обикновените видове материя - прах и радиация, и се пренебрегват вакуумна енергия, което може и да присъства. Плътността на енергията на вакуума е постоянна, наричана още космологична константа.
Откъде идва тъмната материя?
Във Вселената има много различни материи, като звезди, горещ газ или нещо друго, което излъчва видима светлина или радиация с други дължини на вълната. И всичко това може да се види или с очите, или с помощта на телескопи, или с някакви сложни инструменти. Това обаче не е всичко, което е в нашата Вселена – през последните две десетилетия астрономите откриха доказателства, че във Вселената има много невидима материя.Например, оказва се, че видимата материя под формата на звезди и междузвезден газ не е достатъчна, за да поддържа галактиките гравитационно свързани. Оценките за това от колко материя всъщност се нуждае средната галактика, за да не се разлети, доведоха физиците и астрономите до заключението, че по-голямата част от материята във Вселената е невидима. Това вещество се нарича тъмна материяи е много важно за космологията.
Тъй като има тъмна материя във Вселената, какво би могло да бъде? От какво може да бъде "направен"? Ако се е състояла от кварки, като обикновената материя, тогава ранната Вселена е трябвало да произвежда много повече хелий и деутерий, отколкото сега в нашата Вселена. Физиците на елементарните частици са на мнение, че тъмната материя се състои от суперсиметрични частици, които са много тежки, но взаимодействат много слабо с обикновените частици, които сега се наблюдават на ускорителите.
Следователно във Вселената има много по-малко видима материя, отколкото е необходимо дори за плоска Вселена. Следователно, ако няма нищо друго във Вселената, тогава тя трябва да бъде отворена. Има ли обаче достатъчно тъмна материя, за да „затвори“ Вселената? С други думи, ако w B е плътността на обикновената материя, а w D е плътността на тъмната материя, тогава важи ли връзката w B + w D = 1? Изследване на движенията в галактическите купове предполага, че общата плътност е около 30% от критичната плътност, като видимата материя представлява около 5%, а тъмната материя 25%.
Но това не е краят – имаме още един източник на енергия във Вселената – космологичната константа.
Какво ще кажете за космологичната константа?
Айнщайн не харесва резултатите от собствената си работа. Според неговите уравнения на движение, една Вселена, пълна с обикновена материя, трябва да се разширява. Но Айнщайн искаше теория, в която Вселената винаги ще остане със същия размер. И за да направи това, той добави член към уравненията, сега известен като космологичен термин, което, когато се добави към енергийната плътност на обикновената материя и радиация, позволи на Вселената никога да не се разширява и никога да не се свива, а да остане същата завинаги.Въпреки това, след като Хъбъл откри, че нашата Вселена се разширява, космологичният термин на Айнщайн беше забравен и „изоставен“. Въпреки това, след известно време, интересът към него беше събуден от релативистките квантови теории, в които космологичната константа се появява естествено динамично от квантовите трептения на виртуални частици и античастици. Това се нарича квантово нулево енергийно ниво и е много възможен кандидат за него вакуумна енергиякосмическо време. Въпреки това, квантовата теория има свои собствени „проблеми“ - как да не направи тази вакуумна енергия твърде голяма и това е една от причините, поради които физиците изследват суперсиметричните теории.
Космологичната константа може или да ускори, или да забави разширяването на Вселената, в зависимост от това дали е положителна или отрицателна. И когато космологичната константа се добави към пространство-времето в допълнение към обикновената материя и радиация, картината става много по-сложна от най-простите случаи на отворена или затворена Вселена, описани по-горе.
И така, какъв е отговорът?
Почти веднага след Големия взрив, ера на доминиране на радиацията, което продължи първите десет до сто хиляди години от еволюцията на нашата Вселена. Сега доминиращите форми на материята са обикновената материя и вакуумната енергия. Съдейки по последните наблюдения на астрономите,1. Нашата Вселена е плоска с добра точност: Космическото микровълново фоново лъчение е реликва, останала от времето, когато Вселената е била гореща и изпълнена с горещ фотонен газ. Оттогава обаче, поради разширяването на Вселената, тези фотони са се охладили и сега тяхната температура е 2,73 К. Това излъчване обаче е леко нехомогенно; техният ъглов размер на нехомогенностите, видими от сегашната ни позиция, зависи от пространственото кривина на Вселената. И така, наблюденията на анизотропията на космическото микровълново фоново лъчение показват точно, че нашето Вселената е плоска.
