Vienas netikėčiausių XXI amžiaus kosmologijos atradimų yra tai, jog visata geometriškai plokščia. Tokia žinia – verčianti stebėtis, mat reikia turėti galvoje, kad prieš mėnesį fizikos Nobelio premija atiteko trims astronomams, nustačiusiems, jog Visata plečiasi spartėjančiai.

Nors visai įmanoma, kad plokštumas tėra spartėjančio plėtimosi pasekmė, vis dėlto (bent jau kol kas) 100 procentų to teigti negalima.

Kaip visada, mums teks sugrįžti prie Einšteino. Šio žymiausio visų laikų fiziko sugalvotos lygtys leidžia modeliuoti visatos geometriją. Kadangi genialusis mokslininkas jas suformulavo beveik prieš 100 metų, kosmologijos specialistai turėjo daugybę laiko gauti visą krūvą šio uždavinio sprendinių. Kai kurie iš jų yra vadinami Fridmano lygtimis – pastarosios leidžia apskaičiuoti Visatos formą ir galimą evoliuciją. Paprastai išskiriami trys scenarijai:

Įvairūs visatos evoliucijos scenarijai: didelio tankio visata susitrauktų į save, ribinio tankio visata liktų statiška, o mažas tankis skatintų nuolatinį visatos plėtimąsi. Na, ir galiausiai dar vienas scenarijus - visata savaime lieka plokščia vykstant spartėjančiam jos plėtimuisi, nes ji tiesiog taip elgiasi. ©NASA

• uždaroji visata – ji būtų tokia tanki, kad jos edvėlaikio geometriją tektų vaizduoti hipersfera. Tokia visata savo gyvavimą pabaigtų kolapsu, kuris vadinamas Didžiuoju griuvimu (angl. Big Crunch);

• atviroji visata – jos mažas tankis nulemtų vadinamąją balno pavidalo erdvėlaikio geometriją. Tokio darinio lemtis – amžinas plėstimasis;

• plokščioji visata – nors jos tankis būtų „kaip tik tinkamas“, likimas – neaiškus.

Fridmano lygtys buvo plačiai taikomos XX amžiaus kosmologijoje, bandant nustatyti galimą visatos likimą. Tik nedaugelis tikėjo, jog plokščiasis scenarijus gali atitikti realybę, kadangi buvo manoma, kad visata plokščiąją pavidalą įgaus labai trumpam laiko tarpui – prieš pereinant į atvirąją (arba uždarąją) būseną, – nes Visatos plėtimasis (arba traukimasis) pakeistų jos tankį.

Galvota, jog materijos tankis yra geometrijos įminimo raktas. Visatos medžiagos tankio įvertinimas parodė, kad vienam kubiniam metrui tenka apie 0.2 atomo, kai tuo tarpu Fridmano lygtys rodė 5 atomus kubiniame metre – minimalus tankis, kad Visatos erdvėlaikio pavidalas būtų plokščias. Kadangi galėjome aptikti vos 4 procentus reikiamo minimalaus tankio, teko daryti išvadą, jog greičiausiai gyvename atvirojoje Visatoje. Laimei, buvo atrasta būdų, kaip Visatos geometriją išmatuoti tiesiogiai.

Tai galima padaryti nagrinėjant kosminės foninės spinduliuotės pėdsakus, tiksliau, matuojant tariamai suformuoto trikampio kampų sumą. Jeigu mes gyvename plokščiojoje (euklidinėje) visatoje, tuomet trikampio kampų suma bus 180 laipsnių. Jeigu esame uždarojoje arba atvirojoje visatoje, tada trikampio kampų suma atitinkamai duos daugiau nei 180 arba mažiau nei 180 laipsnių.

Šis atradimas, jog visata yra iš tikrųjų plokščia, buvo padarytas amžių sandūroje – panašiu laiku, kai paskelbti 1998 metų matavimai, atskleidę spartėjantį plėtimosi pobūdį. Taigi, visatos plokštumas ir skaičiavimai, rodantys, jog egzistuoja vos 4 procentai (0.2 atomo kubiniame metre) materijos tankio, reikalingo, kad Visata būtų plokščia, verčia įsivesti tamsiosios medžiagos sąvoką. Tačiau iš tikrųjų nei matomosios, nei tamsiosios medžiagos nepakanka, kad būtų galima suprasti, kaip spartėjančiai besiplėsdama Visata sugeba išlaikyti minimalų savo tankį. Taip mes reikalingą skirtumą priskiriame tamsiajai energijai – nors net nenutuokiame, kas tai yra.

Galima visatos struktūra pagal sudėtį ©NASA

Tokia maža įprastinės medžiagos įtaka mūsų visatos geometrijai nori nenori iškelia klausimą, ar Fridmano lygtys yra vis dar tinkamos moderniajai kosmologijai. Dabar mokslininkų susidomėjimą patraukė vadinamoji de Siterio visata – dar vienas Einšteino lygčių sprendinys, kuris Visatą modeliuoja be materijos. Jos plėtimąsi ir evoliuciją įtakoja tiktai kosmologinė konstanta.

De Siterio visatą, bent jau teoriškai, galima išplėsti spartėjančiai taip, kad ši liktų erdviškai plokščia – visai kaip mūsiškė vsata. Tai leidžia manyti, kad visatos savaime lieka plokščios vykstant spartėjančiam jų plėtimuisi, nes jos tiesiog taip elgiasi. Jose esanti materija turi labai mažą įtaką neįtikėtinai ilgai trunkančiai evoliucijai arba milžiniško masto geometrijai.

Tačiau, kas gali pasakyti, kokia yra galutinė tiesa? Mes ir tiesiogiai, ir netiesiogiai kapstomės po tamsiąją jos pusę.