Είναι λογικό να αναρωτιέσαι ποιο είναι το σχήμα του Σύμπαντος. Είναι μια σφαίρα; Ένας δακτύλιος; Είναι ανοιχτό ή κλειστό ή επίπεδο; Και τι σημαίνει όλα αυτά ούτως ή άλλως;
Το σύμπαν. Χάρη στους εγγενείς φυσικούς του νόμους, τις γνωστές σταθερές της φύσης και τις βολίδες βαρέων μετάλλων που είναι γνωστές ως σουπερνόβα, είμαστε μικρά μικροσκοπικά όντα που συγκρατούνται σε μια περιστρεφόμενη σφαίρα βράχου σε μια μακρινή γωνία χώρου και χρόνου.
Δεν φαίνεται λίγο αγενές να μην γνωρίζουμε πολλά για το ίδιο το Σύμπαν; Για παράδειγμα, αν μπορούσαμε να το κοιτάξουμε από έξω, τι θα βλέπαμε; Ένα απέραντο σκοτάδι; Μια θάλασσα φυσαλίδων; Γυάλινη σφαίρα? Αρουραίος λαβύρινθος; Ένα μάρμαρο στα χέρια μεγάλων διαστάσεων αλλοδαπών ή κάποιου άλλου εξώφυλλου άλμπουμ prog rock;
Όπως αποδεικνύεται, η απάντηση είναι τόσο απλούστερη και πιο περίεργη από όλες αυτές τις επιλογές. Πώς μοιάζει το Σύμπαν είναι μια ερώτηση που λατρεύουμε να μαντέψουμε ως είδος και συνθέτουμε κάθε είδους ανοησίες.
Τα ινδουιστικά κείμενα περιγράφουν το Σύμπαν ως κοσμικό αυγό, οι Τζέιν πίστευαν ότι ήταν ανθρώπινο σχήμα. Οι Έλληνες Στωικοί είδαν το Σύμπαν ως ένα μοναδικό νησί που επιπλέει σε ένα κατά τα άλλα άπειρο κενό, ενώ ο Αριστοτέλης πίστευε ότι αποτελούταν από μια πεπερασμένη σειρά ομόκεντρων σφαιρών, ή ίσως απλά «χελώνες μέχρι κάτω».
Χάρη στη μαθηματική ιδιοφυΐα του Αϊνστάιν, οι κοσμολόγοι μπορούν πραγματικά να ελέγξουν την εγκυρότητα διαφόρων μοντέλων που περιγράφουν το σχήμα, τις χελώνες, τους λαβύρινθους και το αντίστροφο του Σύμπαντος.
Υπάρχουν τρεις κύριες γεύσεις που θεωρούν οι επιστήμονες: θετική καμπύλη, αρνητική καμπύλη και επίπεδη. Γνωρίζουμε ότι υπάρχει σε τουλάχιστον τέσσερις διαστάσεις, οπότε οποιοδήποτε από τα σχήματα που πρόκειται να περιγράψουμε συνορεύει με τη γεωμετρία της τρέλας Lovecraftian, οπότε πυροδοτήστε τον άβακα της τρέλας σας. Ναι! Ναι! Cthulhu ftagen.
Ένα θετικά καμπύλο Σύμπαν θα μοιάζει κάπως με μια τετραδιάστατη σφαίρα. Αυτός ο τύπος Σύμπαντος θα ήταν πεπερασμένος στο διάστημα, αλλά χωρίς διακριτό πλεονέκτημα. Στην πραγματικότητα, δύο μακρινά σωματίδια που ταξιδεύουν σε δύο ευθείες γραμμές θα τέμνονταν πραγματικά πριν καταλήξουν εκεί που ξεκίνησαν.
