Για δεκαετίες, η επιστημονική κοινότητα είχε καταλήξει σε ένα φαινομενικά ασφαλές συμπέρασμα: το σύμπαν είναι επίπεδο και άπειρο. Μια νέα ανάλυση από τη διεθνή ομάδα COMPACT έρχεται να ανατρέψει αυτή τη βεβαιότητα, αποκαλύπτοντας ότι τα δεδομένα που χρησιμοποιούσαμε ήταν λιγότερο αξιόπιστα από όσο πιστεύαμε. Το σχήμα του σύμπαντος παραμένει άγνωστο — και οι πιθανότητες είναι πολύ περισσότερες από όσες φανταζόμασταν.
Υπάρχουν ερωτήσεις που η επιστήμη τις θεωρεί λυμένες — μέχρι που κάποιος αποφασίσει να ξαναελέγξει τη δουλειά. Το σχήμα του σύμπαντος ήταν μια τέτοια ερώτηση. Για δεκαετίες, τα δεδομένα έδειχναν ότι ζούμε σε ένα επίπεδο, άπειρο σύμπαν — σαν ένα τεράστιο φύλλο χαρτί που εκτείνεται προς όλες τις κατευθύνσεις χωρίς τέλος. Το συμπέρασμα φαινόταν στέρεο. Κανείς δεν είχε ιδιαίτερο λόγο να το αμφισβητήσει. Αυτό, όπως αποδεικνύεται, ήταν το πρόβλημα.
Η νέα ανάλυση προέρχεται από μια διεθνή ομάδα κοσμολόγων που ονομάζεται COMPACT. Το αντικείμενό τους είναι η τοπολογία του σύμπαντος — δηλαδή όχι απλώς η γεωμετρία του χώρου, αλλά ο τρόπος με τον οποίο αυτός ο χώρος είναι «ραμμένος» μεταξύ του. Η διαφορά είναι κρίσιμη: ένα επίπεδο σύμπαν μπορεί να είναι άπειρο, αλλά μπορεί επίσης να «τυλίγεται» πάνω στον εαυτό του σαν ντόνατ ή κύλινδρος. Η γεωμετρία και η τοπολογία είναι δύο διαφορετικά πράγματα — και η γενική θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν, παρά τις τεράστιες επιτυχίες της, δεν μας λέει τίποτα για το δεύτερο.
Το βασικό εργαλείο για τη μελέτη της τοπολογίας ήταν μέχρι τώρα η Κοσμική Μικροκυματική Ακτινοβολία (CMB) — το «απολίθωμα φωτός» από 380.000 χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, που έχει χαρτογραφηθεί με εξαιρετική ακρίβεια από το διαστημικό τηλεσκόπιο Planck της ESA. Αν το σύμπαν τυλίγεται πάνω στον εαυτό του, θα έπρεπε να βλέπουμε ζεύγη ταυτόσημων κύκλων στον ουρανό της CMB — σαν να κοιτάμε την ίδια περιοχή του διαστήματος από δύο διαφορετικές γωνίες. Αυτοί οι κύκλοι δεν βρέθηκαν ποτέ. Και έτσι η επιστημονική κοινότητα κατέληξε: αν υπάρχουν βρόχοι στο σύμπαν, είναι τόσο μεγάλοι που ξεπερνούν τα όρια του παρατηρήσιμου σύμπαντος. Άρα, για κάθε πρακτικό σκοπό, δεν υπάρχουν.
Η COMPACT αποφάσισε να ελέγξει αυτή τη λογική από την αρχή. Και βρήκε ένα θεμελιώδες σφάλμα. Η παλιά συλλογιστική υπέθετε ότι ένας βρόχος στο διάστημα θα «τεμνόταν» αναγκαστικά με τη γραμμή παρατήρησής μας, αν ήταν αρκετά μικρός. Αλλά αυτό δεν ισχύει. Ένας βρόχος μπορεί να διατρέχει τον χώρο σε μια κατεύθυνση που αποφεύγει εντελώς τον παρατηρητή — σαν να ψάχνεις έναν καθρέφτη μπροστά σου, ενώ αυτός είναι γυρισμένος αλλού. Το αποτέλεσμα: το ελάχιστο μέγεθος βρόχου που θα μπορούσαμε να ανιχνεύσουμε είναι δύο έως έξι φορές μικρότερο από αυτό που θεωρούσαμε ως κατώτατο όριο. Με άλλα λόγια, πολλές τοπολογίες που είχαν «αποκλειστεί» από τα δεδομένα Planck είναι ξανά στο τραπέζι.
Αυτό δεν σημαίνει ότι το σύμπαν είναι σίγουρα ένα ντόνατ ή ένα Klein bottle — ένα μαθηματικό αντικείμενο που μοιάζει με μπουκάλι χωρίς εσωτερικό ή εξωτερικό. Σημαίνει ότι δεν ξέρουμε. Και ότι η βεβαιότητα με την οποία το επιστημονικό πεδίο είχε απορρίψει αυτές τις πιθανότητες ήταν αδικαιολόγητη. Για ένα επίπεδο σύμπαν υπάρχουν 18 διαφορετικές τοπολογικές δομές — κύλινδροι, τόροι, Klein bottles και άλλες — που είναι γεωμετρικά αδιάκριτες μεταξύ τους, αλλά θα άφηναν διαφορετικά ίχνη στον ουρανό της CMB.
Το ερώτημα για το σχήμα του σύμπαντος δεν είναι απλώς αισθητικό. Η απάντησή του θα επηρέαζε τις θεωρίες για την κβαντική βαρύτητα, θα άλλαζε την κατανόησή μας για το παρελθόν και το μέλλον του κόσμου, και ίσως θα μας οδηγούσε σε ερωτήσεις που δεν έχουμε καν σκεφτεί ακόμα. Προς το παρόν, ο χάρτης παραμένει ατελής — και τα δράκοντα στις άκρες του είναι περισσότερα από όσα νομίζαμε.
