Трудно поверить, но Вселенная действительно имеет свою форму (фото).

Определить форму Вселенной крайне сложно. Ответ на вопрос о ее форме вызывает много споров, так как, размышляя о форме чего-либо, мы обычно представляем видимый снаружи объект. Однако у Вселенной нет внешнего края, и ничего не существует вне ее границ, поскольку внешней стороны не существует, как указывает Space.

Какова форма Вселенной?

Во-первых, астрономам трудно определить форму Млечного Пути, так как мы находимся внутри нашей галактики. Однако наблюдения за другими аналогичными галактиками помогают составить представление о форме Млечного Пути. С Вселенной ситуация намного сложнее, так как ученые не имеют аналогий для сравнения.

Геометрия Вселенной зависит от плотности материи, содержащейся в ней. Общая теория относительности Эйнштейна объясняет, как материя может искажать пространство, поэтому плотность материи может влиять на кривизну и геометрию пространства на самых больших масштабах. Кроме того, квантовые эффекты, возникшие во время Большого взрыва, также могли оказывать влияние на форму Вселенной.

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

Вселенная достигает критической плотности, если в ней в среднем содержится шесть атомов водорода на кубический метр. Однако материя распределена неравномерно по всей Вселенной. Когда речь идет о плотности материи, ученые представляют равномерное распределение каждого атома по Вселенной. На форму Вселенной также влияет невидимая темная материя, составляющая 85% всей материи во Вселенной.

Существует три возможные геометрические формы Вселенной: открытая, закрытая или плоская.

• Если плотность материи во Вселенной превышает критическую плотность, то Вселенная считается закрытой и имеет положительную кривизну. В такой Вселенной можно путешествовать по космосу, двигаясь по прямой линии, и в конечном итоге вернуться в исходную точку. Положительная кривизна выпуклая, что означает, что Вселенная имеет форму поверхности сферы.
• Если плотность материи во Вселенной ниже критической плотности, то она открыта и имеет отрицательную кривизну. Это предполагает, что форма Вселенной напоминает вогнутое седло и обладает бесконечной протяженностью.
• Если плотность материи равна критической, то Вселенная считается плоской. Измерения показывают, что плотность материи почти совпадает с критической плотностью, что указывает на плоскую природу нашей Вселенной. Плоская Вселенная имеет евклидову геометрию, что означает, что она обладает плоской геометрией.

Какие еще формы может иметь Вселенная?

Хотя множество измерений указывает на плоскую Вселенную, некоторые ученые, наблюдая космос, обнаружили, что плоская Вселенная не обязательно исключает наличие сложных форм. Например, она может иметь форму, известную как 3-тор.

Одномерный круг называется 1-тором. 2-тор, существующий в двух измерениях, имеет форму бублика. Теперь представьте 3-тор в трех измерениях. Это можно представить как куб, вывернутый наизнанку, с противоположными сторонами, которые изгибаются и деформируются до тех пор, пока не соприкоснутся. Это и есть 3-тор.

Ученые полагают, что различные формы 3-тора могут создавать иллюзию плоской евклидовой геометрии Вселенной. Теоретически такая форма могла возникнуть в результате квантовых эффектов, произошедших во время Большого взрыва.

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

Будущее нашей Вселенной

• В закрытой Вселенной гравитация в конечном итоге остановит расширение космоса. В этом случае Вселенная начнет сжиматься, пока вся материя не соберется в одной точке, что приведет к так называемому Большому сжатию. Это будет зеркальное отражение Большого взрыва.
• В открытой Вселенной недостаточно гравитации, чтобы замедлить расширение космоса. Ускоренное темной энергией расширение пространства будет продолжаться до тех пор, пока не произойдет Большой разрыв, что приведет к распаду Вселенной на части.
• В плоской Вселенной космос будет расширяться вечно, хотя это расширение будет постепенно замедляться. В конечном итоге это приведет к так называемому Большому замерзанию, что означает, что в конце нас ждет холодный темный космос. Если наша Вселенная плоская, именно такая судьба ей уготована.

Важно отметить, что ученые пока не знают, как будет вести себя темная энергия в будущем, поэтому окончательная судьба нашей Вселенной остается неопределенной.