Этот вопрос может показаться смешным и наивным: ну что мы, ничтожные букашки, знаем о Вселенной? Ни настоящих размеров, ни истинной формы окружающего мира мы не видим — нам доступна лишь крошечная его часть. Да и сам вопрос, казалось бы, уже содержит исчерпывающий ответ: на краю Вселенной ничего быть не может, потому что Вселенная бесконечна. Однако научные исследования последних лет намекают нам, что мироздание отнюдь не безгранично. Значит ли это, что у него все же есть край?
Мы знаем, что Вселенная — это однородное по плотности четырехмерное пространство-время, которое расширяется с ускорением и искривляется тут и там гравитационным воздействием масс. Одно только это определение вместе с несколькими известными нам величинами позволяет сделать вывод о форме Вселенной, как когда-то древнегреческий математик Эратосфен вычислил размеры Земли, используя простую тригонометрию.
Вселенная плоская. Если бы материи и энергии в ней было слишком много для той скорости, с которой она расширяется, Вселенная была бы положительно искривленной — как, например, сфера. Если бы материи и энергии, напротив, не доставало, наш мир был бы отрицательно искривленным и по форме напоминал седло.
Но две эти величины сбалансированы: поэтому у Вселенной, скорее всего, нулевая кривизна — то есть ее можно сравнить с листом бумаги. В таком мире, двигаясь в одну сторону, достичь края невозможно — он будет, словно за́мок из одноименного романа Кафки, постоянно удаляться и тонуть во мраке все появляющегося перед глазами пространства.
Вглядываясь в самую даль, в видимый край нашей плоской Вселенной, мы можем обнаружить лишь реликтовое микроволновое фоновое излучение— свечение, возникшее на заре Большого взрыва. Свету нужно время, чтобы преодолеть огромные пространства космоса, поэтому удаленные места Вселенной мы видим такими, какими они были миллиарды лет назад.
Однако неоднородность реликтового излучения намекает, что на чрезвычайно больших масштабах Вселенная может быть не плоской, просто мы этого не видим. Для наблюдения нам доступна лишь маленькая часть мироздания — шарообразная область с радиусом примерно в 13,8 миллиарда световых лет, — остальное скрыто за горизонтом из-за ограниченной скорости света и расширения Вселенной: у фотонов за «краем» просто не хватает времени, чтобы долететь до нас.
На самом деле Вселенная может быть сферической. Это кажется логичным, ведь многие объекты в окружающем мире тяготеют к шарообразной форме. В такой Вселенной никакого края нет — вылетев из какой-то точки и двигаясь по прямой, рано или поздно вернешься туда, откуда началось путешествие. Расширяется сферическая Вселенная так же, как расширяется воздушный шарик, когда его надувают.
Истинной формой нашего мира может быть и не шар, а трехмерный тор — проще говоря, бублик. Тут работает та же схема — края нет; покидая место и двигаясь прямо, рано или поздно возвращаешься к точке старта. Такая вот ограниченная, но бесконечная Вселенная.
Подписывайтесь на канал — здесь много интересных статей о науке, открытиях и новых технологиях!