Astrofiziķi saka, ka mūsu Visums patiesībā varētu būt milzīgs 3D virtulis

(wacomka/Getty Images)

Iedomājieties Visumu, kurā jūs varētu norādīt kosmosa kuģi vienā virzienā un galu galā atgriezties tur, kur sākāt. Ja mūsu Visums būtu ierobežots virtulis, tad šādas kustības būtu iespējamas un fiziķi varētu izmērīt tā lielumu.

'Mēs varētu teikt: tagad mēs zinām Visuma lielumu,' e-pastā Live Science sacīja astrofiziķis Tomass Buherts no Lionas Universitātes, Astrofizikas pētījumu centra Francijā.

Saistīts: 10 savvaļas teorijas par Visumu



Pētot gaismu no ļoti agrīnā Visuma, Buherts un astrofiziķu komanda ir secinājuši ka mūsu kosmoss var būt vairākkārt saistīts, kas nozīmē, ka telpa ir noslēgta sevī visās trīs dimensijās kā trīsdimensiju virtulis.

Šāds Visums būtu ierobežots, un saskaņā ar to rezultātiem viss mūsu kosmoss varētu būt tikai apmēram trīs līdz četras reizes lielāks par novērojamā Visuma robežas, kas atrodas aptuveni 45 miljardu gaismas gadu attālumā.

Fiziķi lieto valodu Einšteina vispārējā relativitāte lai izskaidrotu Visumu. Šī valoda savieno telpas laika saturu ar telpas laika saliekšanu un deformāciju, kas pēc tam norāda šim saturam, kā mijiedarboties. Tā mēs piedzīvojam gravitācijas spēku.

Kosmoloģiskā kontekstā šī valoda savieno visa Visuma saturu - tumšā matērija , tumšā enerģija , regulāra matērija, starojums un viss pārējais – līdz tās vispārējai ģeometriskajai formai.

Gadu desmitiem astronomi bija diskutējuši par šīs formas būtību: vai mūsu Visums ir “plakans” (tas nozīmē, ka iedomātas paralēlas līnijas mūžīgi paliks paralēlas), “slēgts” (paralēlas līnijas galu galā krustosies) vai “atvērts” (šīs līnijas atšķirtos). ).

Saistīts: 8 veidi, kā jūs varat redzēt Einšteina relativitātes teoriju reālajā dzīvē

Šī Visuma ģeometrija nosaka tā likteni. Plakanie un atvērtie Visumi turpinātu paplašināties uz visiem laikiem, savukārt slēgtais Visums galu galā sabruks sevī.

Vairāki novērojumi, īpaši no kosmiskais mikroviļņu fons (gaismas zibspuldze, kas tika izlaista, kad mūsu Visums bija tikai 380 000 gadu vecs), ir stingri pierādījuši, ka mēs dzīvojam plakanā Visumā. Paralēlas līnijas paliek paralēlas, un mūsu Visums tikai turpinās paplašināties.

Taču ir jāveido vairāk nekā ģeometrija. Tur ir arī topoloģija , kas ir veids, kā formas var mainīties, vienlaikus saglabājot tos pašus ģeometriskos noteikumus.

Piemēram, paņemiet plakanu papīra lapu. Tas acīmredzami ir plakans – paralēlas līnijas paliek paralēlas. Tagad paņemiet divas šī papīra malas un sarullējiet to cilindrā. Šīs paralēlās līnijas joprojām ir paralēlas: cilindri ir ģeometriski plakani. Tagad paņemiet pretējos cilindriskā papīra galus un savienojiet tos. Tas veido virtuļa formu, kas arī ir ģeometriski plakana.

Lai gan mūsu mērījumi par Visuma saturu un formu mums parāda tā ģeometriju — tas ir plakans — tie mums nestāsta par topoloģiju. Tie mums nepasaka, vai mūsu Visums ir daudzkārt saistīts, kas nozīmē, ka viena vai vairākas mūsu kosmosa dimensijas savienojas viena ar otru.

Paskaties uz gaismu

Lai gan ideāli plakans Visums paplašinātos līdz bezgalība , plakanam Visumam ar daudzkārt savienotu topoloģiju būtu ierobežots izmērs. Ja mēs varētu kaut kā noteikt, vai viena vai vairākas dimensijas ir ietītas sevī, tad mēs zinātu, ka Visums šajā dimensijā ir ierobežots. Pēc tam mēs varētu izmantot šos novērojumus, lai izmērītu kopējo Visuma tilpumu.

Bet kā daudzkārt savienots Visums atklātos?

Astrofiziķu komanda no Ulmas universitātes Vācijā un Lionas universitātes Francijā aplūkoja kosmisko mikroviļņu fonu (CMB). Kad tika atbrīvots CMB, mūsu Visums bija miljons reižu mazāks nekā tas ir šodien, un tāpēc, ja mūsu Visums patiešām ir daudzkārt saistīts, tad toreiz bija daudz lielāka iespēja, ka tas ietīsies kosmosa novērojamajās robežās.

