On järkevää kysyä, mikä on maailmankaikkeuden muoto. Onko se pallo? Torus? Onko se avoin tai suljettu vai litteä? Ja mitä se kaikki joka tapauksessa tarkoittaa?
Universumi. Luontaisten fysikaalisten lakien, tunnettujen luonnon vakioiden ja supernoovaiksi kutsuttujen raskasmetalleja siruttavien pallojen ansiosta olemme pieniä pieniä olentoja, joita pidetään nopeasti pyörivällä kallionpallalla etäisyydessä huoneen ja ajan.
Eikö tuntuisi olevan hieman töykeää tietämättä paljon itse universumista? Esimerkiksi, jos voisimme katsoa sitä ulkopuolelta, mitä näkisimme? Valtava pimeys? Kuplien meri? Lumisadepallo? Rotta sokkelo? Marmori suuremman ulottuvuuden ulkomaalaisten tai muun prog rock -albumin kannessa?
Kuten käy ilmi, vastaus on sekä yksinkertaisempi että oudompi kuin kaikki nämä vaihtoehdot. Miltä näyttää maailmankaikkeus, on kysymys, jota rakastamme arvata lajina ja joka muodostaa kaikenlaisia hölynpölyjä.
Hindu-tekstit kuvaavat maailmankaikkeutta kosmisena munana, jainit uskoivat sen olevan ihmisen muotoinen. Kreikkalaiset stoikit näkivät maailmankaikkeuden yhtenä saarena, joka kelluu muuten äärettömässä tyhjyydessä, kun taas Aristoteles uskoi sen koostuvan rajallisesta sarjasta samankeskisiä palloja tai kenties yksinkertaisesti ”kilpikonnat kokonaan alas”.
Einsteinin matemaattisen neroksen ansiosta kosmologit voivat todella testata erilaisten mallien, jotka kuvaavat maailmankaikkeuden muotoa, kilpikonnat, sokkeloita ja muuten, pätevyyttä.
Tutkijoiden mielestä on kolme päämakua: positiivisesti kaareva, negatiivisesti kaareva ja tasainen. Tiedämme, että sitä on ainakin neljässä ulottuvuudessa, joten kaikki kuvailemassamme muodot rajoittuvat Lovecraftian hulluuden geometriaan, joten sytytä hulluuden abacus. Ya! Ya! Cthulhu ftagen.
Positiivisesti kaareva maailmankaikkeus näyttäisi olevan jonkin verran nelidimensioinen pallo. Tämän tyyppinen maailmankaikkeus olisi avaruudessa rajallinen, mutta siinä ei olisi havaittavissa olevaa reunaa. Itse asiassa kaksi etäällä olevaa hiukkasta, jotka kulkevat kahdessa suorassa linjassa, tosiasiassa leikkaavat ennen kuin päätyvät takaisin mihin ne alkoivat.
Voit kokeilla tätä kotona. Tartu ilmapalloon ja vedä suora viiva terälaipalla. Linjasi lopulta saavuttaa lähtöpisteensä. Toinen rivi, joka alkaa ilmapallojen vastakkaiselta puolelta, tekee saman asian, ja se ylittää ensimmäisen rivin ennen kuin tapaat itsensä uudelleen.
Tämän tyyppinen maailmankaikkeus, jota on helppo kuvitella kolmiulotteisesti, syntyisi vain, jos kosmos sisältäisi tietyn, suuren määrän energiaa.
Jotta positiivisesti kaareva tai suljettu, maailmankaikkeuden olisi ensin lopetettava laajentuminen - jotain, mikä tapahtuisi vain jos kosmossa olisi riittävästi energiaa antaakseen painovoiman etureunan. Nykyiset kosmologiset havainnot viittaavat siihen, että maailmankaikkeuden tulisi laajentua ikuisesti. Joten tällä hetkellä meillä on helppo kuvitella skenaario.
Negatiivisesti kaareva maailmankaikkeus näyttäisi neliulotteiselta satulalta. Avaa, ilman rajoja tilassa tai ajassa. Se sisältäisi liian vähän energiaa koskaan lopettaa laajentuminen.
Tässä kaksi suoraa polkua kulkevaa hiukkasta ei koskaan tapaaisi. Itse asiassa ne poikkeavat jatkuvasti siirtymällä yhä kauemmaksi toisistaan, kun ääretön aika pyörii.
