شکل جهان Shape of the universe

وقتی از «شکل جهان» حرف می‌زنیم، منظور شکل ظاهری مثل یک توپ یا دیسک نیست. منظور هندسهٔ خود فضا در مقیاس‌های بسیار بزرگ است: آیا فضا تخت است، مثل صفحه، یا مثل سطح کره خمیده؟ پاسخ به چگالی کل مادهٔ جهان و نسبیت عام بستگی دارد.

سه شکل ممکن برای جهان

بر پایهٔ معادلات نسبیت عام سه هندسهٔ ساده ممکن است:

• بسته (خمیدگی مثبت): مثل سطح یک کره. اگر مسیری مستقیم را ادامه دهید، سرانجام به جای اولتان برمی‌گردید و مجموع زاویه‌های مثلث از ۱۸۰ درجه بیشتر است.
• باز (خمیدگی منفی): مثل سطح زین اسب. مجموع زاویه‌های مثلث کم‌تر از ۱۸۰ درجه است.
• تخت: هندسهٔ معمولی اقلیدس، با مجموع زاویه‌ها دقیقاً ۱۸۰ درجه.

کدام یک درست است، به چگالی کل جهان بستگی دارد: چگالی بیشتر از مقدار «بحرانی» به جهان بسته، کم‌تر به جهان باز و برابر با آن به جهان تخت می‌انجامد.

اندازه‌گیری‌ها چه می‌گویند؟

بهترین سرنخ از تابش زمینهٔ کیهانی به دست می‌آید. لکه‌های سرد و گرم آن اندازهٔ فیزیکی معلومی دارند. اگر فضا خمیده بود، این لکه‌ها از زمین بزرگ‌تر یا کوچک‌تر دیده می‌شدند. ماهواره‌های WMAP و پلانک نشان دادند اندازهٔ لکه‌ها با فضای تخت جور است و مقدار خمیدگی در حدود چند دهم درصد از صفر قابل تشخیص نیست. در مدل استاندارد کیهان‌شناسی هم جهان تخت فرض می‌شود.

آیا جهان واقعاً تخت است؟

تخت بودن دقیق نیست، چون ما فقط جهان قابل مشاهده را می‌بینیم. اگر جهان خیلی بزرگ‌تر باشد، حتی یک کرهٔ بسیار بزرگ هم در بخش دیدنی‌اش تخت به نظر می‌رسد، همان‌طور که سطح زمین در محلهٔ ما تخت دیده می‌شود. تورم کیهانی هم توضیح می‌دهد چرا جهان باید این‌قدر به تخت نزدیک باشد. دربارهٔ اینکه جهان کران دارد یا نه، اندازهٔ جهان را بخوانید.

پرسش‌های رایج

### شکل جهان چیست؟
بر پایهٔ رصدها، فضای جهان در مقیاس بزرگ بسیار نزدیک به تخت است، یعنی هندسهٔ آن اقلیدسی به نظر می‌رسد.

### جهان تخت یعنی چه؟
یعنی خطوط موازی هرگز به هم نمی‌رسند و مجموع زاویه‌های هر مثلث ۱۸۰ درجه است. این به شکل «صفحه‌ای» جهان ربط ندارد و فقط به خمیدگی فضا مربوط است.

### آیا جهان مثل یک کره بسته است؟
شواهد کنونی از جهان بسته پشتیبانی نمی‌کنند، هرچند خمیدگی بسیار کم مثبت را کاملاً رد نکرده‌اند.

### چرا شکل جهان را نمی‌توانیم دقیق بدانیم؟
چون فقط بخشی از جهان، یعنی جهان قابل مشاهده، در دسترس ماست و شکل کلی ممکن است فراتر از آن متفاوت باشد.