Տիեզերքն անվե՞րջ է. Այն կարող է վերջավոր լինել՝ նույնիսկ առանց եզրի

Մենք սովոր ենք Տիեզերքը պատկերացնել որպես անվերջ տարածություն, որը շարունակվում է բոլոր ուղղություններով: Բայց աստղագետները ոչ մի ապացույց չունեն այն բանի, որ այն իրոք անվերջ է, ոչ էլ այն բանի, որ այն երբևէ ավարտվում է: Ավելին, նույնիսկ եթե տարածությունը հարթ է թվում (իսկ մեր դիտարկումներում այն հենց այդպիսին է տեսք ունի), դա դեռ չի նշանակում, թե Տիեզերքն անվերջ է, պատմում է Sciencedaily.com-ը:

Այն կարող է լինել վերջավոր, փակված ինքն իր վրա և միաժամանակ չունենալ ոչ մի եզր: Իսկ տարածությունը սկզբունքորեն կարող է լինել հարթ և միաժամանակ այնպես դասավորված, որ անընդհատ միևնույն ուղղությամբ շարժվելով՝ ի վերջո կարելի է վերադառնալ սկզբնական կետ:

Խնդիրն այն է, որ մենք տեսնում ենք միայն Տիեզերքի մի մասը: Եվ, հնարավոր է, երբեք չտեսնենք մնացածը:

Մենք չէ, որ դիտարկում ենք ողջ Տիեզերքը

Դիտարկվող Տիեզերքի սահմանը ժամանակակից հեռադիտակների հնարավորությունների սոսկ սահմանը չէ: Այն որոշվում է հիմնարար սահմանափակմամբ. գոյություն ունի տարածության մի տարածք, որտեղից տեղեկատվությունն առայժմ չի հասցրել հասնել մեզ կամ արդեն երբեք չի կարողանա դա անել:

Հետևաբար, տիեզերական հորիզոնից այն կողմ կարող է գտնվել ամեն ինչ՝ այդ թվում պարզապես մեզ ծանոթ Տիեզերքի շարունակությունը՝ այլ գαlaxաներով, աստղերով և մոլորակներով:

Ամենապարզ վարկածը խոսում է հենց դրա մասին. տարածությունը շարունակվում է այնքան, որքան բավականացնում է երևակայությունը: Բայց մնում է հարցը՝ որքա՞ն հեռու:

Եվ այստեղ սկսվում է մի խնդիր, որն անհնար է լուծել սովորական դիտարկմամբ:

Մենք չենք կարող պարզապես թռչել մինչև Տիեզերքի սահմանը և նայել, թե ինչ է գտնվում դրա հետևում: Ավելին, հնարավոր է, որ ոչ մի սահման ընդհանրապես գոյություն չունի:

Եվ սա հակասություն չէ:

Վերջավոր Տիեզերքը պարտադիր չէ, որ եզր ունենա

Երկիրն ունի մակերեսի վերջավոր տարածություն, բայց հենց մակերեսի վրա չկա մի տեղ, որտեղ հանկարծ ավարտվում է հողը և սկսվում «մոլորակի եզրը»:

Կարելի է քայլել Երկրի մակերեսով միևնույն ուղղությամբ այնքան ժամանակ, որքան ցանկանում եք, և ի վերջո վերադառնալ այնտեղ, որտեղից սկսել եք:

Նույն բանը սկզբունքորեն հնարավոր է նաև տարածության հետ: Այն կարող է ունենալ վերջավոր ծավալ, բայց չունենալ սահման:

Նման երկրաչափությունը պատկերացնելու համար բավական է սկսել սովորական հարթությունից: Հարթ թղթի վրա եռանկյան անկյունների գումարը հավասար է 180 աստիճանի, իսկ զուգահեռ գծերը չեն հատվում:

Այժմ պատկերացնենք Երկրի մակերեսը: Եթե նրա վրա հսկայական եռանկյուն անցկացնենք, նրա անկյունների գումարը 180 աստիճանից ավելի կլինի: Իսկ երկու գծեր, որոնք որոշակի իմաստով սկսվում են զուգահեռաբար, կարող են հանդիպել Հյուսիսային բևեռում:

Սա թույլ է տալիս որոշել տարածության կորությունը՝ առանց հենց տարածությունը լքելու:

Տիեզերքի հետ կարելի է նմանատիպ փորձ կատարել. միայն հսկայական եռանկյան փոխարեն աստղագետներն օգտագործում են լույսը, որը թռել է դեպի մեզ միլիարդավոր տարիներ:

Ռելիքտային ճառագայթումը ցույց է տալիս տարածության ձևը

Այստեղ գլխավոր գործիքներից մեկը ծառայում է ռելիքտային միկրոալիքային ճառագայթումը՝ ամենահին լույսը, որը մնացել է վաղեմի Տիեզերքից:

