Не шар и не седло. Почему ученые называют нашу Вселенную плоской

При слове «Вселенная» большинство рисует в воображении бесконечную сферу, где галактики распределены более или менее равномерно. Однако по данным современной астрофизики это не так.

По форме Вселенной до сих пор ведутся дискуссии, но большинство астрофизиков разделяет гипотезу «плоской Вселенной».

«Как же так?», — возникнет резонный вопрос. Ведь когда мы смотрим в небо, мы видим, что звезды распределены по всей небесной полусфере. О какой же плоскости может идти речь?!

Какая форма у нашей Вселенной

Если на Землю мы можем посмотреть со спутников и МКС и убедиться, что она шар, то быть внешними наблюдателями и также взглянуть со стороны на Вселенную мы не можем.

Открытым остается вопрос трёхмерной топологии пространственного сечения Вселенной.

Проще говоря — какая геометрическая фигура лучше всего опишет, какой формы наша Вселенная. Ни одна из современных физических теорий, включая общую теорию относительности, не может дать нам однозначный ответ на этот вопрос.

Почему же астрофизики называют Вселенную плоской

Конечно, речь не идет о том, что Вселенная выглядит плоской, как бумажный лист формата А4.

Вселенная обладает трехмерной плоскостностью. Это означает, что пространство во все стороны подчиняется евклидовой геометрии. То есть оно прямое, а не искривленное.

Есть разница между математическими определениями плоского и изогнутого и повседневными определениями плоского и изогнутого. С точки зрения математики, плоскостным будет пространство, где сумма углов треугольника равна 180 градусами.

Если мы возьмем любые три точки во Вселенной и сложим из них треугольник, а затем посчитаем сумму его углов — она будет равна 180 градусам. Этого бы не случилось, если бы пространство было искривленным.

Если мы возьмем две параллельные прямые, то в бесконечности они не пересекутся. Это значит, что пространство не искривлено.

Представьте себе две параллельные прямые на шаровидной поверхности. Они не смогут вечно идти параллельно друг другу — они обязательно пересекутся. Как меридианы, которые пересекают экватор под прямым углом и в этом месте — параллельны друг другу. Но на полюсах они все пересекаются.

Космическая обсерватория Планк собрала данные по реликтовому излучению, включая его температуру, линзирования и поляризацию. И оказалось, что его параметр кривизны практически нулевой: ΩK = -0.004.

Возможно, на этапе своего возникновения Вселенная была с очень большой кривизной, однако со временем, расширяясь, она стала плоской.

Массивные объекты искривляют пространство. Как же Вселенная остается плоской?

Теория относительности говорит нам о том, что пространство искривлено. И это экспериментально подтвержденная теория. Однако искривляется оно не само по себе, а вблизи массивных объектов.

По факту, плоскость Вселенной означает — однородность распределения вещества.

Однако вещество во Вселенной в локальных участках распределено неоднородно. Есть пустоты, где плотность галактик в тысячи раз меньше, чем в среднем по Вселенной. А есть, наоборот, точки, где концентрация галактик намного выше — например, Великий Аттрактор и сверхскопление Шепли. Они настолько плотны и велики, что вокруг них начинают вращаться другие галактики, по аналогии, как наша Земля вращается вокруг Солнца.

Однако все это происходит лишь в небольших масштабах.

На больших расстояниях, например, от 200 млн световых лет, вещество во Вселенной распределено однородно по всем направлениям. Аналогичная ситуация и с искривленным пространством.

И, локально, массивные объекты могут искривлять пространство-время. Именно — локально!

Когда ученые говорят о том, что Вселенная — плоская по форме, речь идет о больших масштабах, без учета локальных изменений.

Источник