Наука Плоского мира. Книги 1-4

Пуанкаре придумал додекаэдрическое пространство как пример из области чистой математики, продемонстрировав ограниченные возможности топологических методов, которые были доступны на тот момент и которые он собирался исправить. Однако в 2003 году додекаэдрическое пространство на короткое время приобрело скандальную известность и потенциальное применение в области космологии, когда спутник WMAP (зонд микроволновой анизотропии им. Уилкинсона), запущенный NASA, проводил измерения флуктуаций реликтового излучения несмолкающего шума, который воспринимается радиотелескопами и считается отголоском Большого Взрыва. Статистика этих едва заметных отклонений дает информацию о том, как в ранней Вселенной была распределена материя, сыгравшая роль семени, из которого сформировались звезды и галактики. WMAP способен рассмотреть достаточно далекое пространство, что по сути дает ему возможность заглянуть в прошлое на момент примерно 380 000 лет после Большого Взрыва.

Тогда большинство специалистов в области космологии считали, что Вселенная бесконечна. (Хотя это и противоречит стандартному описанию Большого Взрыва, существуют способы примирить две точки зрения, а в образе «бесконечной матрешки Вселенных» есть какое-то неотъемлемое очарование, на которое мы уже обращали внимание, говоря о «Вселенных, уходящих в прошлое без конца и края» хотя по иронии судьбы теория Большого Взрыва как раз-таки говорит об обратном). Однако данные WMAP указывали на то, что Вселенная имеет конечный размер. Бесконечная Вселенная должна допускать флуктуации любого размера, но полученные данные не содержали каких-либо волн большой длины. Как было сказано в одном из отчетов журнала Nature за тот период, «в ванне бурунов не бывает». Новые подсказки насчет вероятной формы нашей вселенской ванны, лишенной бурунов, появились, благодаря более подробным данным. Рассчитав статистическое распределение флуктуаций для ряда потенциально возможных форм, математик Джеффри Уикс заметил, что додекаэдрическое пространство прекрасно описывает наблюдаемые данные и не требуют никаких специальных оговорок. Согласно анализу, опубликованному исследовательской группой Жана-Пьера Люмине, если бы этот вывод был верным, то диаметр Вселенной должен был составлять около 30 миллиардов световых лет[340]. С тех пор эта теория вышла из моды, благодаря новым результатам наблюдений, хотя идея была забавной пока пользовалась популярностью.

У нас, людей-муравьев, есть и другая хитрость, с помощью которой мы можем определить форму пространства. Если Вселенная конечна, то некоторые из световых лучей рано или поздно вернутся в исходную точку. Если бы мы, вооружившись достаточно мощным телескопом, могли взглянуть вдоль одной из таких «замкнутых геодезических» (геодезическая это кратчайший маршрут), и если бы свет при этом двигался с бесконечной скоростью, мы бы увидели собственный затылок. С учетом того факта, что скорость света конечна, в реликтовом излучении должны проявляться определенные закономерности, под действием которых в небе появляются похожие друг на друга окружности. Зная характер их взаимного расположения, можно получить информацию о топологии пространства. Космологи и математики пытались найти такие окружности, но успеха пока что не добились. Впрочем, если Вселенная конечна, но при этом слишком велика, мы все равно не сможем заглянуть достаточно далеко, чтобы их заметить.

Так что современный ответ на вопрос «Какую форму имеет Вселенная?» очень прост. Мы этого не знаем. Мы не знаем, является ли она гиперсферой или чем-то более сложным. Вселенная слишком велика, чтобы мы могли полностью охватить ее наблюдениями, и даже если бы это было возможно, нашего современного понимания космологии, да и фундаментальной физики вообще, для этого все равно бы не хватило.

Некоторые трудности, окружающие космологию, проистекают из комбинированного подхода, при котором на одних уровнях используется теория относительности, а на других квантовая механика, однако тот факт, что эти теории противоречат друг другу, остается без внимания. Теоретики неохотно расстаются с привычными инструментами, даже если эти инструменты выглядят неработоспособными. Однако вопрос о форме Вселенной требует настоящего объединения этих выдающихся физических теорий. Что возвращает нас к поискам единой теории поля, или Теории всего, которой Эйнштейн посвятил немало лет умственного труда так и не достигнув цели. Теория относительности и квантовая механика требуют некой модификации, которая позволит создать логически непротиворечивую теорию, согласующуюся с каждой из них в соответствующей предметной области.