Μπορείτε να το δοκιμάσετε στο σπίτι. Πιάστε ένα μπαλόνι και σχεδιάστε μια ευθεία γραμμή με ένα sharpie. Η γραμμή σας πληροί τελικά το σημείο εκκίνησης. Μια δεύτερη γραμμή που ξεκινά από την αντίθετη πλευρά του μπαλονιού θα κάνει το ίδιο πράγμα και θα διασχίσει την πρώτη σας γραμμή πριν συναντηθεί ξανά.
Αυτός ο τύπος Σύμπαντος, βολικά εύκολο να φανταστεί κανείς σε τρεις διαστάσεις - θα προέκυπτε μόνο εάν ο Κόσμος περιείχε μια συγκεκριμένη, μεγάλη ποσότητα ενέργειας.
Για να είναι θετικά καμπυλωμένο ή κλειστό, το Σύμπαν θα έπρεπε πρώτα να σταματήσει να επεκτείνεται - κάτι που θα συνέβαινε μόνο εάν ο Κόσμος στεγάζει αρκετή ενέργεια για να δώσει τη βαρύτητα το προβάδισμα. Οι σημερινές κοσμολογικές παρατηρήσεις δείχνουν ότι το Σύμπαν πρέπει να επεκταθεί για πάντα. Επομένως, προς το παρόν, πετάμε το σενάριο που είναι εύκολο να φανταστεί κανείς.
Ένα αρνητικά καμπύλο Σύμπαν θα μοιάζει με μια τετραδιάστατη σέλα. Ανοιχτό, χωρίς όρια στο χώρο ή στο χρόνο. Θα περιείχε πολύ λίγη ενέργεια για να σταματήσει ποτέ να επεκτείνεται.
Εδώ δύο σωματίδια που ταξιδεύουν σε ευθεία μονοπάτια δεν θα συναντούσαν ποτέ. Στην πραγματικότητα, θα αποκλίνουν διαρκώς, όλο και πιο μακριά ο ένας από τον άλλο, καθώς ο άπειρος χρόνος αυξάνεται.
Εάν διαπιστωθεί ότι το Σύμπαν περιέχει μια συγκεκριμένη, κρίσιμη ποσότητα ενέργειας Goldilocks, που κινείται επικίνδυνα μεταξύ των άκρων, η επέκτασή του θα σταματήσει μετά από ένα άπειρο χρονικό διάστημα,
Αυτός ο τύπος Σύμπαντος ονομάζεται επίπεδο Σύμπαν. Τα σωματίδια σε ένα επίπεδο σύμπαν συνεχίζονται με τον εύθυμο τρόπο τους σε παράλληλα ευθεία μονοπάτια, ποτέ δεν συναντιούνται, αλλά ποτέ δεν αποκλίνουν.
Σφαίρα, σέλα, επίπεδο επίπεδο. Αυτά είναι πολύ εύκολα στην εικόνα. Υπάρχουν και άλλες επιλογές - όπως μια μπάλα ποδοσφαίρου, ένα ντόνατ ή μια τρομπέτα.
Μια μπάλα ποδοσφαίρου μοιάζει πολύ με ένα σφαιρικό Σύμπαν, αλλά με μια πολύ ιδιαίτερη υπογραφή - ένα είδος αίθουσας καθρεφτών αποτυπωμένο στο κοσμικό φόντο μικροκυμάτων.
Το ντόνατ είναι τεχνικά ένα επίπεδο Σύμπαν, αλλά είναι συνδεδεμένο σε πολλά σημεία. Μερικοί επιστήμονες πιστεύουν ότι τα μεγάλα ζεστά και δροσερά σημεία στο CMB θα μπορούσαν πραγματικά να είναι στοιχεία για αυτό το είδος νόστιμης τοπολογίας.
Τέλος, ερχόμαστε στην τρομπέτα. Αυτός είναι ένας άλλος τρόπος για να απεικονίσετε έναν αρνητικά καμπύλο κόσμο: σαν μια σέλα που κυρτώνεται σε έναν μακρύ σωλήνα, με ένα πολύ καμμένο άκρο και ένα πολύ στενό άκρο. Κάποιος στο στενό άκρο θα έβρισκε τον Κόσμο του τόσο σφιχτό, είχε μόνο δύο διαστάσεις. Εν τω μεταξύ, κάποιος άλλος στο φτερωτό άκρο θα μπορούσε να ταξιδέψει μόνο μέχρι να βρεθεί ανεξήγητα να γυρίσει και να πετάξει με τον άλλο τρόπο.
