Об этом пишет издание ScienceDaily.

Космическое микроволновое фоновое излучение (или CMB) позволяет проверять геометрию Вселенной. Это остаточное излучение ранней Вселенной, возникшее после того, как вещество достаточно остыло и свет смог свободно распространяться.

В этом излучении присутствуют небольшие температурные колебания. Ученые могут рассчитать, как должны выглядеть эти структуры при различной геометрии пространства. Если бы Вселенная обладала значительной кривизной, свет менял бы свою траекторию на пути к Земле, а размеры этих участков на небе отличались бы от ожидаемых.

Наблюдения показывают, что они имеют примерно такой масштаб, который предполагает плоское пространство. Именно поэтому современные измерения указывают на геометрически плоскую Вселенную.

Однако «плоский» не означает автоматически «бесконечный».

Представить это можно на примере Земли. Если измерять небольшой участок её поверхности, он будет казаться плоским. Но на значительно больших расстояниях становится заметной кривизна планеты.

Точно так же видимая часть Вселенной может быть лишь небольшим участком гораздо более обширного пространства. Его кривизна может проявляться лишь в масштабах, которые человечество пока не способно наблюдать.

Есть и другой вариант. Пространство может оставаться локально плоским, но при этом замыкаться само на себя. Для наглядности это можно сравнить с листом бумаги, свернутым в цилиндр. Поверхность остается плоской с точки зрения локальной геометрии, но одно из направлений становится замкнутым.

Здесь проявляется различие между геометрией и топологией. Геометрия описывает, в частности, кривизну пространства, а топология определяет, как различные его части могут быть соединены между собой.

Математики описали 17 топологий, которые могут обладать плоской геометрией. То есть теоретически Вселенная может быть плоской, но при этом конечной и замкнутой.

Астрономы уже искали признаки такого устройства. В частности, они проверяли, не повторяются ли одни и те же структуры в космическом микроволновом фоне, а также не могут ли одни и те же галактики появляться в разных частях неба из-за замкнутости пространства.

Убедительных доказательств этого пока не найдено. Судя по имеющимся данным наблюдений, Вселенная выглядит не только геометрически плоской, но и не имеющей признаков замкнутой топологии.

Впрочем, существует фундаментальное ограничение: мы можем исследовать лишь наблюдаемую Вселенную. Если её истинная структура имеет масштаб, превышающий доступную нам область, обнаружить её может оказаться невозможно.

Поэтому современные данные не дают окончательного ответа на вопрос о том, является ли вся Вселенная бесконечной. Она может быть бесконечной, конечной, но не имеющей границ, обладать кривизной на сверхбольших масштабах или быть замкнутой иным образом. Теоретические модели также допускают гораздо более сложные сценарии, в частности существование других областей космоса за пределами области, доступной нашему наблюдению.