شکل هندسی کیهان چیست؟

طرح فوق مزیت‌های زیادی دارد. برای مثال اگر بخواهید حرکت یک مورچه را روی دونات توصیف کنید، معمولا تصور ورقه کاغذ مستطیلی آسان‌تر است. حشره روی تکه‌ای کاغذ راه می‌رود و وقتی به لبه می‌رسد، وارد سمت دیگر کاغذ می‌شود (شبیه بازی معروف مار که در گوشی‌های قدیمی وجود داشت). اگر مورچه در خط مستقیم حرکت کند، درنهایت به نقطه شروع باز خواهد گشت.

جهان دونات شکل با حلقه‌ها

اگر کیهان به شکل چنبره باشد، عواقب مشهودی خواهد داشت. برای مثال، اگر نورافکنی را به سمت آسمان بتابانیم، از دیدگاه تئوری، درست مانند مورچه روی کاغذ که به نقطه آغاز خود بازمی‌گردد، نور پس از مدتی دوباره به ما می‌رسد. چنین حلقه‌هایی در بیشتر ۱۸ توپولوژی مختلف وجود دارد. این‌ها مسیرهایی هستند که به نقطه شروع خود بازمی‌گردند.

در نگاه اول، به‌نظر نمی‌رسد حلقه‌ها با مشاهدات ما مطابقت داشته باشند. اگر نور به‌طور متناوب از فضا عبور کند، باید چندین نسخه از جهان را در آسمان شب ببینیم. البته، ممکن است جهان ما چنان بزرگ باشد که نور هنوز فرصت کافی برای عبور از آن و سپس رسیدن به نقطه شروع نداشته باشد.

نکته قابل‌توجه این است که چنین حلقه‌های عظیمی آثاری از خود بر جای می‌گذارند. برای مثال، شکل کیهان بر نحوه تعامل ماده و نور در جهان اولیه تاثیر داشته است. اگر کیهان حفره‌ها و بنابراین حلقه‌هایی داشت، این واقعیت باید در داده‌های تابش پس زمینه کیهانی منعکس می‌شد.

با‌این‌حال، در جستجوهای دهه ۲۰۰۰ و ۲۰۱۰ کارشناسان چیزی پیدا نکردند. بنابراین، بیشتر کیهان‌شناسان معتقدند کیهان ساختار نسبتا ساده‌ای داشته است.

 احتمالات بیش از حد انتظار

تیم کامپکت آخرین داده‌های تابش پس زمینه کیهانی را با توپولوژی‌های مختلف کیهان مقایسه کرد و به نتایج شگفت‌انگیزی دست پیدا کرد. این گروه از پژوهشگران کشف کردند که در مطالعات گذشته بسیاری از انواع توپولوژی‌هایی که ممکن است بتوانند شکل کیهان را توصیف کنند، نادیده گرفته شدند. پژوهشگران همچنین نشان دادند علاوه بر حلقه‌ها، ردپای دیگری در تابش پس‌زمینه کیهانی وجود دارد که حاکی از توپولوژی‌ پیچیده‌تر است.

پژوهشگران پس از تجزیه‌وتحلیل خود سه توپولوژی را به‌عنوان شکل احتمالی کیهان پیشنهاد می‌کنند: چنبره معمولی و دو نسخه اصلاح‌شده سه‌بعدی از آن که در آن‌ها وجه‌های مکعب پیش از چسبیدن به هم پیچ خورده‌اند. هر سه نمونه حفره دارند.

در ارتباط با چنبره معمولی، پژوهشگران تایید کردند که اگر کیهان چنبره‌شکل باشد، حلقه‌ها باید به اندازه‌ای بزرگ باشند که نور هنوز موفق نشده است به ما برسد.

نکته جالب این بود که ایده نرسیدن نور به خاطر بزرگ بودن حلقه‌ها ممکن است درمورد اشکال اصلاح‌شده صدق نکند. محاسبات پژوهشگران نشان می‌دهد حلقه‌های این اشکال ممکن است به‌طور قابل‌توجهی کوتاه‌تر از چیزی باشند که براساس داده‌های گذشته فرض شده بود.

درمجموع، یافته‌های جدید نشان می‌دهد شکل کیهان ممکن است خیلی پیچیده‌تر از چیزی باشد که قبلا تصور می‌شد و این امر پیامدهایی گسترده‌ای خواهد داشت.

شکل کیهان فقط پرسشی آکادمیک نیست. توپولوژی فضا-زمان احتمالا به‌وسیله‌ی فرایندهای کوانتومی که اندکی پس از بیگ‌بنگ اتفاق افتاد، تعیین شد. اگر درباره شکل جهان اطلاعات بیشتری داشته باشیم، ممکن است بتوانیم درمورد فرایندهای پیچیده‌ای که در آغاز جهان رخ داد، اطلاعات بیشتر به دست آوریم.