Kolem vesmíru, tedy vesmíru ve tvaru disku nebo torusu, není nouze o rozlehlost, tajemství a pověsti. Vědci možná nalezli důkaz, který by vysvětlil možnou složitou topografii vesmíru, projevující se do podoby 3-toru – hyperdimenzionální struktury připomínající koblihu. Pokud se to podaří prokázat, může se pochopení kosmického mikrovlnného fundamentálního záření, které osvětluje celý vesmír, a pojetí vesmíru posunout až na samé hranice.
Obvykle je vesmír chápán tak, že má přímočarý, neohraničený tvar, jako rovina nebo kruhová oblast. Ať tak či onak, pozdější zkoumání ukazuje na odlišnou pravděpodobnost. Fyzik Glenn Starkman a jeho skupina z Case Western Save College doporučují, že vesmír může mít složitější topologii.
Tato teorie může objasnit abnormální vzory pozorované v nekonečném mikrovlnném základu (CMB) – mdlobném záření, které zůstává po obrovském výbuchu. CMB vykazuje anomálie, které naznačují, že prostor nemusí být v každém směru rovnoměrný.
Starkman tyto nepravidelnosti označuje za „jednu z největších nových záhad vesmíru“. Pokud se vesmír zakřivuje sám do sebe jako obrazovka v klasické videohře Pac-Man, mohou být tyto anomálie klíčové pro pochopení jeho tvaru.
Související článek
Je vesmír jako kobliha?
Pro pochopení této myšlenky se zamyslete nad kontrastem mezi přímočarými a složitými tvary. Kruh, jako je Země, obsahuje přímočarou topologii: jakoukoli kružnici kolem něj lze zmenšit na jediný bod. Naproti tomu kobliha nebo torus zahrnuje složitější topologii. Smyčky, které obcházejí jeho otvor, nelze zmenšit do jednoho bodu, aniž by zasáhly samotný otvor.
Zmapovat topologii vesmíru znamená určit, zda se prostor chová jako kobliha nebo nějaká jiná složitá struktura. Jednou z možností je 3-torus, který se podobá krychli; cestování jednou stranou by vás přivedlo zpět na stranu opačnou. Zatímco však vědci nenašli přesvědčivý důkaz pro takovou topologii, Starkmanova skupina navrhuje, že dřívější výzkum mohl přehlédnout odrůdy 3-toru nebo jiné složité tvary.
Kosmické otisky prstů
Jednou z poutavých strategií, jak rozhodnout o tvaru vesmíru, je zkoumání kosmického mikrovlnného pozadí (CMB). Pokud se vesmír ohýbá sám do sebe, může CMB odhalit opakující se vzory nebo srovnatelné „otisky prstů“ v různých oblastech.
To by mělo dopad podobný 3D zrcadlovému koridoru, kde se obrazy neustále opakují. Kosmologové se navíc zabývají kopírováním světů. Každopádně omezená rychlost světla činí toto pátrání náročným – i kdyby kopie existovaly, mohly by se vzhledem k vývoji vesmírů a nevyzpytatelnosti vesmíru objevit na mnoha místech nebo v mnoha časech.
Vesmírný teleskop Euclid Evropské kosmické agentury má poskytnout nepoužité údaje o šíření vesmíru, které pravděpodobně vnesou světlo do této záležitosti. Strojové učení by také mohlo pomoci při filtrování rozsáhlých souborů dat a identifikaci zákonitostí a také urychlit hledání vesmírných smyček.
Představa, že vesmír má složitý tvar, je stále spekulativní, ale zajímavá. Yashar Akrami z Ústavu teoretické fyziky v Madridu upozorňuje na aspekt tohoto výzkumu, který je spojen s vysokým rizikem a vysokou odměnou. „Byl bych velmi překvapen, kdybychom něco našli,“ říká kosmolog z Imperial College London Andrew Jaffe. „Ale budu nesmírně šťastný, pokud se nám to podaří.“
Návrhy jsou pozoruhodné, protože topologie ovlivňuje, jak jsou různé části vesmíru propojeny, a obecně utváří jeho strukturu. Einsteinova obecná teorie relativity již prokázala, že gravitace může zakřivovat prostor.
Plochá geometrie, nejjednodušší možnost, může pojmout jak nekonečnou, tak konečnou topologii. V konečném vesmíru s netriviální topologií vás může cestování dostatečně daleko jedním směrem nakonec dovést zpět tam, odkud jste vyrazili.
Mezi mnoha složitými topologiemi jsou možné mechanismy s členy, které odpovídají aproximaci prázdných topologií. Nové technologie umožňují vědcům zpřesňovat jejich modely a odhalovat slabé důkazy v mikrovlnném pozadí vesmíru nebo v mapách galaxií. Starkmanův tým má nyní k dispozici 17 možných tvarů, které ukazují, že je stále co zkoumat.