Այն առաջացել է մոտավորապես այն ժամանակ, երբ Տիեզերքը բավականաչափ սառել է, որպեսզի լույսը դադարի անընդհատ փոխազդել խիտ տաք պլազմայի հետ և կարողանա ազատորեն տարածվել:

Ռելիքտային ճառագայթման մեջ կան ջերմաստիճանի մանրագույն անհամասեռություններ: Դրանց հատկությունները գիտնականներին թույլ են տալիս ստուգել, թե ինչպես է լույսը տարածվել տարածության միջով և որքանով է այն կորացած:

Հենց այստեղ է հայտնվում կարևոր մանրամասնությունը:

Եթե տարածությունն ունենար ուժեղ դրական կամ բացասական կորություն, լույսը կտարածվեր այլ հետագծերով: Դրա պատճառով ռելիքտային ճառագայթման բնորոշ կառույցները մեզ համար այլ տեսք կունենային. դրանց տեսանելի չափը կփոխվեր:

Բայց դիտարկվող կառույցներն ունեն մոտավորապես այն մասշտաբը, որը սպասվում է տարածության հարթ երկրաչափության համար:

Այդ պատճառով աստղագետներն ասում են, որ Տիեզերքը շատ բարձր ճշգրտությամբ հարթ տեսք ունի:

Եվ հենց այստեղ է առաջանում թվացյալ պարադոքսը. եթե Տիեզերքը հարթ է, արդյո՞ք այն չպետք է անվերջ լինի:

Ոչ:

Հարթ՝ չի նշանակում անվերջ

Պատկերացնենք, որ մենք փորձում ենք որոշել Երկրի ձևը՝ գտնվելով փոքր քաղաքի սահմաններում:

Նման մասշտաբների վրա մոլորակի մակերեսը գրեթե իդեալականորեն հարթ տեսք ունի: Եթե փոքր եռանկյուն կառուցենք, նրա անկյունները գրեթե ճշգրտորեն 180 աստիճան կտան: Եթե անցկացնենք երկու գիծ, դրանք նկատելիորեն չեն մոտենա:

Բայց Երկիրը դրանից հարթ չի դառնում:

Պարզապես չափումների տարածքը չափազանց փոքր է մոլորակի կորության մասշտաբի համեմատ:

Տիեզերքի հետ կարող է ինչ-որ նմանատիպ բան տեղի ունենալ:

Մեր կողմից դիտարկվող տարածքը հսկայական է (խոսքը տասնյակ միլիարդավոր լուսային տարիների մասին է), բայց տեսականորեն ողջ Տիեզերքը կարող է շատ ավելի մեծ լինել: Եթե նրա կորությունը դրսևորվում է միայն դիտարկվող տարածքը գերազանցող մասշտաբների վրա, մենք պարզապես ի վիճակի չենք այն տեսնելու:

Այդ դեպքում տարածությունը կարող է վերջավոր դուրս գալ և ի վերջո ինքն իր վրա փակվել:

Տեսականորեն անընդհատ միևնույն ուղղությամբ ճանապարհորդությունը կարող էր մի օր հետ բերել սկզբնական կետին (մոտավորապես այնպես, ինչպես Երկրով ճանապարհորդությունը կարող է մարդուն վերադարձնել այնտեղ, որտեղից նա սկսել է):

Ճիշտ է, տիեզերական ընդարձակումը նման փորձն անհնարին է դարձնում. Տիեզերքի բազմաթիվ տարածքներ արդեն գտնվում են մեր տիեզերական հորիզոնից այն կողմ:

Բայց նույնիսկ սա դեռ ամենատարօրինակ հնարավորությունը չէ:

Տիեզերքը կարող է հարթ լինել, և միևնույն ժամանակ փակվել

Այստեղ ստիպված ենք տարբերակել երկրաչափությունը և տոպոլոգիան:

Երկրաչափությունը նկարագրում է տարածության տեղային հատկությունները՝ կորությունը, հեռավորությունները, անկյունները և գծերի վարքագիծը:

Տոպոլոգիան պատասխանում է մեկ այլ հարցի. թե ինչպես է տարածությունն ամբողջությամբ դասավորված և որ մասերն են միմյանց հետ միացված:

Ակնառության համար կարելի է պատկերացնել սովորական թուղթ: Դրա վրա երկրաչափությունը հարթ է: Այժմ այն գլանի ձևով փաթաթենք և միացնենք հակադիր եզրերը:

Տեղայնորեն մակերեսը կմնա հարթ: Նրա ներսում փոքր եռանկյունը նախկինում էլ պես կպահի իրեն որպես սովորական էվկլիդյան եռանկյուն: Զուգահեռ գծերը կմնան զուգահեռ:

Բայց այժմ տարածության ուղղություններից մեկը փակված է օղակի մեջ:

