О проекте
Нас блокируют. Что делать?

Зарегистрироваться | Войти через:

Политзеки | Свобода слова | Акции протеста | Украина | Свидетели Иеговы
Читайте нас:
Доступное в России зеркало Граней: https://grani-ru-org.appspot.com/Society/Science/m.46504.html

статья Скрипка и футбольный мяч: ученые вычисляют форму космоса

<a href=mailto:borisov@grani.ru class=anons12>Максим Борисов</a>, 10.10.2003
Вселенная с сайта www.nature.com/nsu/031006/031006-8.html
Вселенная с сайта www.nature.com/nsu/031006/031006-8.html
Реклама

Согласно наиболее авторитетной современной космологической модели Вселенной, наш мир является бесконечным и "плоским" (то есть не имеет глобальных пространственных искривлений). Первоначальная обработка данных, полученных зондом NASA WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe - Зонд для исследования микроволновой анизотропии имени Дэвида Вилкайнсона), казалось, подтвердила эту теорию, однако теперь космологи из Франции и США, интерпретируя очередной массив информации от того же самого зонда, предлагают уже совершенно противоположную трактовку результатов: окружающий нас космос может быть не только конечным, замкнутым и сравнительно небольшим по объему, но и имеет форму этакого двенадцатигранника, додекаэдра. Именно такая форма и размеры лучше всего объясняют характер распределения космического микроволнового фона - реликтового излучения, являющегося последствием процессов, произошедших вскоре после Большого взрыва.

Космический микроволновый фон несет в себе своего рода "фотографию" космоса, каким он был спустя примерно 380 тысяч лет после Большого взрыва. К этому времени Вселенная остыла уже достаточно для того, чтобы смогли сформироваться из отдельных частиц атомы, при этом электроны, лишившись своей былой свободы, больше не рассеивали фотоны, как в условиях ранней Вселенной - и мир разом стал "прозрачным". Именно поэтому все мельчайшие вариации и температурная анизотропия сохранившегося с тех пор фонового излучения отражают вариации в плотности Вселенной тех времен.

Эти температурные флуктуации могут быть выражены как сумма сферических гармоник, и астрофизики постарались изобразить на графике относительную устойчивость этих гармоник как функцию угла. Высота и положение пиков в этом своеобразном "энергетическом спектре" связаны с основными астрофизическими свойствами Вселенной. При малых углах все было нормально, а вот при больших - свыше 60° - наблюдения WMAP показали серьезные отклонения от параметров, предсказанных стандартной моделью - спектр как бы "срезается". Если Вселенную представить в виде гигантского музыкального инструмента, то эту загадку можно перетрактовать как необъяснимое отсутствие низких нот во время исполнения единой величественной симфонии, поэтому некоторые космологи предположили, что наш инструмент просто слишком мал, чтобы суметь сыграть их. Вселенная конечна, а не бесконечна, и, подобно скрипке, которая не может воспроизвести звуки, доступные виолончели, Вселенная не может породить волны крупнее себя.

В статье, издаваемой в журнале Nature, доктор Джеффри Викс (Jeffrey Weeks) - независимый математик из Кантона (штат Нью-Йорк) - и его коллеги представляют доступное нам пространство как своего рода 12-сторонний зал с волшебными зеркалами, создающими иллюзию бесконечности за счет отображения нескончаемого ряда копий одних и тех же звезд, находящихся, правда, на разных этапах своего развития. Здесь нужно сделать несколько уточнений.

Во-первых, додекаэдр - это вовсе не "футбольный мяч", как о том написал целый ряд изданий. У додекаэдра, одного из пяти типов правильных многогранников (составленного из пятиугольников), 12 пятиугольных граней, 30 ребер, 20 вершин, а у "футбольного мяча" их гораздо больше (желающие могут подсчитать, если есть таковой дома).

Во-вторых, "зеркала", о которых идет речь, совершенно особые; собственно, это и не зеркала вовсе, а своего рода незримые пространственные порталы, закольцовывающие всю Вселенную, подобно тому, как лист бумаги, склеенный в кольцо, позволяет двумерному путешественнику двигаться неограниченно долго вдоль одной прямой, время от времени возвращаясь в одну и ту же точку. Космический корабль, пересекающий такую "грань" приблизительно в 37 миллиардах световых лет от нас, вышел бы на другую сторону додекаэдра, а после путешествия длиной в 74 миллиарда световых лет он мог бы оказаться в той же самой точке, из которой началось его путешествие (правда, непонятно, что за это время произошло бы с самой расширяющейся и эволюционирующей Вселенной). Для сравнения, свет от Большого взрыва за это воистину космическое время заполнил бы сферу диаметром 46 миллиардов световых лет. Вообще говоря, имеется в виду не что-нибудь, а так называемая гомологическая сфера (или топологическое пространство Пуанкаре, причем единственная конечная группа, реализуемая как фундаментальная группа трехмерного пространства Пуанкаре, - это бинарная группа икосаэдра, являющаяся фундаментальной группой пространства додекаэдра - исторически первого примера пространства Пуанкаре).

А в-третьих, выводы о такой форме и размерах Вселенной хоть и основаны на данных WMAP, но не носят пока окончательного характера и имеют все шансы быть опровергнутыми в самом ближайшем будущем. Впрочем, тот факт, что мы теперь можем делать какие-то определенные выводы о, казалось бы, совершенно метафизических вещах и основываемся при этом на данных, полученных в ходе физических экспериментов, говорит о том, что мировая наука сделала очередной важный шаг в своем развитии... "На повестке дня стоит вопрос, из-за которого был сожжен когда-то Джордано Бруно, - говорит доктор Макс Тегмарк (Max Tegmark), космолог из Пенсильванского университета (University of Pennsylvania). - Является космос бесконечным или нет?"

Если новая модель окажется правильной, разъясняет доктор Викс, то это позволит исключить из рассмотрения целый ряд популярных моделей, основанных на развитии теории Большого взрыва, согласно которым, например, наша собственная видимая вселенная представляет собой всего лишь пространственно-временной экспоненциально расширяющийся "пузырь" среди других подобных рождающихся "вселенных", вложенных в пространство гораздо большей размерности (теория, известная также под названием "вечная инфляция"). "Это означает, что мы можем теперь видеть всю нашу Вселенную едва ли не целиком", - говорит доктор Викс.

Однако другие астрономы, включая группу во главе с доктором Дэвидом Спергелем (David Spergel) из Принстона заявляют, что продолжающийся дальнейший анализ тех же самых данных, вероятно, уже позволяет исключить интерпретацию Вселенной как имеющей форму додекаэдра. Они обещают опубликовать вскоре свои собственные выводы и тем самым закрыть вопрос. Так что Викс просто поспешил. "Викс и его друзья сделали громкое заявление, возможно, одно из самых громких заявлений в истории науки этого столетия, - говорит доктор Нейл Корниш (Neil Cornish), физик из Университета штата Монтана, - но такие экстраординарные заявления требуют более твердых доказательств".

Источники:
New Model of the Universe: It's Shaped Like a Soccerball - New York Times
Is the universe a dodecahedron? - PhysicsWeb
Universe could be football-shaped - Nature News Service
Tantalising evidence hints Universe is finite - New Scientist
Space Seen as Finite, Shaped Like a Soccer Ball - Space.com

Ссылки:
Взгляд во Вселенную - Владимир Губарев, "Литературная газета"
Миры Александра Виленкина - Александр Грудинкин, "Знание - сила"
Космический Интеллект - Ю.Н.Ефремов

<a href=mailto:borisov@grani.ru class=anons12>Максим Борисов</a>, 10.10.2003


новость Новости по теме
Фото и Видео

Реклама



Выбор читателей