2. Във Вселената съществува космологична константа: Във Вселената има вакуумна енергия или поне нещо, което действа като вакуумна енергия, което кара Вселената да се разширява с ускорена скорост. Доказателство за ускореното разширяване на Вселената са данните за червените премествания на далечни свръхнови.
3. Повечето от материята във Вселената е под формата на тъмна материя: Изследването на движението на галактиките води до заключението, че обикновената материя под формата на звезди, галактики, планети и междузвезден газ съставлява само малка част от общата материя във Вселената.
От днешната ера
Така че сега във Вселената енергийната плътност на вакуума е повече от два пъти по-висока от енергийната плътност на тъмната материя и в същото време приносът на барионната видима материя може просто да бъде пренебрегнат. Така че нашата плоска Вселена трябва да се разширява завинаги.
<<
На колко години е нашата Вселена? |
Съдържание |
Разходка из историята на Вселената >>
Не се опитвайте да изтриете миналото. То те оформя днес и ти помага да станеш това, което ще бъдеш утре.Зиад К. Абделноар
Вселената, дори повече от вас и мен, е оформена от условията, които са съществували по време на нейното раждане. Но каква форма прие? Избрах въпрос от читателя Том Бери, който пита:
Разбирам, че Вселената има формата на седло. Чудя се защо в момента на Големия взрив цялата материя не се е разпръснала равномерно във всички посоки и е придала на Вселената сферична форма?
Нека започнем, като премахнем едно измерение и поговорим за това какво представлява двуизмерната повърхност. Сигурно ще си представите самолет – като лист хартия. Може да се навие на цилиндър и въпреки че повърхността ще бъде самосвързана - можете да преминете от едната страна към другата, пак ще бъде равна повърхност.
Какво означава? Например, можете да начертаете триъгълник и да съберете размерите на вътрешните ъгли. Ако получим 180 градуса, тогава повърхността е равна. Ако начертаете две успоредни линии, те ще останат така навсякъде.
Но това е само един от вариантите.
Повърхността на една сфера е двуизмерна, но не е плоска. Всяка линия започва да се извива и ако добавите ъглите на триъгълник, ще получите стойност, по-голяма от 180 градуса. Като начертаете успоредни линии (линии, които започват като успоредни), ще видите, че те в крайна сметка ще се срещнат и пресекат. Такива повърхности имат положителна кривина.
Повърхността на седалката, от друга страна, представлява друг тип неравнинна двуизмерна повърхност. Тя е вдлъбната в една посока и изпъкнала в друга, перпендикулярна и е повърхност с отрицателна кривина. Ако начертаете триъгълник върху него, ще получите сбор от ъгли, по-малки от 180 градуса. Две успоредни линии ще се разминават в различни посоки.
Можете също така да си представите плоско кръгло парче хартия. Ако изрежете клин от него и го залепите обратно, ще получите повърхност с положителна кривина. Ако поставите този клин в друго подобно парче, ще получите повърхност с отрицателна кривина, както е на снимката.
Доста лесно е да се представи двуизмерна повърхност от триизмерното пространство. Но в нашата триизмерна Вселена всичко е малко по-сложно.
Що се отнася до кривината на Вселената, имаме три възможности:
Положителна кривина, като сфера в по-високи измерения
- отрицателен, като седло в по-високи измерения
- нулева (плоска) – като триизмерна решетка
Някой може да си помисли, че наличието на Големия взрив предполага първия, сферичен вариант, тъй като Вселената изглежда еднаква във всички посоки - но това не е така. Има много интересна причина, поради която Вселената е една и съща във всички посоки – и тя няма нищо общо с кривината.
Фактът, че Вселената е една и съща на всички места (хомогенна) и посоки (изотропна), доказва съществуването на Големия взрив, чиято хипотеза гласи, че всичко е започнало с горещо и плътно хомогенно състояние, в което първоначалните условия и законите на природата беше еднаква навсякъде.
С течение на времето малките отклонения водят до появата на структури - звезди, галактики, купове и големи празнини. Но причината за хомогенността на Вселената е, че всичко има едно и също начало, а не поради кривината.
Но можем да измерим степента на кривина.
Картината показва модели на флуктуация, уловени във фоновото космическо лъчение. Как работи Вселената и от какво е изградена определя върховете на флуктуациите - най-горещите и най-студените места в определени ъглови мащаби. Ако Вселената има отрицателна кривина (седло), Вселената клони към по-малък мащаб, ако има положителна кривина, клони към по-голям мащаб.