Այսինքն՝ տարածությունը կարող է հարթ տեսք ունենալ յուրաքանչյուր առանձին վերցրած տարածքում և միաժամանակ ամբողջության մեջ ունենալ վերջավոր, փակ կառուցվածք:

Մաթեմատիկայում գոյություն ունեն բազմաթիվ նմանատիպ կառույցներ: Գլանը, տորը, Մյոբիուսի ժապավենը և Քלեյնի շիշը օգնում են պատկերացնել, թե որքան անսովոր կարող են լինել տարածության միացման եղանակները:

Եռաչափ տարածության համար մաթեմատիկոսները գտել են 17 տարբեր հարթ տոպոլոգիաներ, որոնք կարող են ունենալ զրոյական կորություն: Նրանց թվում կան նաև շատ ավելի ոչ ինտուիտիվ կառույցներ, օրինակ՝ Հանցշե-Վենդտի տարածությունը:

Ֆիզիկայի համար սա կարևոր բան է նշանակում. կորության չափումն ինքնին դեռևս չի պատասխանում Տիեզերքի գլոբալ ձևի մասին հարցին:

Աստղագետները փնտրում են հետքեր այն բանի, որ Տիեզերքը փակված է

Եթե տարածությունն իրոք միանում է ինքն իր հետ, սա տեսականորեն պետք է թողնի դիտարկվող հետքեր:

Օրինակ՝ միևնույն օբյեկտը կարող է տեսանելի լինել տարբեր ուղղություններից: Նրա լույսը կարող էր շրջանցել Տիեզերքը տարբեր հետագծերով և գալ մեզ մոտ այնպես, կարծես մի քանի տարբեր աղբյուրներից լիներ:

Նման որոնումներ են անցկացվում նաև ռելիքտային ճառագայթման միջոցով: Եթե Տիեզերքը փակված է համեմատաբար փոքր մասշտաբով, հին ճառագայթման միանման կառույցները կարող էին կրկնվել երկնքի տարբեր հատվածներում:

Առայժմ նման «տիեզերական արձագանքի» համոզիչ ապացույցներ չեն գտնվել:

Մատչելի դիտարկումների սահմաններում տարածությունը երկրաչափորեն հարթ տեսք ունի, իսկ այն բանի նշաններ, որ այն փակվում է ինքն իր վրա, չկան:

Բայց սա դեռ վերջնական պատասխանը չէ:

Եթե նման տոպոլոգիական կառույցի մասշտաբը մեծապես գերազանցում է դիտարկվող Տիեզերքը, նրա հետքերը պարզապես կարող են գտնվել մեր հայտնաբերման հնարավորությունների սահմաններից դուրս:

Հնարավոր է՝ վերջնական պատասխանը չլինի

Հենց այդ պատճառով «Անվե՞րջ է Տիեզերքը» հարցը դուրս է գալիս շատ ավելի բարդ, քան թվում է:

Այն կարող է լինել անվերջ և շարունակվել առանց վերջի: Կարող է լինել վերջավոր, բայց չունենալ եզր: Կարող է ունենալ կորություն, որն անհնար է նկատել մեզ մատչելի տարածքում: Կամ տարածությունը կարող է մնալ հարթ տեղայնորեն, բայց լինել գլոբալ փակված և միացած ինքն իր հետ:

Եվ այս բոլոր տարբերակները կարող են համատեղելի լինել այն ամենի հետ, ինչ մենք դիտարկում ենք այսօր:

Վերջապես, գոյություն ունեն նաև շատ ավելի էկզոտիկ տիեզերաբանական սցենարներ, որոնցում մեր դիտարկվող Տիեզերքը շատ ավելի մեծ կառույցի միայն մեկ շրջան է, որը պոտենցիալ ներառում է տարածություն-ժամանակի այլ «պղպջակներ»:

Բայց այստեղ մենք հենվում ենք գիտության հիմնարար սահմանին. դիտարկվող Տիեզերքը կարող է դուրս գալ որպես իրականության միայն մի մաս, որը մատչելի է մեզ սկզբունքորեն:

Մենք կարող ենք ավելի ու ավելի ճշգրտորեն չափել նրա երկրաչափությունը, ուսումնասիրել ամենահին լույսը և փնտրել կրկնվող կառույցներ: Բայց եթե տարածության գլոբալ ձևը դրսևորվում է միայն մեր տիեզերական հորիզոնից դուրս, ոչ մի հեռադիտակ չի կարողանա պարզապես նայել այնտեղ:

Եվ հետևաբար լիովին հնարավոր է, որ Տիեզերքի մասին ամենահիմնարար հարցերից մեկը՝ արդյո՞ք այն վերջավոր է իրականում, հավերժ մնա հարց ոչ թե այն մասին, թե ինչն է գտնվում հեռվում, այլ այն մասին, թե ինչը մենք սկզբունքորեն չենք կարող տեսնել: