Форма Вселенной
О форме Вселенной нельзя говорить с повседневными терминами, потому что все термины должны быть терминами Эйнштейновской относительности. Поэтому геометрия Вселенной не является обычной евклидовой геометрией нашей повседневной жизни.
Согласно специальной теории относительности, невозможно сказать, происходят ли два отдельных события одновременно, если эти события разделены в пространстве. Говорить о "форме Вселенной (в определенный момент времени)" наивно с точки зрения особой относительности. Из-за относительности одновременности мы не можем говорить о разных точках в пространстве как о "в одной и той же точке времени" и, следовательно, о "форме Вселенной в одной и той же точке времени".
Астрофизики задаются вопросом, соответствует ли конкретная модель Вселенной тому, что известно по наблюдениям и измерениям Вселенной. Если наблюдаемая вселенная меньше всей вселенной (в некоторых моделях она на много порядков меньше или даже бесконечно мала), то наблюдение ограничивается частью целого.
Рассмотрение формы Вселенной можно разделить на два:
- локальная геометрия, которая связана, в частности, с кривизной Вселенной, особенно в наблюдаемой Вселенной, и
- глобальной геометрии, которая относится к топологии Вселенной в целом, измерение которой может оказаться невозможным.
Наблюдаемая Вселенная является основой для тестирования любой модели Вселенной. Это сферический объем (шар), сосредоточенный на наблюдателе, независимо от формы Вселенной в целом. Каждое место во Вселенной имеет свою собственную наблюдаемую Вселенную, которая может пересекаться или не пересекаться с той, что находится в центре Земли.
Последние измерения привели НАСА к констатации: "Теперь мы знаем, что Вселенная плоская с погрешностью всего 0,4%". В рамках одной модели, модели FLRW, наиболее популярной в настоящее время формой Вселенной, которая, как выяснилось, подходит под данные наблюдений, является бесконечная плоская модель. Существуют и другие модели, которые также подходят под данные.
Визуализация 93 миллиардов световых лет - или 28 миллиардов парсек - трехмерной наблюдаемой вселенной. Масштаб таков, что мелкие зерна представляют собой коллекции большого количества суперкластеров. Суперкластер "Дева" - дом Млечного Пути - отмечен в центре, но слишком мал, чтобы его можно было увидеть на изображении.
Вопросы и ответы
В: Какова форма Вселенной согласно современным наблюдениям?
О: Согласно последним измерениям, NASA заявило, что Вселенная плоская с погрешностью всего в 0,4%.
В: Как специальная относительность влияет на наше понимание формы Вселенной?
О: Из-за относительности одновременности невозможно сказать, происходят ли два разных события в одно и то же время, если эти события разделены в пространстве. Это означает, что мы не можем говорить о разных точках в пространстве как о находящихся "в одной и той же точке во времени" и, следовательно, о "форме Вселенной в какой-то момент времени".
В: Какой тип геометрии используют астрофизики при обсуждении формы Вселенной?
О: Астрофизики используют эйнштейновскую относительность при обсуждении и проверке моделей для описания и предсказания аспектов Вселенной. Они также рассматривают локальную геометрию, которая особенно относится к кривизне, и глобальную геометрию, которая относится к топологии.
В: Является ли каждое место во Вселенной частью наблюдаемой Вселенной?
О: Да, каждое место во Вселенной имеет свою собственную наблюдаемую Вселенную, которая может пересекаться или не пересекаться со Вселенной с центром на Земле.
В: Что подразумевается под словом "плоская", когда речь идет о модели для описания/прогнозирования аспектов Вселенной?
О: В рамках одной модели, называемой FLRW (Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker), "плоская" относится к бесконечной плоской модели, которая лучше всего соответствует данным наблюдений. Это означает, что пространство выглядит однородным, куда бы Вы ни посмотрели, и в этой конкретной модели нет кривых или изгибов.
В: Существуют ли другие модели, которые соответствуют данным наблюдений, кроме бесконечной плоской модели FLRW?
О: Да, существуют и другие модели, которые также соответствуют данным наблюдений, кроме бесконечной плоской модели FLRW.
