Универзумот како сала со огледала: нова трага за топологијата

Дали е можно вселената да не се протега бескрајно „на сите страни“, туку да има конечна големина и, во одредена смисла, да се „враќа сама во себе“? Токму на тоа прашање повторно се враќа меѓународната соработка COMPACT, која во нова анализа потсетува дека досегашните потраги по таканаречената космичка топологија не ги исцрпиле сите реални сценарија — и дека ограничувањата што ги сметавме „строги“ можеби се послаби отколку што се мислело.

Во јавното објаснување ова често се преведува со метафората „сала со огледала“: ако просторот е повеќекратно поврзан, светлината теоретски би можела да патува по затворени „јамки“, па ист објект или ист регион од раниот универзум да се појави во повеќе насоки на небото — како повторени одрази. Тоа, секако, не значи дека има реални огледала во вселената; се работи за геометрија на поврзување на просторот на најголеми размери.

Клучот е во разликата меѓу закривеност и топологија. Набљудувањата силно сугерираат дека универзумот е локално речиси рамен, односно дека на големи размери не покажува значајна закривеност. Но „рамен“ не мора да значи „бесконечен“. Како што лист хартија може да се свитка во цилиндар или да се спои во прстен, така и тродимензионалниот простор може да биде рамен, а сепак да има конечен волумен ако неговите „спротивни страни“ се идентификувани по одредено правило. Најпознатиот пример е 3-торусот — замислете кутија од која, ако „излезете“ низ една страна, „влегувате“ од спротивната.

COMPACT аргументира дека токму тука е потценетиот простор за нови тестови. Досегашните анализи најчесто се фокусирале на ограничен сет топологии и уште поограничен дел од нивните параметри: не само која „форма“ се тестира, туку и ориентацијата, можните „накосувања“ на основната геометрија (паралелепипед наместо правоаголна призма), како и сценарија во кои поврзувањето вклучува ротации или пресврти. Во трудот, авторите посочуваат дека има вкупно 18 евклидски (рамни) топологии, но вниманието најчесто било заклучено на едноставниот 3-торус, и тоа во поедноставена поставка.

Зошто ова е важно? Затоа што главниот „космички екран“ за вакви тестови е космичката микробранова позадина — најстарата светлина што можеме да ја видиме, отпечаток од раниот универзум. Ако просторот „се повторува“, тогаш на таа мапа би можеле да се појават повторувања или статистички корелации кои не би постоеле во бесконечен, едноставно поврзан универзум. Една од класичните идеи е пребарување по „совпаднати кругови“ на небото — парови кругови со ист образец. Такви недвосмислени кругови досега не се детектирани, но COMPACT тврди дека тоа не затвора толку многу врати како што се претпоставувало: корелации може да постојат и кога тополошката скала е доволно голема за да нема видливи совпаѓања од типот „круг-круг“, а дел од топологиите едноставно не биле пребарани доволно темелно.

Тимот, како и дел од пошироката научна јавност, го врзува интересот и со некои аномалии во микробрановата позадина на најголеми аголни размери — необични статистички својства и слабости на корелациите што се дискутираат со години. Ако — и ова е големото „ако“ — топологијата игра улога во тие аномалии, тогаш, според нивната аргументација, „најкраткиот пат околу универзумот“ би бил споредлив со хоризонтот што го набљудуваме, што значи дека ефектите би биле на граница на детекција и би барале многу попрецизни и пошироки пребарувања.