Tvar vesmíru
O tvaru vesmíru nelze hovořit běžnými termíny, protože všechny termíny musí být termíny Einsteinovy teorie relativity. Geometrie vesmíru tedy není běžnou euklidovskou geometrií našeho každodenního života.
Podle speciální teorie relativity nelze říci, zda dvě různé události nastávají ve stejném čase, pokud jsou tyto události od sebe prostorově vzdáleny. Hovořit o "tvaru vesmíru (v určitém časovém okamžiku)" je z hlediska speciální teorie relativity naivní. Vzhledem k relativitě simultaneity nemůžeme mluvit o různých bodech v prostoru jako o "stejném bodě v čase", ani tedy o "tvaru vesmíru v určitém bodě v čase".
Astrofyzici se ptají, zda je určitý model vesmíru v souladu s tím, co je známo z pozorování a měření vesmíru. Pokud je pozorovatelný vesmír menší než celý vesmír (v některých modelech je o mnoho řádů menší nebo dokonce nekonečně malý), je pozorování omezeno na část celku.
Úvahy o tvaru vesmíru lze rozdělit na dvě části:
- lokální geometrie, která se týká zejména zakřivení vesmíru, zejména v pozorovatelném vesmíru, a
- globální geometrie, která se týká topologie vesmíru jako celku, jejíž měření nemusí být možné.
Pozorovatelný vesmír je základem pro testování jakéhokoli modelu vesmíru. Je to kulový objem (koule) se středem v pozorovateli, bez ohledu na tvar vesmíru jako celku. Každé místo ve vesmíru má svůj vlastní pozorovatelný vesmír, který se může, ale nemusí překrývat s vesmírem se středem na Zemi.
Na základě posledních měření NASA prohlásila: "Nyní víme, že vesmír je plochý s chybou pouhých 0,4 %." V rámci jednoho z modelů, modelu FLRW, je v současnosti nejpopulárnějším tvarem vesmíru, o němž se zjistilo, že odpovídá pozorovacím datům, model nekonečně plochého vesmíru. Existují i další modely, které rovněž odpovídají datům.
Vizualizace trojrozměrného pozorovatelného vesmíru o délce 93 miliard světelných let (28 miliard parseků). Měřítko je takové, že drobná zrnka představují soubory velkého počtu nadhvězdokup. Nadkupa v Panně - domov Mléčné dráhy - je vyznačena uprostřed, ale je příliš malá na to, aby byla na obrázku vidět.
Otázky a odpovědi
Otázka: Jaký je tvar vesmíru podle současných pozorování?
Odpověď: Podle nejnovějších měření NASA uvádí, že vesmír je plochý s chybou pouze 0,4 %.
Otázka: Jak ovlivňuje speciální teorie relativity naše chápání tvaru vesmíru?
Odpověď: Vzhledem k relativitě simultaneity nelze říci, zda dvě různé události nastávají ve stejném čase, pokud jsou tyto události od sebe v prostoru vzdáleny. To znamená, že nemůžeme hovořit o různých bodech v prostoru jako o bodech, které se nacházejí "ve stejném časovém okamžiku", a tedy ani o "tvaru vesmíru v určitém časovém okamžiku".
Otázka: Jaký typ geometrie používají astrofyzici, když hovoří o tvaru vesmíru?
Odpověď: Astrofyzici používají Einsteinovu teorii relativity, když diskutují a testují modely pro popis a předpovídání aspektů vesmíru. Zvažují také lokální geometrii, která se týká zejména zakřivení, a globální geometrii, která se týká topologie.
Otázka: Je každé místo ve vesmíru součástí pozorovatelného vesmíru?
Odpověď: Ano, každé místo ve vesmíru má svůj vlastní pozorovatelný vesmír, který se může, ale nemusí překrývat s vesmírem se středem na Zemi.
Otázka: Co se rozumí pod pojmem "plochý", když se mluví o modelu pro popis/předpovídání aspektů vesmíru?
Odpověď: V rámci jednoho modelu, nazývaného FLRW (Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker), se "plochý" vztahuje k nekonečně plochému modelu, který podle zjištění nejlépe odpovídá pozorovaným datům. Znamená to, že prostor se jeví jako jednolitý, ať se podíváte kamkoli, a v rámci tohoto modelu nejsou přítomny žádné křivky nebo zákruty.
Otázka: Existují kromě nekonečně plochého modelu FLRW i jiné modely, které odpovídají pozorovaným datům?
Odpověď: Ano, kromě FLRWova nekonečně plochého modelu existují i jiné modely, které odpovídají pozorovaným datům.
