Doğruca dünyadan uzaya giderken, sonunda dünyaya geri dönecek mi?
Profesör: "Dizüstü bilgisayarım elimden uçup gitmeden önce, alanımızın çapının sadece 8 kilometre olduğunu hesapladım, ancak hızla genişliyor. Defterin yarım saatten daha kısa bir sürede geri döneceğini tahmin ediyorum. Yukarı. "
"Bu," diye sordu Bay Tompkins küstahça, "Defterinizin, dünyanın kuzey kutbundan başlayarak, geçen sefer söylediğiniz gibi, düz bir çizgi boyunca bir daire içinde hareket ettiğini mi söylediniz? ... "
"... Ama Güney Kutbu'na iniyor mu? Evet," diye cevapladı profesör, "Tam olarak. Şimdi aynı şey yoldaki diğer kayalara çarpmadığı ve düz yoldan sapmadığı sürece defterimde de oluyor."
"Fiziksel Dünyanın Maceraları"
Sonsuz bir şekilde tekrar eden bir evren, doğrudan dünyadan uzaya seyahat edersek, sonunda çıkış noktasına geri döneceğimiz anlamına gelir. (Resim kaynağı: V. Springel ve diğerleri ve Virgo Consortium / Millennium simülasyonu)
İnsanların hala dünyanın düz olduğunu düşündüğü zamana geri dönersek, ayağa kalkıp insanlara, "Buradan doğruca gidersem, yeterince uzun yürüdüğüm müddetçe, sonunda hareket noktasına geri döneceğim." İnsanlar size kesinlikle bir kafir olarak davranacaklar. Ama gerçek şu ki: Herhangi bir yönden, dağların üzerinden, denizin üzerinden başlasanız da, ne tür bir araziyle karşılaşırsanız karşılaşın, 40.000 kilometre yürüdüğünüz sürece, sonunda başlangıç noktasına geri döneceksiniz.
Öyleyse, bir uzay gemisine biner ve doğrudan dünyadan uzaya seyahat edersem ve yeterince uzağa ve yeterince uzun, ortada yıldızlar, gezegenler vb. Gibi herhangi bir engelle karşılaşmadan yelken açarsam, sonunda Başlangıç noktasına dönelim mi?
Evrenin yapısının simülasyonu. Evrenin bir yanından ayrılırsanız, diğer tarafta görüneceksiniz, belki de tekrar eden bir evrende yaşıyorsunuzdur. (Resim kaynağı: NASA, ESA ve E. Hallman)
Bu düşündüğüm kadar çılgınca gelmiyor.
Evrenin sonsuz büyüklükte olduğunu ve her yöne genişlemeye devam edeceğini düşünebiliriz, ancak evrenin boyutu ve şekli hakkında sahip olduğumuz kanıtlar hala çok sınırlıdır. Bir yandan evren, Big Bang'den bu yana yalnızca 13,8 milyar yıl yaşamıştır, bu nedenle görebildiğimiz evren bu süre zarfında ışıkla yayılabilir. Öte yandan, evrende yaklaşık iki trilyon galaksi var ve ne kadar uzağa bakarsanız o galaksiler o kadar genç olacak. Bunlardan birinin aslında Samanyolu'nun genç bir versiyonu olması mümkün mü? Son olarak, dünyanın iki boyutlu yüzeyinde hareket edebildiğimiz gibi, evren de aslında bir hiper küre veya simit gibi daha yüksek boyutlu bir yapıdır. Bu yapılarda evren kapalı ve sonludur ve birbirine bağlıdır.
Toroidal bir evrende, düz bir çizgiden başlamak, sonunda başlangıç noktasına geri dönecektir. (Resim kaynağı: ESO ve deviantART kullanıcısı InTheStarlightGarden)
Durum böyleyse, dünyadan uzaya doğru yola çıktığınızda, yeterince uzun sürdüğü sürece sonunda orijinal yere geri döneceksiniz. Sonsuza kadar genç kalırsanız, yalnızca yeterince uzun süre bakmanız gerekir, belki hala başınızın arkasını görebilirsiniz, çünkü sonunda gözleriniz ışığı kendinizden alacaktır.
Ama soru şu ki, bunu nasıl kanıtlayacağız?
Evrenin büyük ölçekli yapısının simülasyonu. Bir bölgedeki bir galaksi, başka bir bölgedeki farklı yönlerdeki bir galaksi ile tam olarak aynı bulunursa, bu, evrenin kopyalanmasının bir kanıtı olabilir. (Resim kaynağı: Dr.Zarija Lukic)
Bunun bir yolu, evrenin en büyük ölçeğini gözlemlemek ve farklı bölgelerin aynı özellikleri gösterip göstermeyeceğini görmek için farklı yönlerdeki farklı alanları aramaktır. Sonlu ve tekrar eden bir evren, aynı yapının görünmeye devam edeceğini ima eder. Bununla birlikte, evrenin çoğu parçasının yinelenip kopyalanmadığını belirlemek zordur, çünkü sınırlı ışık hızı, aynı nesneyi evriminin farklı aşamalarında (genç Samanyolu gibi) görebileceğimiz anlamına gelir. Evrenin büyük ölçekli yapısı bize böyle bir yapının olup olmadığını söyleyemez, ancak daha iyi bir gözlem yöntemimiz var: kozmik mikrodalga arka plan radyasyonu.
