Сложно себе представить, но это так: какую форму на самом деле имеет Вселенная

Форма Вселенной имеет большое значение для ее дальнейшей судьбы.

Форму Вселенной измерить сложно. Ответ на вопрос, какую имеет форму Вселенная, очень противоречивый, потому что, когда мы думаем о форме чего-либо, мы можем представить себе объект, видимый снаружи. Но Вселенная не имеет внешнего периметра, и ничего не существует вне ее, потому что нет внешней стороны, пишет Space.

Какую форму имеет Вселенная?

Начнем с того, что астрономам сложно понять форму Млечного Пути, ведь мы живем внутри нашей галактики. Но наблюдения за другими похожими галактиками дают представление о форме Млечного Пути. Со Вселенной все намного сложнее, ведь ученые не имеют подобной аналогии для сравнения.

Геометрия Вселенной определяется плотностью материи в ней. Общая теория относительности Эйнштейна описывает, как материя может искривлять пространство, поэтому плотность материи может контролировать кривизну и геометрию пространства в самых больших масштабах. Но квантовые эффекты во время Большого взрыва также могли повлиять на форму Вселенной.

Ученые измеряют геометрию Вселенной, сравнивая среднюю плотность материи в пространстве с критической плотностью материи, которая определяет кривизну пространства.

Вселенная имеет критическую плотность, если она содержит в среднем шесть атомов водорода на кубический метр. Но материя не распределена равномерно по всей Вселенной. Но когда речь идет о плотности материи во Вселенной, то ученые представляют равномерное распределение каждого атома во Вселенной. На определение формы Вселенной также влияет невидимая темная материя, которая составляет 85% всей материи во Вселенной.

Существует три возможных геометрических формы Вселенной: открытая, закрытая или плоская.

• Если плотность материи во Вселенной больше критической плотности, то в таком случае можно считать, что Вселенная закрытая и имеет положительную кривизну. В такой Вселенной можно отправится в путешествие по космосу, двигаясь по прямой линии, в конечном итоге можно вернуться в исходную точку. Положительная кривизна выпуклая, а не вогнутая, и это означает, что Вселенная имеет форму поверхности сферы.
• Если плотность материи во Вселенной меньше критической плотности, то Вселенной в таком случае является открытой и имеет отрицательную кривизну. Поэтому она должна иметь форму вогнутого седла и бесконечную протяженность.
• Если Вселенная имеет одинаковую плотность материи и критическую плотность, то в таком случае Вселенная плоская. Измерения показывают, что плотность материи почти совпадает с критической плотностью, что указывает на то, что наша Вселенная плоская. Плоская Вселенная имеет евклидову геометрию. Это значит, что Вселенная имеет плоскую геометрию.

Какую еще форму может иметь Вселенная?

Хотя многие измерения показывают, что Вселенная является плоской, некоторые ученые при наблюдении за космосом обнаружили, что плоская Вселенная не обязательно исключает сложные формы. Например, она может иметь форму, известную, как 3-тор.

Одномерный круг известен как 1-тор. 2-тор, который находится в двух измерениях, имеет форму бублика. Теперь представьте себе 3-тор, который находится в трех измерениях. Представьте себе куб, вывернутый наизнанку, с противоположными сторонами, изгибающимися и деформирующимися до тех пор, пока они не повернутся друг к другу и не соприкоснулись. Это 3-тор.

Ученые считают, что разные формы 3-тора могут поддерживать впечатление плоской евклидовой геометрии Вселенной. Теоретически такая форма могла возникнуть в результате квантовых эффектов во время Большого взрыва.

В то же время другие ученые представили 18 математически возможных форм, которые соответствуют плоской Вселенной, и, возможно, одна из них является истинной формой нашей Вселенной.

Дальнейшая судьба нашей Вселенной

• В закрытой Вселенной гравитация в конечном итоге остановит расширение космоса. Вселенная в таком случае начнет сжиматься, пока вся материя не соберется в одной точке и произойдет так называемое Большое сжатие. То есть это зеркальное отражение Большого взрыва.
• В открытой Вселенной недостаточно гравитации, чтобы замедлить расширение космоса. Ускоряемое темной энергией расширение пространства продолжается до тех пор, пока не произойдет Большой разрыв, то есть Вселенная распадется на части.
• Но в плоской Вселенной космос будет расширяться вечно, но это расширение будет постепенно замедлятся. В итоге данный процесс приведет к так называемому Большому замерзанию. То есть в конце будет холодный темный космос. Если наша Вселенная плоская, то именно такая судьба ее ждет.

Хотя важно понимать, что ученые точно не знают, как будет вести себя темная энергия в будущем, а потому окончательная судьба нашей Вселенной все еще не определена.

focus.ua

Опубликовано на сайте: 2024-12-29