Jos maailmankaikkeuden todetaan sisältävän Goldilocks-spesifisen, kriittisen määrän energiaa, joka kulkee vaarassa ääripäiden välillä, sen laajentuminen pysähtyy loputtoman ajan kuluttua,
Tämän tyyppistä maailmankaikkeutta kutsutaan litteäksi maailmankaikkeudeksi. Hiukkaset tasaisessa kosmossa jatkavat hyvää tietään yhdensuuntaisilla, suoraviivaisilla poluilla, eivät koskaan tapaako, mutta eivät koskaan myöskään eroa.
Pallo, satula, litteä kone. Ne ovat melko helposti kuvattavissa. On myös muita vaihtoehtoja - kuten jalkapallo, donitsi tai trumpetti.
Jalkapallopallo näyttäisi paljon pallomaiselta universumilta, mutta sellaisella, jolla on erityinen allekirjoitus - eräänlainen peilisali, joka on painettu kosmiselle mikroaaltouuni taustalle.
Donitsi on teknisesti litteä maailmankaikkeus, mutta se on kytketty useisiin paikkoihin. Jotkut tutkijat uskovat, että CMB: n suuret lämpimät ja viileät kohdat voisivat olla todisteita tällaisesta maukasta topologiasta.
Viimeiseksi tulemme trumpettiin. Tämä on toinen tapa visualisoida negatiivisesti kaareva kosmos: kuten satula, joka on taivutettu pitkään putkeen, jossa on yksi erittäin leivottu pää ja yksi erittäin kapea pää. Joku kapeasta päästä löysi kosmoksensa niin ahdasta, sillä oli vain kaksi ulottuvuutta. Sillä välin joku muu paahdetussa päässä voi matkustaa vain niin pitkälle, ennen kuin löysivät selittämättömästi kääntyvän ympäri ja lentävän toiseen suuntaan.
Joten mikä se on? Onko universumimme oranssi vai bagel? Onko se Pringles? Juustoviipale? Messinki tai puutuuli? Tutkijat eivät ole vielä poissuljelleet havempia, negatiivisesti kaarevia ehdotuksia, kuten satula tai trumpetti.
Lämpötilat väittävät, että emme koskaan tiedä, mikä maailmankaikkeuden todellinen muoto on. Ne ihmiset eivät ole hauskoja ja ovat vain obstruktionisteja. Vakavasti, auttakaamme sinua saamaan parempia ystäviä.
Viimeisimpien helmikuussa 2015 julkaistujen Planck-tietojen perusteella maailmankaikkeus on todennäköisesti… tasainen. Äärimmäisen äärellinen, ei hiukan kaareva, tarkan, kriittisen määrän energiaa antavat tumma aine ja tumma energia.
Tiedän, että tämä muuttuu hieman hämmentäväksi ja mutkaisee aivan nukkuma-ajan rajaan asti, mutta tässä toivon, että poistat kaiken tämän.
On hämmästyttävää, että voimme paitsi tehdä arvauksia siitä, miltä uskomaton maailmankaikkeus näyttää, vaan että on olemassa taitavia ihmisiä, jotka työskentelevät väsymättömästi auttaaksemme meitä selvittämään sen. Se on yksi niistä asioista, joka tekee minut onnellisimmaksi puhumalla joka viikko avaruudesta ja tähtitiedestä. En vain voi odottaa nähdäkseni mitä seuraavaksi.
Niin mitä mieltä olet? Onko litteä maailmankaikkeus liian tylsää maullesi? Minkä muodon haluaisit maailmankaikkeuden olevan, kun otetaan huomioon laaja valikoima vaihtoehtoja?
Kiitos katsomisesta! Älä koskaan ohita jaksoa napsauttamalla tilaa.
Patreon-yhteisömme on syy näihin näytöksiin. Kiitämme Fred Manzellaa, Todd Sandersiä ja muita jäseniä, jotka tukevat meitä loistavan avaruus- ja tähtitieteen sisällön luomisessa. Jäsenet saavat etukäteen pääsyn jaksoihin, extroihin, kilpailuihin ja muihin mielenosoituksiin Jayn, minä ja muun joukkueen kanssa.
Haluatko päästä mukaan toimintaan? Klikkaa tästä.
Podcast (ääni): Lataa (kesto: 6:29 - 5,9 Mt)
Tilaa: Apple Podcastit | Android | RSS
Podcast (video): Lataa (kesto: 6:52 - 81,2 Mt)
Tilaa: Apple Podcastit | Android | RSS