Причината е същата, която описахме - как се държат правите линии върху тези повърхности.
Така че просто трябва да проучим флуктуациите във фоновото космическо микровълново лъчение и можем да измерим кривината на наблюдаваната Вселена.
И така, какво получаваме?
И откриваме, че степента на кривина, показана в сините кръгове, е приблизително 0,5%. Това предполага, че кривината на Вселената е неразличима от равнината.
Наистина се разширяваше равномерно във всички посоки, но това няма нищо общо с кривината. Разбира се, в много по-големи мащаби, отколкото можем да наблюдаваме, кривината на Вселената може да е различна от нула. Инфлационният процес, настъпил след Големия взрив, експоненциално увеличава всяка част от Вселената.
Тоест, възможно е кривината на Вселената да е положителна или отрицателна, тя да е като седло или сфера, да може да бъде самосвързана и ние да излезем от единия край и да стигнем до другия. Това не може да се изключи - но в наблюдаваната част това не е така. И за нас Вселената е неразличима от плоска. Но, както е показано на фигурата в част D, можете да приемете, че вашето пространство е плоско, но Вселената може да не е плоска. Това е изводът от информацията, с която разполагаме.
Космолозите отдавна приемат, че Вселената е безкрайна, но не безгранична. Това означава, че има ограничени размери, но достигането до „края на света“ е невъзможно. Дори да имаше някой, който да се опита да прекоси Вселената, той би се върнал там, откъдето е тръгнал - подобно на тези, които са обиколили Земята.
Дългогодишната хипотеза за крайността на Вселената стана особено популярна в резултат на изследването на космическия микровълнов фон или реликтното лъчение, останало във Вселената след Големия взрив. Учените предполагат, че ако Вселената имаше неограничени размери, в нея биха могли да се открият вълни с всякакви дължини. Всички обаче знаем, че спектърът на микровълновия фон е много ограничен - затова се нарича така.
„Вселената има свойствата на музикален инструмент“, обяснява Франк Щайнер от университета в Улм в Германия. – И дължината на вълните вътре в него не може да надвишава дължината на самия инструмент.
Към днешна дата космолозите са предложили няколко предложени варианта за формата на Вселената. Най-популярни бяха тиква (или топка за американски футбол) и франзела, както и три франзели, свързани една с друга по странен начин. Някои физици дори предложиха красив модел, очевидно заимстван от източната философия, на Вселената, която представлява коридор от огледала с изображения на различни обекти, които се повтарят в небето многократно. Тези „светлинни портрети” могат да бъдат отразени от предполагаемите стени на Вселената и по този начин да бъдат дублирани многократно. Глен Старкман от университета Case Western Reserve в Кливланд (Охайо, САЩ) и колегите му започнаха да се опитват по някакъв начин да комбинират предложените модели с експериментални данни, но все още не са решили коя форма е най-подходяща за нашата Вселена.
В същото време Щайнер и колегите му започнаха да анализират отново данните, получени през 2003 г. от космически кораб на НАСА, известен като Wilkinson Microwave Anisotropic Probe, и се опитваха да го използват, за да подкрепят своята хипотеза, че Вселената е с формата на поничка и три понички. Учените също искаха да тестват широко разпространената хипотеза за безкрайна и „безразмерна“ Вселена.
Оказа се, че данните от космически кораби най-добре обосновават теорията за формата на поничка за Вселената. Учените също се опитаха да отгатнат вероятния размер на Вселената - според информацията, получена с помощта на сондата, тя може да достигне 56 милиарда светлинни години.
Жан-Пиер Лумине от Парижката обсерватория във Франция поддържа хипотезата, че Вселената има формата на американска футболна топка или тиква. Той обаче много хареса работата на Щайнер.По негово мнение анализът на неговия колега от Германия показва, че поничката е много вероятна форма на Вселената, но все пак не отхвърля идеята за тиква (футболна топка). „Мисля, че моята футболна топка е все още жива и здрава“, шегува се Лумин.
Самият Щайнер смята, че изследването на космическото микровълново фоново лъчение, което в момента се извършва от европейския спътник Планк, ще позволи по-точно да се определи формата на Вселената. Глен Старкман също смята, че все още няма достатъчно данни. „От философска гледна точка ми харесва идеята, че Вселената е ограничена“, казва той. „Физиката обаче не може да се вярва на философията и затова съм предпазлив да правя заключения, докато не станат налични нови експериментални данни.“
Зареждане...