Adalah soalan yang wajar untuk bertanya-tanya apakah bentuk Alam Semesta ini. Adakah ia sfera? Torus? Adakah terbuka atau tertutup, atau rata? Dan apa maksudnya semua itu?
Alam semesta. Berkat undang-undang fizikal intrinsiknya, pemalar sifat semula jadi yang diketahui, dan bola api logam berat yang dikenali sebagai supernova, kita adalah makhluk kecil yang berpegang teguh pada bola batu yang berputar di sudut ruang dan waktu yang jauh.
Bukankah agak kurang ajar tidak tahu banyak tentang Alam Semesta itu sendiri? Sebagai contoh, jika kita dapat melihatnya dari luar, apa yang akan kita lihat? Kegelapan yang besar? Laut buih? Dunia salji? Labirin tikus? Sebiji guli di tangan makhluk asing dimensi lebih besar atau sampul album prog rock lain?
Ternyata, jawapannya lebih mudah dan pelik daripada semua pilihan tersebut. Seperti apa rupa Alam Semesta ini adalah soalan yang kita sangka sebagai spesies dan terdiri daripada semua jenis omong kosong.
Teks Hindu menggambarkan Alam Semesta sebagai telur kosmik, Jain percaya ia berbentuk manusia. The Greek Stoics melihat Alam Semesta sebagai pulau tunggal yang mengambang dalam kekosongan yang tidak terhingga, sementara Aristoteles percaya bahawa ia terdiri daripada rangkaian bola sepusat yang terbatas, atau mungkin itu hanyalah "penyu sepanjang jalan".
Terima kasih kepada genius matematik Einstein, ahli kosmologi sebenarnya dapat menguji kesahihan pelbagai model yang menggambarkan bentuk, kura-kura, labirin dan lain-lain Alam Semesta.
Terdapat tiga rasa utama yang dipertimbangkan oleh saintis: melengkung positif, melengkung negatif, dan rata. Kami tahu ia wujud sekurang-kurangnya empat dimensi, jadi salah satu bentuk yang akan kami jelaskan bersempadan dengan geometri kegilaan Lovecraftian, jadi aktifkan sempoa kegilaan anda. Ya! Ya! Cthulhu ftagen.
Alam Semesta yang melengkung positif akan kelihatan seperti sfera empat dimensi. Jenis Alam Semesta ini akan terbatas di ruang angkasa, tetapi tanpa kelebihan. Sebenarnya, dua zarah jauh yang bergerak dalam dua garis lurus sebenarnya akan bersilang sebelum berakhir kembali di tempat mereka bermula.
Anda boleh mencuba ini di rumah. Ambil belon dan lukis garis lurus dengan tajam. Garisan anda akhirnya memenuhi titik permulaannya. Garis kedua yang bermula di seberang balon akan melakukan perkara yang sama, dan ia akan melintasi barisan pertama anda sebelum bertemu semula.
Jenis Alam Semesta ini, mudah dibayangkan dalam tiga dimensi - hanya akan timbul sekiranya kosmos mengandungi sejumlah besar tenaga.
Untuk melengkung positif, atau ditutup, Alam Semesta harus berhenti berkembang - sesuatu yang hanya akan berlaku sekiranya kosmos menampung tenaga yang cukup untuk memberikan graviti sebagai kelebihan utama. Pemerhatian kosmologi yang ada menunjukkan bahawa Alam Semesta harus berkembang selamanya. Jadi, buat masa ini, kami membuang senario yang mudah dibayangkan.
Alam Semesta yang melengkung negatif akan kelihatan seperti pelana empat dimensi. Buka, tanpa batasan dalam ruang atau masa. Ia akan mengandungi terlalu sedikit tenaga untuk berhenti mengembang.
Di sini dua zarah yang bergerak di jalan lurus tidak akan pernah bertemu. Sebenarnya, mereka akan terus menyimpang, semakin jauh antara satu sama lain seiring berjalannya waktu yang tidak terhingga.
