Tilbake i de dager da folk trodde jorden var flat, var det kjetteri å anta at en lang reise i en rett linje til slutt ville føre deg tilbake til utgangspunktet ditt. Men det er sant: gå, fly, svøm 40.000 kilometer i en retning, og du vil være tilbake der du startet. Og så lurer du på: er det mulig å gjøre det samme trikset i verdensrommet? Hvis du tar en rakett som kan fly raskt og lenge nok uten å kollidere med fjerne stjerner eller galakser, kan du da ende opp med å returnere til utgangspunktet ditt?
Ved første øyekast kan dette virke sprøtt, men i virkeligheten er det ikke. Man kan tro at universet er uendelig og fortsetter for alltid i alle retninger, men vi har bevis for at universets form og størrelse er ganske endelig. For det første er det bare 13,8 milliarder år siden Big Bang, og vi kan observere volumet av plass som lys har besøkt på 13,8 milliarder år, og fremheve hvert besøkte punkt. For det andre er det hundrevis av milliarder galakser som var yngre i fortiden, og jo lenger inn i fortiden vi ser, jo mer uttalt blir dette. Kan det være at en (eller flere) av disse galaksene er den unge versjonen av Melkeveien vi vokste opp i? Til slutt, akkurat som jorden har to dimensjoner der vi kan bevege oss på den (fra nord til sør og fra vest til øst, men ikke fra topp til bunn),kan universet være en flerdimensjonal struktur (hypersfære eller hypertor), der mange dimensjoner er lukkede og begrensede, vrir seg inn i seg selv?
Hvis du i så fall gikk i en rett linje lenge nok, ville du til slutt komme tilbake til der du startet. Og hvis du var udødelig, kan du en dag kunne se baksiden av ditt eget hode bare ved å se etter ganske lang tid, da øynene dine til slutt vil se lys reflektert fra din egen bakside av hodet. Vel, hvis universet virkelig er det, hvordan vet vi det helt sikkert?
For å gjøre dette må vi se på universet i sin største skala og finne stedene der det har de samme egenskapene i alle retninger. Et endelig og virvlende univers vil bety at de samme strukturene dukker opp igjen og igjen. Mens det meste av universet vil være vanskelig å definere som virvlende, siden den begrensede lyshastigheten betyr at vi vil se de samme objektene på forskjellige stadier av deres evolusjon (som den yngre Melkeveien), vil det alltid være objekter som vil være på samme evolusjonsstadium i forskjellige steder. Den store strukturen i universet viser ikke slike strukturer, men vi har et enda bedre sted å se: den kosmiske mikrobølgebakgrunnen.
Big Bang-etterglødssvingningene har veldig spesifikke repeterende mønstre, men viser også en tilfeldig fordeling av disse mønstrene. Mange algoritmer er utviklet for å søke etter repeterende ikke-tilfeldige signaler i korrelasjonene av svingninger i forskjellige deler av himmelen. Hvis universet var endelig og vridd - hvis deler av det ble gjentatt andre steder - ville det gjenspeiles i den kosmiske mikrobølgebakgrunnen.
Kampanjevideo:
Men fraværet av observerte repeterende strukturer betyr ikke at universet ikke har denne typen topologi. Dette betyr at hvis universet gjentar seg, som representerer en lukket overflate, og vi teoretisk kan havne på samme punkt, og bevege oss i en rett linje lenge nok, men dette vil være merkbart på skalaer som er større enn den delen vi observerer. Gitt at vi er begrenset av avstanden som lyset har gått på 13,8 milliarder år, er et slikt scenario fullt mulig.
Men det er ett annet.
Uansett hvor teknisk avansert vi er, en dag i fremtiden, så lenge vi er begrenset av lysets hastighet, vil vi aldri vite om universet faktisk oppfører seg slik. Takket være mørk energi og den akselererte utvidelsen av universet, er det fysisk umulig å nå kanten av selv det nåværende observerbare universet; vi kan dekke en tredjedel av denne måten på det meste. Hvis universet ikke gjentar seg på skalaer som er mindre enn 15 milliarder lysår med moderne diameter, vil vi aldri komme tilbake til det punktet hvor vi startet i en rett linje.
Men dette betyr ikke at universet ikke kan lukkes, være endelig og vri inn i en hypersfære. Dette betyr at utvidelsen av universet - akselerert utvidelse - forbyr oss å "omgå jorden" i universet. På grunn av en kombinasjon av faktorer som:
- universets sluttalder;
- den endelige hastigheten på lyset;
- utvidelse av universet;
- og tilstedeværelsen av mørk energi, vi vet kanskje aldri om universet vårt er uendelig eller ikke, og hva dets sanne topologi er.
Alt vi kan se er den delen som er tilgjengelig for oss som lar oss sette grenser for den mulige topologien i universet. Så vidt vi kan se er det flatt, ikke-gjentatt og muligens, men ikke nødvendigvis, uendelig. Kanskje, når tiden går, når universet vil åpne seg for oss mer og mer, vil våre målinger av krumning bli mer nøyaktige og vil avsløre for oss en ny sannhet. Til tross for at vi er sterkt begrenset i vår evne til å observere, kan det være nye, ennå ukjente muligheter for den kosmiske horisonten.
ILYA KHEL
