Μεταξύ των πολλών μυστηρίων του σύμπαντος υπάρχει ένα που είναι παραπλανητικά απλό και όμως χτυπά στην καρδιά της άγνοιας μας για τον κόσμο: ποιο είναι το σχήμα του σύμπαντος;
Έτσι, προς το παρόν, έχουμε την καλύτερη εικασία: Το σύμπαν, από όσο μπορούμε να πούμε, είναι 3-διαστάσεων επίπεδο. Τώρα, αυτό δεν σημαίνει ότι ζούμε στη Flatlandia ή ότι κατά κάποιον τρόπο η Γη είναι επίπεδη (πραγματικά δεν είναι). Πρόκειται για τη γεωμετρία του σύμπαντος και το επίπεδο σύμπαν έχει μια πολύ απλή γεωμετρία , κάτι που ίσως συναντήσατε στα μαθήματα μαθηματικών στο σχολείο: δύο παράλληλες γραμμές σε αυτό το σύμπαν δεν θα συναντηθούν ποτέ και το άθροισμα των εσωτερικών γωνιών ενός τριγώνου είναι πάντα 180 μοίρες.
Η γεωμετρία του σύμπαντος εκτιμάται από τις ιδιότητες των διαφόρων συστατικών: ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, κανονική ύλη, σκοτεινή ύλη και σκοτεινή ενέργεια. Εάν το άθροισμα όλων στην πυκνότητα αυτών ταιριάζει με έναν ακριβή αριθμό, που ονομάζεται «κρίσιμη πυκνότητα», το σύμπαν είναι επίπεδο. Μια τιμή χαμηλότερη ή υψηλότερη παράγει πολύ διαφορετικές γεωμετρίες, όπως μπορείτε να δείτε παρακάτω.
Εάν η πυκνότητα του σύμπαντος είναι μικρότερη από την κρίσιμη πυκνότητα, τότε το σχήμα του σύμπαντος είναι παρόμοιο με μια σέλα ή μια προεξοχή (εάν το σύμπαν ήταν 2-διαστάσεων). Σε αυτό το σύμπαν, δύο παράλληλες γραμμές δεν συναντώνται ποτέ, αλλά αναπτύσσονται όλο και πιο μακριά. Αυτό είναι γνωστό ως «ανοιχτό σύμπαν».
Στην άλλη πλευρά της κρίσιμης πυκνότητας, υπάρχει το «κλειστό σύμπαν». Το σύμπαν σε αυτήν την περίπτωση έχει μια γεωμετρία που έχει 2D ισοδύναμο με την επιφάνεια μιας σφαίρας. Αυτό δεν σημαίνει ότι το σύμπαν είναι μια μεγάλη μπάλα, αυτοί είναι απλώς τρόποι για να κατανοήσουμε την πολυπλοκότητα της τετραδιάστατης γεωμετρίας χρησιμοποιώντας κάτι που γνωρίζουμε.
Σε ένα κλειστό σύμπαν, οι παράλληλες γραμμές συναντώνται δύο φορές. Αυτό μπορεί να φαίνεται εντελώς λάθος, αλλά είναι εύκολο να το φανταστείτε. Απλώς φανταστείτε τους μεσημβρινούς, τις γραμμές που παρέχουν το γεωγραφικό μήκος μιας θέσης στη Γη. Αυτές οι γραμμές είναι όλες παράλληλες μεταξύ τους στον ισημερινό. Αλλά θα συγκλίνουν στο Βόρειο και Νότιο Πόλο.
Λοιπόν, από πού προέρχεται η καλύτερη εικασία; Οι παρατηρήσεις των συστατικών του σύμπαντος μας λένε ότι είναι πολύ κοντά στην κρίσιμη πυκνότητα, πολύ κοντά στο να είναι επίπεδη , με την αβεβαιότητα να βρίσκεται στην κλειστή περιοχή του κόσμου. Ενώ η γεωμετρία είναι απλή (r), υπάρχουν πολλά φυσικά προβλήματα για την επίλυση αυτού
Πρώτα απ 'όλα, ακόμα δεν γνωρίζουμε τι είναι η σκοτεινή ύλη και η σκοτεινή ενέργεια , που μπορεί να επηρεάσουν τη γεωμετρία του σύμπαντος. Ακόμα κι αν το αγνοήσουμε, υπάρχουν περισσότερα ζητήματα που πρέπει να λυθούν. Για το σύμπαν να έχει πυκνότητα πολύ κοντά στην κρίσιμη πυκνότητα σήμερα, αυτό σημαίνει ότι έπρεπε να είναι ακριβώς η κρίσιμη πυκνότητα κατά τη διάρκεια του Big Bang. Ωστόσο, δεν υπάρχει λόγος να συμβαίνει αυτό.
Υπάρχουν σενάρια που επιλύουν αυτό και άλλα προβλήματα, όπως ο κοσμικός πληθωρισμός, αλλά δεν έχουν ακόμη επιβεβαιωθεί πειραματικά. Το μέγεθος του σύμπαντος, αν είναι άπειρο ή όχι, εξαρτάται από το σχήμα του σύμπαντος (μεταξύ άλλων παραγόντων). Αλλά αυτό, όπως λένε, είναι μια άλλη ιστορία.