Ποιο είναι λοιπόν; Είναι το Σύμπαν μας πορτοκαλί ή κουλούρι; Είναι Pringles; Μια φέτα τυριού; Ορείχαλκος ή ξύλινος άνεμος; Οι επιστήμονες δεν έχουν αποκλείσει ακόμη τις πιο τρελές, αρνητικές καμπύλες προτάσεις, όπως η σέλα ή η τρομπέτα.
Οι μισητοί θα υποστηρίξουν ότι δεν θα ξέρουμε ποτέ ποια είναι η πραγματική μορφή του Σύμπαντός μας. Αυτοί οι άνθρωποι δεν είναι διασκεδαστικοί και είναι απλώς παρεμποδιστές. Σοβαρά, ας σας βοηθήσουμε να αποκτήσετε καλύτερους φίλους.
Με βάση τα πιο πρόσφατα δεδομένα του Planck, που κυκλοφόρησαν τον Φεβρουάριο του 2015, το Σύμπαν μας είναι πιθανότατα… Flat. Απεριόριστα πεπερασμένο, χωρίς καμπύλη ούτε λίγο, με ακριβή, κρίσιμη ποσότητα ενέργειας που παρέχεται από σκοτεινή ύλη και σκοτεινή ενέργεια.
Ξέρω ότι αυτό γίνεται λίγο μπερδεμένο και οι μαιάνδροι φτάνουν μέχρι τα όρια του ύπνου, αλλά εδώ ελπίζω ότι θα απομακρυνθείτε από όλα αυτά.
Είναι εκπληκτικό ότι όχι μόνο μπορούμε να μαντέψουμε πώς μοιάζει το απίστευτο σύμπαν μας, αλλά και ότι υπάρχουν έξυπνοι άνθρωποι που εργάζονται ακούραστα για να μας βοηθήσουν να το καταλάβουμε. Είναι ένα από τα πράγματα που με κάνουν πιο ευτυχισμένο να μιλάω κάθε εβδομάδα για το διάστημα και την αστρονομία. Απλώς δεν μπορώ να περιμένω να δω τι ακολουθεί.
Λοιπόν, τι νομίζεις? Είναι ένα επίπεδο Σύμπαν πολύ βαρετό για το γούστο σας; Τι σχήμα θα θέλατε να είναι το Σύμπαν, δεδομένης της ευρείας γκάμας επιλογών;
Ευχαριστώ που παρακολουθήσατε! Μην χάσετε ποτέ ένα επεισόδιο κάνοντας κλικ στην εγγραφή.
Η κοινότητα Patreon είναι ο λόγος που συμβαίνουν αυτές οι εκπομπές. Θα θέλαμε να ευχαριστήσουμε τον Fred Manzella, τον Todd Sanders και τα υπόλοιπα μέλη που μας υποστηρίζουν στη δημιουργία εξαιρετικού χώρου και αστρονομικού περιεχομένου. Τα μέλη αποκτούν εκ των προτέρων πρόσβαση σε επεισόδια, έξτρα, διαγωνισμούς και άλλα shenanigans με τον Jay, τον εαυτό μου και την υπόλοιπη ομάδα.
Θέλετε να μπείτε στη δράση; Κάντε κλικ ΕΔΩ.
Podcast (ήχος): Λήψη (Διάρκεια: 6:29 - 5,9MB)
Εγγραφείτε: Apple Podcasts | Android | RSS
Podcast (βίντεο): Λήψη (Διάρκεια: 6:52 - 81,2MB)
Εγγραφείτε: Apple Podcasts | Android | RSS
