Вселената в бутилка

Учените и досега не знаят точния отговор на въпроса за формата на Вселената. Както впрочем и на въпросите за нейната крайност-безкрайност или затвореност-отвореност. Много космолози се обединяват около хипотезата за Големия взрив, която в опростен вариант изглежда така:

Как започва всичко…

Преди Големия взрив не съществували понятия „тук“ и „там“, „преди“ и „след“. Цялата материя била съсредоточена в една точка с практически нулев размер и съответно практически безкрайна плътност.

Не съществувало и време, защото в самата точка нищо не се случвало, а извън нейните предели нямало нищо и следователно не можело да се случи. След това поради някакви причини точката (наричат я още „космическо яйце“) се взривила. Новородената материя бързо, със скоростта на светлината, нахлула в околното „нищо“.

Появили се енергия и сили – ядрени, електромагнитни, гравитационни. Появило се и началото на времето. Материята се завъртяла в спиралите на мъглявини. Възникнали звезди, а след това и планети.

© Big Bang Theory Wiki Science

След милиарди години на Третата планета край незабележително с нищо, редово жълто джудже, намиращо се в периферията на с нищо незабележителна, редова спирална галактика, от първобитния океан изпълзяла на сушата първата протобактерия. А след още милиард години потомците на тази протобактерия започнали да си задават различни космологични въпроси.

Вселената – огромна, но крайна

Хипотезата за Големия взрив определя възрастта на Вселената на около 13,8 млрд. години. Ако хипотезата е невярна, то е неправилна и оценката на нейната възраст. Може пък да не е имало никакъв взрив и Вселената да е съществувала винаги? Но ако хипотезата е вярна, то става ясен отговорът на въпроса за размера на Вселената.

Та ако тя е вярна, размерът на Вселената с лекота може да се изчисли от всеки ученик. Всъщност необходимо е да се умножи времето (13,8 млрд. години) по скоростта на разлитане на материята. Тоест по скоростта на светлината – 300 000 км в секунда. По-скоро тази скорост с годините станала малко по-малка, но за простота на изчисленията ще я смятаме за постоянна.

В средата на ХХ век папа Пий XII заявил, че еволюцията следва да се смята за сериозна хипотеза, а през 1996 г. Йоан Павел II добавил, че между теорията на еволюцията и доктрината на Църквата не се забелязват противоречия.

Умножихте ли? Наистина, получава се огромно число, с множество нули – но все пак не безкрайно. Извод: Вселената е огромна, но не е безкрайна. А щом има размер, трябва да има и форма. И ето тук започва най-интересното.

Въпросът за формата

Логично и просто е да смятаме, че Вселената има форма на сфера. Всъщност, ако материята се разлита от един център с постоянна скорост, какво може друго да бъде, ако не сфера? А ако скоростта не е постоянна и Вселената не е затворена и не е еднородна, то може да бъде всяка форма. Например права или огъната четириизмерна плоскост.

В такъв случай Вселената не е затворена, вечна и безкрайна. Учените се опитват да получат информация за формата на Вселената, като изследват така нареченото реликтово лъчение.

Началото на всички начала, или Големият взрив, е съпровождано не само от материя, но и от лъчение. И това електромагнитно лъчение, наречено реликтово, има свои, неизменни физически характеристики, които позволяват на астрофизиците да го отличават от обширната разновидност на другите „космически лъчи“. Смята се, че реликтовото лъчение и до днес равномерно изпълва Вселената. Експериментално неговото съществуване е било потвърдено още през 1965 г.

Сама в себе си?

Изследвайки реликтовото лъчение, съветският учен Д. Иваненко още в средата на миналия век изказал предположението, че Вселената, първо, е затворена, а второ, далеч не навсякъде се подчинява на законите на Евклидовата геометрия.

Неподчинението на Евклидовата геометрия означава, че има места, където успоредните линии се пресичат и дори се сливат една с друга. Затвореността на Вселената означава, че тя, възможно, е затворена „сама в себе си“. Отправяйки се на пътешествие от една нейна точка (да речем – планетата Земя) и движейки се, както ни се струва, строго по права линия, ние в края на краищата ще се озовем на същото място, на Земята – макар и след много години.

© CERN

Косвено потвърждение на теорията на Иваненко и неговите последователи е получено през 2001 година. Американската сонда WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) предава на Земята данни за флуктуации (изменения, колебания) на температурите на реликтовото лъчение. Астрофизиците се заинтересували от размерите и характера на разпределение на тези флуктуации. Било проведено компютърно моделиране, показващо, че подобен характер на флуктуациите може да се наблюдава само в случай че Вселената е ограничена и затворена сама в себе си.

Законите са еднакви навсякъде

Дори лъчът светлина, разпространявайки се в пространството, след определен (голям) период от време трябва да се върне в изходната точка. Значи астрономите от Земята могат например да наблюдават една и съща галактика в различни части на небосвода, пък и от различни страни!

© GuidoJ

Ако данните от WMAP бъдат потвърдени, нашите възгледи за Вселената ще се променят много силно. Първо, тя ще се окаже сравнително малка – простираща се на не повече от 10 милиарда години

Второ, нейната форма може да се окаже тор (геврек) а това е нещо съвсем екзотично, например бутилка на Клайн. А и това ще означава, че ние можем да наблюдаваме цялата Вселена и да се убедим, че навсякъде действат едни и същи физични закони.