Вселенная в бутылке

В отличие от шестиногого героя братьев Стругацких, учёные-космогонисты до сих пор не знают точного ответа на вопрос о форме Вселенной. Как, впрочем, и на вопросы о её конечности-бесконечности или замкнутости-разомкнутости. Многих космогонистов объединяет гипотеза Большого взрыва, которая в упрощённом изложении выглядит так.

Большой взрыв: как всё начиналось…

До Большого взрыва не существовало понятий «здесь» и «там», «до» и «после». Вся материя мира была сосредоточена в одной точке с практически нулевым размером и, соответственно, практически бесконечной плотностью. Не существовало и времени, потому что в самой точке ничего не происходило, а за её пределами ничего не было и, следовательно, происходить не могло. Потом в силу каких-то причин точка (её ещё называют «космическим яйцом») взорвалась. Новорождённая материя стремительно, со скоростью света хлынула в окружающее «ничто». Появились энергия и силы — ядерные, электромагнитные, гравитационные. Появилось и начало течь время. Материя закрутилась спиралями туманностей. Возникли звёзды, а затем и планеты. Спустя миллиарды лет на третьей планете, ничем не примечательном, заурядном жёлтом карлике, находящемся на периферии ничем не примечательной, заурядной спиральной галактики, из первобытного океана выползла на сушу первая протобактерия. А ещё через миллиард лет потомки этой протобактерии начали ломать себе голову над различными космогоническими вопросами.

Вселенная велика, но конечна

Гипотеза Большого взрыва определяет возраст Вселенной в 15 (примерно!) миллиардов лет. Если гипотеза неверна, то неправильна и оценка возраста. Может, никакого взрыва и не было, и Вселенная существовала всегда? Но если гипотеза верна, то становится ясным ответ на вопрос о размере Вселенной. Если она верна, размер Вселенной с лёгкостью может подсчитать каждый школьник. В самом деле, нужно просто умножить время (15 миллиардов лет) на скорость разлетания материи. То есть на скорость света — 300000 километров в секунду. Скорее всего, эта скорость с годами становится несколько меньше, но для простоты расчёта будем считать её постоянной. В середине 20-го века папа Пий XII заявил, что эволюцию нужно считать серьёзной гипотезой, а в 1996 году Иоанн Павел II сказал, что между теорией эволюции и доктриной веры Церковь не усматривает противоречий. Умножили? Да, огромное получилось число, со множеством нулей… но все же не бесконечное. Вывод: Вселенная велика, но конечна. А стало быть, должна иметь не только размер, но и форму. И вот тут начинается самое интересное.

К вопросу о форме

Логичнее и проще всего считать, что Вселенная имеет форму сферы. В самом деле, если материя разлетается из единого центра с постоянной скоростью, то что это может быть, как не сфера? А вот если скорость не постоянна и Вселенная не замкнута и не однородна, то это может быть любая форма. Например, прямая или изогнутая четырехмерная плоскость. В этом случае Вселенная не замкнута, вечна и бесконечна. Информацию о форме Вселенной учёные пытаются получить, исследуя так называемое реликтовое излучение. Начало всех начал, или Большой взрыв сопровождался выбросом не только материи, но и излучения. У этого электромагнитного излучения, называемого реликтовым, есть свои, неизменные физические характеристики, которые позволяют астрофизикам отличать его от обширной разновидности других «космических лучей». Считается, что реликтовое излучение до сих пор равномерно заполняет Вселенную. Экспериментально его существование было подтверждено в 1965 году.

Замкнута «сама на себя»?

Исследуя реликтовое излучение, советский учёный Д.Д. Иваненко ещё в середине прошлого века выдвинул предположение, что Вселенная, во-первых, замкнута, а во-вторых, далеко не везде подчиняется законам эвклидовой геометрии. Неподчинение эвклидовой геометрии означает, что есть места, где параллельные линии пересекаются и даже перетекают одна в другую. Замкнутость Вселенной означает, что она, возможно, «замкнута сама на себя»: отправившись в путешествие из одной её точки (скажем, с планеты Земля) и двигаясь, как нам кажется, строго по прямой, мы в конце концов очутимся там же, на Земле — хотя и через очень большое количество лет. Косвенное подтверждение теории Д.А. Иваненко и его последователей было получено в 2001 году. Американский космический зонд WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) передал на Землю данные о флуктуациях (изменениях, колебаниях) температуры реликтового излучения. Астрофизиков заинтересовали размеры и характер распределения этих флуктуации. Было проведено компьютерное моделирование, показавшее, что подобный характер флуктуации может наблюдаться лишь в том случае, если Вселенная ограниченна и замкнута сама на себя.

Законы всюду одинаковы

Даже луч света, распространяясь в пространстве, должен через определённый (большой) промежуток времени возвратиться в исходную точку. Значит, астрономы Земли могут, например, наблюдать одну и ту же галактику в разных частях небосвода, да ещё и с разных сторон! Если данные WMAP будут подтверждены, наши взгляды на Вселенную изменятся очень сильно. Во-первых, она окажется относительно небольшой — не более 10 миллиарда световых лет в поперечнике. Во-вторых, её формой может оказаться тор (бублик), а то и что-то совсем экзотическое, например замкнутая на себя бутылка Клейна. Кроме того, это будет означать, что мы сможем наблюдать всю Вселенную целиком и убедиться в том, что везде действуют одни и те же физические законы.

• Уникальный диск вокруг Веги: что раскрыли телескопы Hubble и Webb
• Учёные готовятся к амбициозному исследованию тёмной материи и энергии
• Объяснено происхождение рентгеновского излучения от черных дыр
• Космический корабль DART NASA навсегда изменил форму и орбиту лунного астероида
• Учёные выявили человеческое влияние на рост озона в верхней тропосфере
• Новая модель опровергла ведущую теорию о формировании континентов Земли
• Сверхмассивная черная дыра растет как младенческая звезда
• Новый ветер дует от исторической сверхновой