Какая форма у Вселенной? Этот, казалось бы, простой вопрос ставил ученых в тупик на протяжении многих лет. Чтобы ответить на него правильно, мы должны разгадать, среди прочего, тайну темной материи и темной энергии. Однако на данном этапе у нас нет необходимых инструментов для этой цели.
Поэтому на данный момент можно только догадываться. Насколько нам известно, Вселенная трехмерно плоская. Нет, это не означает, что мы живем на Плоской Земле или что наша планета в любом случае плоская (потому что на самом деле это не так). Все дело в геометрии Вселенной, а плоская Вселенная на самом деле имеет очень простую геометрию - две параллельные линии в этой Вселенной, которые никогда не пересекаются, а сумма внутренних углов треугольника всегда составляет 180 градусов.
Геометрия Вселенной рассчитывается с использованием значений различных компонентов - электромагнитного излучения, обычной материи, темной материи и темной энергии. Если сумма плотностей всех этих элементов совпадает с определенным числом, называемым «критической плотностью», то Вселенная плоская. Если значение ниже или выше, то геометрия будет сильно отличаться - как вы можете видеть ниже.
Если плотность Вселенной меньше этой критической плотности, то форма будет напоминать седло или кусок чипа (если Вселенная двумерна). В этой вселенной две параллельные линии не только не пересекаются, но и постепенно расходятся. Это так называемый «Открытая вселенная).
На другом полюсе - так называемая «Замкнутая вселенная». В этом случае Вселенная имеет геометрию, которая является двумерным эквивалентом поверхности сферы. Это не означает, что Вселенная представляет собой один большой шар - это всего лишь некоторые способы, которыми мы можем понять сложность четырехмерной геометрии с помощью того, с чем мы хорошо знакомы.
В замкнутой вселенной параллельные линии дважды пересекаются. Это может показаться совершенно неправильным, но это легко представить. Возьмем, например, меридианы, линии мысли, расположенные на поверхности Земли от северного до южного полюса, содержащие все точки одной долготы. Эти линии параллельны друг другу на экваторе. Однако все они находятся на Северном и Южном полюсах.
Как мы пришли к этим предположениям? Наблюдения за компонентами Вселенной говорят нам, что наша Вселенная чрезвычайно близка к критической плотности, т.е. очень вероятно, что он плоский. Хотя геометрия относительно проста, на этом пути возникает множество физических проблем.
Прежде всего, мы не знаем точно, что такое темная материя и темная энергия. Они очень вероятно повлияют на геометрию Вселенной. Даже если игнорировать эту проблему, существует ряд других препятствий. Чтобы Вселенная имела плотность, чрезвычайно близкую к сегодняшней критической, это означает, что во время Большого взрыва она должна быть столь же критической, как и критической. И на данном этапе нет никаких доказательств, и мы так думаем.