Давайте начнем с ключевого различия — между наблюдаемой Вселенной и Вселенной в целом.
То, что мы видим, ограничено космологическим горизонтом. Это не физическая стена, а граница, определяемая возрастом космоса. Свету потребовалось 13,8 миллиарда лет, чтобы достичь нас, поэтому то, что мы в состоянии наблюдать и изучать, может быть лишь крошечной частью всей Вселенной.
Что говорят измерения кривизны
В пределах наблюдаемой области мы изучаем геометрию пространства посредством реликтового излучения, используя видимые размеры температурных флуктуаций в качестве индикатора кривизны. Наблюдения показывают, что пространство невероятно близко к плоскому, но эта плоскость имеет важный нюанс: мы можем измерить кривизну лишь с ограниченной точностью.
Параметр кривизны Ω (омега) составляет примерно 0,000 ± 0,005. Это означает, что мы не можем доказать, что Вселенная идеально плоская, а лишь то, что она более плоская, чем позволяет нам наша погрешность в 0,4%.
Если Ω точно равен нулю, то простейшая интерпретация — бесконечная Вселенная. Но если параметр кривизны даже немного положителен (например, +0,001), то это будет указывать на замкнутую конечную геометрию. Радиус такой «гиперсферы» был бы настолько огромен, что превосходил бы все возможные пределы, доступные нашему измерению.
Роль космической инфляции
Инфляционная модель Вселенной предполагает, что Вселенная претерпела необычайно быстрое расширение в первые доли секунды существования. Этот процесс естественным образом «сплющивает» пространство — как надувание воздушного шара выравнивает любой участок на его поверхности, и растягивает всю Вселенную до масштабов, далеко превосходящих наблюдаемые.
Если теория верна, то вся Вселенная может быть экспоненциально больше видимой части — возможно, в 1023 раз или более. При таких масштабах различие между «конечным» и «бесконечным» становится чисто академическим — мы все равно не сможем измерить разницу.
Наша наблюдаемая Вселенная, диаметр которой составляет примерно 93 миллиарда световых лет, может быть крошечным пузырьком внутри невообразимо большего пространства.
Вопрос топологии
Размер — не единственная загадка. Важна и топология: как пространство связано на самых больших масштабах.
Даже идеально плоская Вселенная может быть конечной, если она «закручивается» сама в себя — как трехмерный тор. В таком космосе, двигаясь достаточно долго в одном направлении, вы теоретически могли бы вернуться к исходной точке.
Ученые проверили эту гипотезу методом «кругов на небе»: искали в реликтовом излучении повторяющиеся узоры — признаки того, что световые пути замыкаются в петлю. Никаких совпадений не обнаружено. Это значит, что если Вселенная и обладает такой топологией, «петли» находятся далеко за пределами космологического горизонта.
Отрезвляющий вывод
С имеющимися данными мы не можем определить, конечна Вселенная или бесконечна.
- Наблюдаемая Вселенная поразительно плоская, но наши измерения не позволяют различать абсолютно плоское бесконечное пространство и почти плоское, но конечное.
- Инфляция указывает, что истинные размеры пространства как минимум экспоненциально больше наблюдаемых — а возможно, и безграничны.
- Топологические исследования показали: любые повторяющиеся структуры (если они есть) находятся далеко за пределами нашей досягаемости.
Окончательный размер и форма Вселенной остаются скрытыми за горизонтом — возможно, навсегда. Мы живем в космосе, который либо бесконечен, либо настолько огромен, что разницы мы не увидим никогда.
Читайте также: Большой взрыв против «уставшего света»: битва космологических моделей.
