Tilbage i de dage, hvor folk troede, at jorden var flad, var det kætteri at antage, at en lang rejse i en lige linje til sidst ville føre dig tilbage til dit udgangspunkt. Men det er sandt: gå, flyv, svøm 40.000 kilometer i en retning, og du vil være tilbage, hvor du startede. Og så spekulerer du på: er det muligt at gøre det samme trick i rummet? Hvis du tager en raket, der kan flyve hurtigt nok og længe nok uden at kollidere med fjerne stjerner eller galakser, kan du så ende med at vende tilbage til dit afgangssted?
Ved første øjekast kan dette virke vildt, men i virkeligheden er det ikke. Du tror måske, at universet er uendeligt og fortsætter for evigt i alle retninger, men vi har beviser for, at universets form og størrelse er ret endelig. For det første er der kun gået 13,8 milliarder år siden Big Bang, og vi kan observere det rumfang, som lyset har besøgt i 13,8 milliarder år og fremhæve hvert besøgte punkt. For det andet er der hundreder af milliarder galakser, der tidligere var yngre, og jo længere ind i fortiden vi ser, jo mere udtalt bliver dette. Kan det være, at en (eller flere) af disse galakser er den unge version af Mælkevejen, vi voksede op i? Endelig, ligesom Jorden har to dimensioner, hvor vi kan bevæge os på den (fra nord til syd og fra vest til øst, men ikke fra top til bund),kan universet være en flerdimensionel struktur (hypersfære eller hypertor), hvor mange dimensioner er lukkede og begrænsede, vrider sig ind i sig selv?
Hvis ja, hvis du gik i en lige linje længe nok, ville du til sidst vende tilbage til det sted, hvor du startede. Og hvis du var udødelig, kan du muligvis en dag se bagsiden af dit eget hoved bare ved at kigge i nogen tid, da dine øjne til sidst vil se lys reflekteres fra din egen bagside af hovedet. Hvis universet virkelig er det, hvordan ved vi det med sikkerhed?
For at gøre dette skal vi se på universet i dets største skala og finde de steder, hvor det har de samme egenskaber i alle retninger. Et endeligt og hvirvlende univers ville betyde, at de samme strukturer vises igen og igen. Selvom det meste af universet vil være vanskeligt at definere som hvirvlende, da lysets begrænsede hastighed betyder, at vi vil se de samme objekter på forskellige stadier af deres udvikling (som den yngre Mælkevej), vil der altid være objekter, der vil være på samme udviklingstrin i forskellige steder. Den store struktur i universet viser ikke sådanne strukturer, men vi har et endnu bedre sted at se: den kosmiske mikrobølgebaggrund.
Big Bang-efterglødssvingningerne har meget specifikke gentagne mønstre, men viser også en tilfældig fordeling af disse mønstre. Mange algoritmer er udviklet til at søge efter gentagne ikke-tilfældige signaler i korrelationer af udsving i forskellige dele af himlen. Hvis universet var endeligt og snoet - hvis dele af det blev gentaget andetsteds - ville det afspejles i den kosmiske mikrobølgebaggrund.
Salgsfremmende video:
Men fraværet af observerede gentagne strukturer betyder ikke, at universet ikke har denne type topologi. Dette betyder, at hvis universet gentager sig, hvilket repræsenterer en lukket overflade, og vi teoretisk kan være på det samme punkt og bevæge os i en lige linje i lang tid, men dette vil være synligt på skalaer, der er større end den del, vi observerer. I betragtning af at vi er begrænset af den afstand, lyset har kørt i 13,8 milliarder år, er et sådant scenario meget muligt.
Men der er et andet.
Uanset hvor teknisk avanceret vi er, en dag i fremtiden, så længe vi er begrænset af lysets hastighed, vil vi aldrig vide, om universet rent faktisk opfører sig sådan. Takket være mørk energi og den accelererede udvidelse af universet er det fysisk umuligt at nå kanten af selv det nuværende observerbare univers; vi kan højst dække en tredjedel af denne måde. Hvis universet ikke gentager sig på skalaer, der er mindre end 15 milliarder lysår med moderne diameter, vender vi aldrig tilbage til det punkt, hvor vi startede i en lige linje.
Men dette betyder ikke, at universet ikke kan være lukket, endeligt og vride sig ind i en hypersfære. Dette betyder, at udvidelsen af universet - accelereret ekspansion - forbyder os i at "omgå jorden" i universet. På grund af en kombination af faktorer som:
- den endelige alder af universet
- den endelige hastighed af lys
- udvidelse af universet;
- og tilstedeværelsen af mørk energi
vi ved måske aldrig, om vores univers er uendeligt eller ikke, og hvad dets sande topologi er.
Alt, hvad vi kan se, er den del, der er tilgængelig for os, der giver os mulighed for at sætte grænser for universets mulige topologi. Så vidt vi kan se, er det fladt, ikke gentaget og muligvis, men ikke nødvendigvis, uendeligt. Måske, når tiden går, når universet åbner sig mere og mere for os, vil vores krumningsmålinger blive mere og mere nøjagtige og afsløre for os en ny sandhed. På trods af at vi er stærkt begrænsede i vores evne til at observere, kan der være nye, endnu ukendte muligheder ud over den kosmiske horisont.
ILYA KHEL