Mūsdienās Visuma paplašināšanās dēļ ir daudz lielāka iespēja, ka iesaiņošana notiek mērogā, kas pārsniedz novērojamās robežas, un tāpēc iesaiņojumu būtu daudz grūtāk noteikt. CMB novērojumi sniedz mums vislabāko iespēju redzēt daudzkārt savienota Visuma nospiedumus.

Saistīts: 5 iemesli, kāpēc mēs varam dzīvot multiversā

Komanda īpaši aplūkoja traucējumus – izdomāto fizikas terminu, kas apzīmē izciļņus un svārstības – CMB temperatūrā. Ja viena vai vairākas dimensijas mūsu Visumā atkal savienotos ar sevi, traucējumi nevarētu būt lielāki par attālumu ap šīm cilpām. Viņi vienkārši nederētu.

Kā Buherts e-pastā Live Science paskaidroja: “Bezgalīgā telpā CMB starojuma temperatūras traucējumi pastāv visos mērogos. Tomēr, ja telpa ir ierobežota, tad trūkst tādu viļņu garumu, kas ir lielāki par telpas lielumu.

Citiem vārdiem sakot: Perturbācijām būtu maksimālais lielums, kas varētu atklāt Visuma topoloģiju.

Savienojuma izveidošana

CMB kartēs, kas veidotas ar tādiem satelītiem kā NASA WMAP un ESA Planck, jau ir novērots intriģējoši daudz trūkstošu traucējumu lielos mērogos. Buherts un viņa līdzstrādnieki pārbaudīja, vai šīs trūkstošās perturbācijas varētu būt saistītas ar daudzkārt savienotu Visumu.

Lai to paveiktu, komanda veica daudzas datorsimulācijas par to, kā CMB izskatītos, ja Visums būtu trīs toruss, kas ir milzu trīsdimensiju virtuļa matemātiskais nosaukums, kur mūsu kosmoss ir savienots ar sevi visās trīs dimensijās. .

'Tāpēc mums ir jāveic simulācijas noteiktā topoloģijā un jāsalīdzina ar novēroto,' skaidroja Buherts. 'Novēroto CMB svārstību īpašības pēc tam parāda 'trūkstošu spēku' mērogos, kas pārsniedz Visuma izmērus.

Trūkstoša jauda nozīmē, ka CMB svārstības šajos mērogos nav sastopamas. Tas nozīmētu, ka mūsu Visums ir daudzkārt saistīts un ierobežots šajā lieluma mērogā.

'Mēs atrodam daudz labāku atbilstību novērotajām svārstībām, salīdzinot ar standarta kosmoloģisko modeli, kas tiek uzskatīts par bezgalīgu,' viņš piebilda.

'Mēs varam mainīt telpas lielumu un atkārtot šo analīzi. Rezultāts ir optimāls Visuma izmērs, kas vislabāk atbilst CMB novērojumiem. Mūsu raksta atbilde ir nepārprotama, ka ierobežotais Visums labāk atbilst novērojumiem nekā bezgalīgais modelis. Mēs varētu teikt: tagad mēs zinām Visuma lielumu.

Komanda atklāja, ka CMB datiem vislabāk atbilst daudzkārt savienots Visums, kas aptuveni trīs līdz četras reizes ir lielāks par mūsu novērojamo burbuli. Lai gan šis rezultāts tehniski nozīmē, ka jūs varētu ceļot vienā virzienā un nonākt atpakaļ tur, kur sākāt, patiesībā jūs to nevarētu paveikt.

Mēs dzīvojam paplašinās Visumā , un lielos mērogos Visums izplešas ar ātrumu, kas ir ātrāks par gaismas ātrumu, tāpēc jūs nekad nevarētu panākt un pabeigt cilpu.

Buherts uzsvēra, ka rezultāti vēl ir provizoriski. Instrumentu efekti varētu izskaidrot arī trūkstošās svārstības lielos mērogos.

Tomēr ir jautri iedomāties dzīvot uz milzu virtuļa virsmas.

Saistīts saturs:

11 aizraujoši fakti par mūsu Piena Ceļa galaktiku

5 iemesli, kāpēc mēs varam dzīvot multiversā

18 lielākie neatrisinātie fizikas noslēpumi

Šo rakstu sākotnēji publicēja Dzīvā zinātne . Izlasi oriģinālo rakstu šeit .

Populārākas Kategorijas: Neklasificēts , Dabu , Tech , Vidi , Viedoklis , Cilvēkiem , Daba , Fizika , Skaidrotājs , Sabiedrību ,

Par Mums

Neatkarīgu, Pārbaudītu Faktu Publicēšana Par Veselību, Telpu, Dabu, Tehnoloģijām Un Vidi.