Po celá desetiletí se kosmologové domnívali, že mají pevnou představu o geometrii vesmíru. Nedávná studie však naznačuje, že naše chápání tvaru vesmíru může být v zásadě neúplné. Vesmír může být mnohem složitější, než se dříve myslelo, a potenciálně se může skládat do sebe způsoby, které jsme dosud neobjevili.
Problém plochosti
Einsteinova teorie relativity vysvětluje, jak hmota lokálně ohýbá časoprostor, ale má potíže s popisem celkové topologie vesmíru – jeho globálního tvaru. Vesmír může být plochý, kulovitý nebo sedlového tvaru, ale ani plochý vesmír nemusí nutně znamenat, že se rozprostírá nekonečně. Možná je posedlá sama sebou způsoby, které jsou pro nás momentálně neviditelné.
Vědci hledali důkazy tohoto zakřivení v kosmickém mikrovlnném pozadí (CMB), slabém dosvitu velkého třesku. Myšlenka byla taková, že pokud by byl vesmír netriviální (to znamená, že by měl neobvyklý tvar), viděli bychom na mapě oblohy CMB odpovídající vzory horkých a studených bodů.
Neúspěšné hledání a oživená příležitost
Po mnoho let nebyly takové vzory objeveny, což vedlo k všeobecnému konsenzu: pokud má vesmír složitý tvar, musí být mnohem větší, než co můžeme pozorovat, takže je prakticky nerozeznatelný od nekonečna. Ale tento závěr byl založen na předpokladech, které jsou nyní zpochybňovány.
Tým z Collaboration for Observations, Models and Predictions of Anomalies and Cosmic Topology (COMPACT) ukázal, že omezení možných tvarů kosmu jsou slabší, než se dříve myslelo. Několik topologií, které byly kdysi považovány za nemožné, se vrací do diskuse.
Proč je to důležité
Zjistit přesný tvar vesmíru není jen cvičením v mapování. Mohlo by to odemknout průlomy v kvantové gravitaci, předefinovat naše chápání původu vesmíru a odhalit fyziku, o které jsme nikdy nevěděli.
Chybou, jak se ukázalo, je předpokládat, že pokud je vesmír ve smyčce dostatečně malý, musí překročit naši linii pohledu a zanechat na CMB detekovatelnou stopu. Smyčky nemusí spolupracovat; mohou procházet prostorem způsoby, které se vyhýbají detekci, dokonce i ve velikostech, o kterých bychom si mysleli, že budou viditelné.
Nadměrný počet možností
Následky jsou ohromující. To, co se zdálo být omezeným souborem možných forem, se nyní rozšiřuje na „nadměrné množství možností“. Samotné ploché prostoročasy mají 18 potenciálních konfigurací – válce, koblihy, Kleinovy lahve a další – z nichž všechny se chovají identicky podle obecné teorie relativity, ale v CMB se objevují odlišně.
Vesmír může být zrcadlovým sálem a my se slepě honíme za stíny. CMB nemusí odhalit skutečný tvar, protože do dat vkládáme své vlastní předpoklady.
Budoucnost vesmírné topologie
V tuto chvíli zůstává tvar vesmíru neznámý. Staré předpoklady se zhroutily a v mapě jsou stále mezery. Posun vpřed bude vyžadovat sofistikovanější metody hledání jemných signatur CMB nebo dokonce zcela nové přístupy k odhalení skutečné podoby vesmíru. Vesmír je tajemnější, než jsme si mysleli, a cesta k jeho pochopení ještě zdaleka nekončí.
