Вселенная имеет форму многомерного пончика

26 мая 2008, http://www.membrana.ru

На логотипе миссии Planck красуется лента Мёбиуса, образно представляющая бесконечность конечной по размерам Вселенной. На "ленте" видны "волны плотности" микроволнового фона. Точнее — это тонкие колебания в температуре реликтового излучения (иллюстрация ESA).

 

Очередную версию строения Вселенной выдвинул физик Франк Штайнер (Frank Steiner) из университета Ульма ( Universitat Ulm ), повторно проанализировав вместе с коллегами данные, собранные космическим зондом Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP), запущенным некогда для детальной съёмки реликтового излучения.

Об аппарате WMAP мы рассказывали. В 2003-м он составил карту микроволнового фона космоса, выявив тонкие колебания в температуре излучения. Многие исследователи сходятся во мнении, что эти колебания являются отражением неравномерности распределения материи в молодой Вселенной, что после Большого взрыва и последующего расширения эти флуктуации оставили после себя отпечаток в своего рода "волнах плотности" реликтового излучения, прокатывающихся по космосу.

Но вот как интерпретировать эти данные — споры идут до сих пор. Дело в том, что колебания плотности на удивление однообразны. Если представить Вселенную в виде поверхности пруда, то волны в ней получаются примерно одной длины, очень маленьких и очень больших — нет. Учёные объясняют это тем, что Вселенная замкнута, а параметры колебаний в распределении микроволнового фона определяются её формой и размером.

В 2003 году международная группа учёных, воспользовавшись данными WMAP, вычислила, что Вселенная имеет форму додекаэдра.

Однако не спешите говорить о краях Вселенной. Дело в том, что многогранник этот замкнут сам на себя, то есть добравшись до одной из его граней, вы просто попадёте обратно внутрь через противоположную сторону этой многомерной "петли Мёбиуса".

Из этого представления следуют любопытные выводы. Например, что полетев на какой-нибудь "сверхскоростной" ракете по прямой, можно в конце концов вернуться к точке старта, или, если взять "очень большой" телескоп, можно увидеть в разных сторонах космоса одни и те же объекты, только в силу конечности скорости света — на разных стадиях жизни.

Такие наблюдения учёные пробовали проводить, но ничего похожего на "зеркальные отражения" найдено не было. Либо потому, что неверна модель, либо потому, что не хватает "дальнобойности" современной наблюдательной астрономии. Тем не менее обсуждение формы и размера Вселенной всё продолжается.

Теперь же новые дровишки в огонь подбросили Штайнер со товарищи.

Немецкий физик составил несколько моделей Вселенной и проверил, как в них формируются волны плотности микроволнового фона. Он утверждает, что наибольшее совпадение с наблюдающимся реликтовым излучением даёт Вселенная - пончик, и даже посчитал его диаметр. "Пончик" оказался 56 миллиардов световых лет в поперечнике.

Правда, этот тор — не вполне обычный. Учёные называют его 3-тор (3-torus). Его настоящую форму трудно представить, но исследователи объясняют, как хотя бы попытаться это сделать.

Сначала представьте, как формируется обычный "бублик". Вы берёте лист бумаги и сворачиваете его в трубку, склеивая два противоположных края. Затем вы сворачиваете трубку в тор, склеивая два её противоположных "выхода".

С 3-тором — всё тоже самое, за исключением того, что в качестве исходного ингредиента берётся не лист, а куб, а склеивать нужно не края плоскостей, а каждую пару противоположных граней. Причём склеивать таким образом, что покинув куб через одну из его граней, вы обнаружите, что опять попали внутрь через противоположную его грань.

Несколько специалистов, прокомментировавших работу Штайнера, отметили, что она не доказывает окончательно, что Вселенная — это "многомерный бублик", но лишь говорит, что данная форма — одна из наиболее вероятных. Также некоторые учёные добавляют, что додекаэдр (который часто сравнивают с футбольным мячом, хотя это и некорректно) — всё ещё остаётся "хорошим кандидатом".

Франк на это отвечает просто: окончательный выбор между формами можно будет сделать после более точных измерений реликтового излучения, нежели те, что выполнил WMAP. И такая съёмка вскоре будет проведена европейским спутником Planck , который должен стартовать 31 октября 2008 года.

"С точки зрения философии, мне нравится идея, что Вселенная конечна и в один прекрасный день мы могли бы в полной мере изучить её и узнать о ней всё. Но, поскольку вопросы физики не могут быть решены при помощи философии, я надеюсь, что на них ответит Planck", — говорит Штайнер.

Читайте также о громадной дыре во Вселенной.