Kozmik mikrodalga arka plan radyasyonu, büyük patlamadan arta kalan termal radyasyondur.Resim, sıcaklık dalgalanmasını gösterir. Tekrarlayan herhangi bir yapı gözlemlemedik. (Resim kaynağı: ESA ve Planck işbirliği)
Büyük Patlama'dan arta kalan termal radyasyon dalgalanmaları çok özel kalıplara sahiptir, ancak aynı zamanda özel kalıplar altında rastgele dağılım gösterirler. Tekrarlayan, rastgele olmayan sinyalleri veya gökyüzünün farklı bölgelerindeki dalgalanmaların birbiriyle ilişkili olup olmadığını aramak için programlanmış birçok algoritma vardır. Evren sonlu ve kendi kendine kapanırsa, mikrodalga fon radyasyonunda tekrarlanan parçaları görebilmeliyiz.
Ancak, tespit edilebilir ve tekrarlanabilir herhangi bir yapı bulamadık.
Uzayın üç boyutlu simit modeli, bizim gözlemlenebilir evrenimiz, genel yapının sadece küçük bir parçası olabilir. (Resim kaynağı: Bryan Brandenburg)
Ancak bu, evrenin bu tür bir topoloji olamayacağı anlamına gelmez. Bu sadece, eğer evren tekrar yaparsa, kapalı bir hiper yüzey ise ve teoride, orijinal konumuna geri dönebilecek kadar uzun bir düz çizgide seyahat ettiğimizde, gözlemlenebilir kısmın çok ötesinde gerçekleşeceği anlamına gelir. Ölçekte. Işık enerjisinin seyahat mesafesinin 13,8 milyar yıl ile sınırlı olduğu düşünüldüğünde, evren hala sonlu ve kendi kendine kapanabilir olabilir.
Ancak burada dikkate değer bir sorun var.
Gelecekte insan teknolojisi ne kadar gelişmiş olursa olsun, ışık hızı hala hızın sınırı olduğu sürece, evren gerçekten böyle olsa bile cevabı bulamayız. Evrenin hızlanan genişlemesiyle birleştiğinde, gözlemlenebilir evrenin kenarına bile ulaşamayız; aslında, maksimum mesafenin yalnızca yaklaşık üçte birine ulaşabiliriz. Evren ulaşabileceğimiz en uzak mesafe içinde tekrar etmedikçe, orijinal konumuna düz bir çizgide dönmek asla mümkün olmayacaktır.
Sarı daire, gözlemlenebilir evrenin boyutunu temsil eder (yarıçap olarak yaklaşık 46 milyar ışıkyılı); macenta daire, ulaşabileceğimiz en uzak yerdir (yaklaşık 14,5 milyar ışık yılı). (Resim kaynağı: E.Siegel)
Ancak bu, evrenin kapalı ve sonlu bir hiper yüzey olamayacağı anlamına gelmez. Bu sadece, evrenin hızlanan genişlemesinin, "evren etrafında bir tur" tamamlamamızı ve başlangıç noktasına geri dönmemizi engellediği anlamına gelir. Bunun nedeni, aşağıdaki nedenlerin birleşimidir:
-
Evrenin sonlu yaşı;
-
Sınırlı ışık hızı;
-
Ve evrenin hızlanan genişlemesi.
Evrenin sonsuz mu yoksa sonlu mu olduğunu ve gerçek topolojisini asla bilemeyebiliriz.
Sol: Evren kapalıysa, kozmik mikrodalga arka planındaki "sıcak noktalar" teorik olarak tahmin edilen değerden daha büyük olacaktır; Orta: Evren düzse, bu "sıcak noktalar" büyük veya küçük görünmeyecektir; doğru : Açık evrende, "sıcak noktalar" teorik değerlerden daha küçük görünüyor. (© Smoot grubu, Lawrence Berkeley Labs)
Tek görebildiğimiz, dokunabileceğimiz kısımdır ve bu kısım, evrenin topolojisini sınırlamamıza izin verir. Bildiğimiz kadarıyla, evren düzdür, tekrar etmemektedir ve olasıdır (ancak zorunlu değildir) sonsuzdur. Belki de zaman geçtikçe, evren yavaş yavaş gerçek yüzünü ortaya çıkaracak ya da belki uzayın eğriliğini gittikçe daha doğru ölçtüğümüzde, şimdi olduğundan farklı bir sonuca varacağız.
