โดย Paul Sutter เผยแพร่เมื่อ 19 กรกฎาคม 2021Abstract image of a cosmic donut. (เครดิตภาพ: wacomka / iStock / เก็ตตี้อิมเมจพลัส)ลองนึกภาพจักรวาลที่คุณสามารถชี้ยานอวกาศไปในทิศทางเดียวและในที่สุดก็กลับไปที่ที่คุณเริ่มต้น ถ้าจักรวาลของเราเป็นโดนัทจํากัด การเคลื่อนไหวดังกล่าวจะเป็นไปได้ และนักฟิสิกส์อาจวัดขนาดของมัน
”เราสามารถพูดได้ว่า: ตอนนี้เรารู้ขนาดของจักรวาลแล้ว” นักดาราศาสตร์ Thomas Buchert จากมหาวิทยาลัยลียงศูนย์วิจัยดาราศาสตร์ในฝรั่งเศสกล่าวกับ Live Science ในอีเมล
ที่เกี่ยวข้อง: 10 ทฤษฎีป่าเกี่ยวกับจักรวาล
การตรวจสอบแสงจากจักรวาลยุคแรก ๆ Buchert และทีมนักดาราศาสตร์ได้อนุมานว่าจักรวาลของเราอาจจะคูณเชื่อมต่อซึ่งหมายความว่าพื้นที่ถูกปิดในตัวเองในทั้งสามมิติเช่นโดนัทสามมิติ จักรวาลดังกล่าวจะมี จํากัด และตามผลของพวกเขาจักรวาลทั้งหมดของเราอาจจะเพียงประมาณสามถึงสี่ครั้งใหญ่กว่าขีด จํากัด ของจักรวาลที่สังเกตได้ประมาณ 45 พันล้านปีแสงออกไป
ของความสัมพันธ์ทั่วไปของไอน์สไตน์เพื่ออธิบายจักรวาล ภาษานั้นเชื่อมต่อเนื้อหาของเวลาอวกาศกับการดัดและการแปรปรวนของเวลาอวกาศซึ่งจะบอกเนื้อหาเหล่านั้นถึงวิธีการโต้ตอบ นี่คือวิธีที่เราสัมผัสกับแรงโน้มถ่วง ในบริบทของจักรวาลภาษานั้นเชื่อมต่อเนื้อหาของจักรวาลทั้งหมด – สสารมืดพลังงานมืดสสารปกติรังสีและส่วนที่เหลือทั้งหมด – กับรูปทรงเรขาคณิตโดยรวม เป็นเวลาหลายทศวรรษที่นักดาราศาสตร์ได้ถกเถียงกันถึงธรรมชาติของรูปร่างนั้น: ไม่ว่าจักรวาลของเราจะ “แบน” (หมายความว่าเส้นขนานจินตภาพจะขนานกันตลอดไป), “ปิด” (เส้นขนานในที่สุดจะตัดกัน) หรือ “เปิด” (เส้นเหล่านั้นจะแยกออกจากกัน)ที่เกี่ยวข้อง: 8 วิธีที่คุณสามารถดูทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์ในชีวิตจริง
เรขาคณิตของจักรวาลกําหนดชะตากรรมของมัน จักรวาลแบนและเปิดจะยังคงขยายตัวตลอดไปในขณะที่จักรวาลปิดในที่สุดจะยุบในตัวเองข้อสังเกตหลายอย่างโดยเฉพาะอย่างยิ่งจากพื้นหลังไมโครเวฟจักรวาล (แสงแฟลชของแสงที่ปล่อยออกมาเมื่อจักรวาลของเรามีอายุเพียง 380,000 ปี) ได้จัดตั้งขึ้นอย่างมั่นคงว่าเราอาศัยอยู่ในจักรวาลแบน เส้นขนานอยู่ขนานกัน และจักรวาลของเราจะขยายตัวต่อไป
แต่มันมีรูปร่างมากกว่าเรขาคณิต นอกจากนี้ยังมีโทโพโลยีซึ่งเป็นวิธีการที่รูปร่างสามารถเปลี่ยนแปลงได้ในขณะที่ยังคงรักษากฎทางเรขาคณิตเดียวกัน
ตัวอย่างเช่นใช้กระดาษแบน เห็นได้ชัดว่ามันแบน – เส้นขนานขนานอยู่ ตอนนี้ใช้สองขอบของกระดาษ
ที่และม้วนมันขึ้นเป็นทรงกระบอก เส้นขนานเหล่านั้นยังคงขนานกัน: ทรงกระบอกแบนรูปเรขาคณิต ตอนนี้ใช้ปลายด้านตรงข้ามของกระดาษทรงกระบอกและเชื่อมต่อเหล่านั้น นั่นทําให้รูปร่างของโดนัทซึ่งแบนรูปทรงเรขาคณิตในขณะที่การวัดเนื้อหาและรูปร่างของจักรวาลบอกเราถึงรูปทรงเรขาคณิตของมัน – มันแบน – พวกเขาไม่ได้บอกเราเกี่ยวกับโทโพโลยี พวกเขาไม่ได้บอกเราว่า จักรวาลของเรามีการเชื่อมต่อคูณ ซึ่งหมายความว่าหนึ่งหรือมากกว่าของมิติของจักรวาลของเรา เชื่อมต่อกลับกัน
มองไปที่แสง
ในขณะที่จักรวาลแบนอย่างสมบูรณ์แบบจะขยายออกไปเป็นอนันต์จักรวาลแบนที่มีโทโพโลยีที่เชื่อมต่อคูณจะมีขนาด จํากัด หากเราสามารถระบุได้ว่า มิติหนึ่งมิติหรือมากกว่านั้น ถูกห่อหุ้มด้วยตัวมันเอง หรือไม่ เราก็จะรู้ว่าจักรวาลมีจํากัดในมิตินั้น จากนั้นเราสามารถใช้การสังเกตเหล่านั้นเพื่อวัดปริมาตรทั้งหมดของจักรวาลแต่จักรวาลที่เชื่อมโยงกันแบบทวีคูณจะเปิดเผยตัวเองได้อย่างไร?
ทีมนักดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัย Ulm ในเยอรมนีและมหาวิทยาลัยลียงในฝรั่งเศสมองไปที่พื้นหลังไมโครเวฟจักรวาล (CMB) เมื่อ CMB ได้รับการปล่อยตัว จักรวาลของเรามีขนาดเล็กกว่าที่เป็นอยู่ในปัจจุบันเป็นล้านเท่า และถ้าจักรวาลของเราเป็นจริงคูณเชื่อมต่อแล้วมันมีแนวโน้มที่จะห่อหุ้มตัวเองภายในขีด จํากัด ที่สังเกตได้ของจักรวาลในตอนนั้น วันนี้เนื่องจากการขยายตัวของจักรวาลมีแนวโน้มมากขึ้นที่การห่อเกิดขึ้นในระดับที่เกินขีด จํากัด ที่สังเกตได้และดังนั้นการห่อจะยากมากที่จะตรวจจับ การสังเกตการณ์ของ CMB ทําให้เรามีโอกาสที่ดีที่สุดที่จะเห็นรอยประทับของจักรวาลที่เชื่อมต่อกันทวีคูณ
ที่เกี่ยวข้อง: 5 เหตุผลที่เราอาจอาศัยอยู่ในหลายข้อ
ทีมมองไปที่การซึมผ่านโดยเฉพาะ – คําฟิสิกส์แฟนซีสําหรับการกระแทกและกระดิก – ในอุณหภูมิของ CMB ถ้าหนึ่งหรือมากกว่ามิติในจักรวาลของเรา คือการเชื่อมต่อกลับกับตัวเอง perturbations ไม่สามารถใหญ่กว่าระยะทางรอบลูปเหล่านั้น พวกเขาไม่พอดีดังที่ Buchert อธิบายกับ Live Science ในอีเมลว่า “ในพื้นที่ที่ไม่มีที่สิ้นสุดการซึมผ่านของอุณหภูมิของรังสี CMB มีอยู่ในทุกระดับ อย่างไรก็ตามหากพื้นที่มี จํากัด ก็มีความยาวคลื่นที่หายไปซึ่งมีขนาดใหญ่กว่าขนาดของพื้นที่”
กล่าวอีกนัยหนึ่ง: จะมีขนาดสูงสุดในการซึมผ่านซึ่งอาจเปิดเผยโทโพโลยีของจักรวาล
แผนที่ของ CMB ที่ทําด้วยดาวเทียมเช่น WMAP ของนาซาและ Planck ของ ESA ได้เห็นจํานวนที่น่าสนใจของการซึมผ่านที่ขาดหายไปในขนาดใหญ่ บูเชิร์ตและผู้ร่วมงานของเขาตรวจสอบว่าการข่มขู่ที่ขาดหายไปเหล่านั้นอาจเกิดจากจักรวาลที่เชื่อมต่อกันแบบทวีคูณหรือไม่ ในการทําเช่นนั้นทีมได้ทําการจําลองคอมพิวเตอร์จํานวนมากว่า CMB จะมีลักษณะอย่างไรถ้าจักรวาลเป็นทอรัสสามตัวซึ่งเป็นชื่อทางคณิตศาสตร์สําหรับโดนัทสามมิติยักษ์ที่จักรวาลของเราเชื่อมต่อกับตัวเองทั้งสามมิติ
credit : memoriasdelfuturoimperfecto.com, michaelclauser.com, myopelmeriva.com, myserverathome.com, nadjicimera.com, naturalstoneexporters.com, nomadiqshelters.com, observatoriosiderense.com, offertopzd.com, omericandream.com
