Формата на Вселената

Формата на Вселената не може да бъде обсъждана с обикновени термини, защото всички термини трябва да бъдат от Айнщайновата теория на относителността. Следователно геометрията на Вселената не е обикновената евклидова геометрия от нашето ежедневие.

Според специалната теория на относителността е невъзможно да се каже дали две различни събития се случват по едно и също време, ако тези събития са разделени в пространството. Да се говори за "формата на Вселената (в даден момент от време)" е наивно от гледна точка на специалната теория на относителността. Поради относителността на едновременността не можем да говорим за различни точки в пространството като "намиращи се в един и същи момент във времето", нито следователно за "формата на Вселената в даден момент във времето".

Астрофизиците се питат дали даден модел на Вселената съответства на това, което е известно от наблюденията и измерванията на Вселената. Ако наблюдаемата Вселена е по-малка от цялата Вселена (в някои модели тя е с много порядъци по-малка или дори безкрайно малка), наблюдението е ограничено до част от цялото.

Разглеждането на формата на Вселената може да се раздели на две части:

локална геометрия, която се отнася най-вече до кривината на Вселената, особено в наблюдаемата Вселена, и
глобална геометрия, която се отнася до топологията на Вселената като цяло, чието измерване може да не е възможно.

Наблюдаемата вселена е основата за проверка на всеки модел на вселената. Тя представлява сферичен обем (топка), чийто център е наблюдателят, независимо от формата на Вселената като цяло. Всяко място във Вселената има своя собствена наблюдаема вселена, която може да се припокрива, но може и да не се припокрива с тази, чийто център е Земята.

Последните измервания накараха НАСА да заяви: "Вече знаем, че Вселената е плоска само с 0,4% грешка". В рамките на един от моделите, моделът FLRW, настоящата най-популярна форма на Вселената, за която е установено, че отговаря на данните от наблюденията, е безкрайно плоският модел. Съществуват и други модели, които също отговарят на данните.

Визуализация на триизмерната наблюдаема Вселена с дължина 93 милиарда светлинни години или 28 милиарда парсека. Мащабът е такъв, че дребните зърна представляват колекции от голям брой суперкупове. Суперкупът Дева - домът на Млечния път - е отбелязан в центъра, но е твърде малък, за да се види на изображението.

Въпроси и отговори

В: Каква е формата на Вселената според сегашните наблюдения?

О: Според последните измервания НАСА твърди, че Вселената е плоска, като грешката е само 0,4 %.

Въпрос: Как специалната теория на относителността влияе върху разбирането ни за формата на Вселената?

О: Поради относителността на едновременността е невъзможно да се каже дали две различни събития се случват по едно и също време, ако тези събития са разделени в пространството. Това означава, че не можем да говорим за различни точки в пространството като за такива, които се намират "в един и същи момент", нито следователно за "формата на Вселената в даден момент".

Въпрос: Какъв вид геометрия използват астрофизиците, когато обсъждат формата на Вселената?

О: Астрофизиците използват Айнщайновата теория на относителността, когато обсъждат и тестват модели за описване и предсказване на аспекти на Вселената. Те разглеждат и локалната геометрия, която е свързана най-вече с кривината, и глобалната геометрия, която е свързана с топологията.

Въпрос: Всяко място във Вселената ли е част от наблюдаемата Вселена?

О: Да, всяко място във Вселената има своя собствена наблюдаема вселена, която може да се припокрива, но може и да не се припокрива с тази, чийто център е Земята.

В: Какво се има предвид под "плосък", когато става дума за модел за описание/предсказване на аспекти на Вселената?

О: В рамките на един модел, наречен FLRW (Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker), "плосък" се отнася до безкрайно плосък модел, за който е установено, че отговаря най-добре на данните от наблюденията. Това означава, че пространството изглежда еднакво, независимо от това къде гледате, и че в този конкретен модел няма криви или извивки.

Въпрос: Има ли други модели, които отговарят на данните от наблюденията, освен безкрайно плоския модел на FLRW?

О: Да, има и други модели, които отговарят на данните от наблюденията, освен безкрайно плоския модел на FLRW.