Sekiranya Alam Semesta didapati mengandungi jumlah tenaga kritis Goldilocks yang spesifik, bergerak berbahaya di antara yang paling ekstrem, pengembangannya akan berhenti setelah waktu yang tidak terbatas,
Alam Semesta jenis ini dipanggil Alam Semesta yang rata. Zarah-zarah dalam kosmos rata terus berada di jalan yang rapi dalam jalur lurus yang selari, tidak pernah bertemu, tetapi tidak juga menyimpang.
Sfera, pelana, satah rata. Gambar itu mudah dilihat. Terdapat juga pilihan lain - seperti bola sepak, donat, atau sangkakala.
Sebiji bola sepak akan menyerupai Alam Semesta Sfera, tetapi bola dengan tanda tangan yang sangat khusus - semacam ruang cermin yang dicetak pada latar gelombang mikro kosmik.
Donat secara teknikal adalah Alam Semesta yang rata, tetapi yang disambungkan di beberapa tempat. Beberapa saintis percaya bahawa tempat panas dan sejuk yang besar di CMB sebenarnya boleh menjadi bukti topologi lazat seperti ini.
Terakhir, kita datang ke sangkakala. Ini adalah cara lain untuk menggambarkan kosmos yang melengkung negatif: seperti pelana yang melengkung menjadi tiub panjang, dengan satu hujung yang sangat berkobar dan satu hujung yang sangat sempit. Seseorang di hujung yang sempit akan mendapati kosmos mereka begitu sempit, ia hanya mempunyai dua dimensi. Sementara itu, orang lain yang berkobar hanya dapat melakukan perjalanan sejauh ini sebelum mereka mendapati diri mereka berpusing dan terbang dengan cara yang tidak dapat dijelaskan.
Jadi yang mana? Adakah Alam Semesta kita berwarna oren atau bagel? Adakah Pringles? Sepotong keju? Tembaga atau kayu angin? Para saintis belum menolak cadangan yang lebih aneh, melengkung negatif, seperti pelana atau sangkakala.
Pembenci akan berpendapat bahawa kita tidak akan pernah mengetahui bentuk sebenar Alam Semesta kita. Orang-orang itu tidak menyenangkan, dan hanya penyekat. Serius, biarkan kami membantu anda mendapatkan rakan yang lebih baik.
Berdasarkan data Planck terbaru, yang dikeluarkan pada bulan Februari 2015, Universe kami kemungkinan besar… Flat. Tak terbatas, tidak melengkung walaupun sedikit, dengan jumlah tenaga kritikal yang tepat yang dibekalkan oleh bahan gelap dan tenaga gelap.
Saya tahu ini sedikit membingungkan, dan berliku-liku hingga ke batas waktu tidur siang, tetapi inilah yang saya harap anda akan membuang semua ini.
Sungguh mengagumkan bahawa bukan sahaja kita dapat meneka rupa alam semesta kita yang luar biasa, tetapi ada juga orang pintar yang bekerja tanpa lelah untuk membantu kita mengetahuinya. Ini adalah salah satu perkara yang membuat saya paling gembira apabila bercakap setiap minggu mengenai ruang dan astronomi. Saya tidak sabar untuk melihat apa yang seterusnya.
Jadi apa pendapat anda? Adakah Universe yang rata terlalu membosankan untuk selera anda? Apa bentuk yang anda mahukan Alam Semesta, dengan pelbagai pilihan?
Terima kasih kerana menonton! Jangan sekali-kali ketinggalan episod dengan mengklik melanggan.
Komuniti Patreon kami adalah sebab pertunjukan ini berlaku. Kami ingin mengucapkan terima kasih kepada Fred Manzella, Todd Sanders, dan anggota yang lain yang menyokong kami dalam membuat ruang dan kandungan astronomi yang hebat. Ahli mendapat akses awal ke episod, tambahan, peraduan, dan shenanigans lain dengan Jay, saya dan anggota pasukan yang lain.
Ingin mengambil tindakan? Tekan di sini.
Podcast (audio): Muat turun (Tempoh: 6:29 - 5.9MB)
Langgan: Podcast Apple | Android | RSS
Podcast (video): Muat turun (Tempoh: 6:52 - 81.2MB)
Langgan: Podcast Apple | Android | RSS
