Na pierwszy rzut oka świat wokół nas wydaje się płaski. To złudzenie sprawia, że od wieków ludzie używają map do nawigacji i planowania podróży. Jednak dziś wiemy, że żyjemy na powierzchni ogromnej kuli – Ziemi. Podobne pytania można zadać o Wszechświat. Czy rzeczywiście jest nieskończoną, trójwymiarową przestrzenią? A może ma bardziej skomplikowany kształt?
Podobnie jak Ziemia, która w rzeczywistości nie jest płaska, ale kulista, Wszechświat również może mieć określoną strukturę geometryczną. W modelach kosmologicznych bierze się pod uwagę różne kształty – od nieskończonej płaskiej przestrzeni po zamknięte figury przypominające torus (pączek z dziurką) lub inne egzotyczne struktury.
Naukowcy, badając promieniowanie reliktowe – pozostałość po Wielkim Wybuchu – próbują znaleźć dowody na określony kształt Wszechświata. Jeśli jego struktura byłaby zamknięta, podróżując w określonym kierunku, moglibyśmy wrócić do punktu wyjścia, tak jak na powierzchni Ziemi.
Oprócz trzech klasycznych wymiarów przestrzeni (długość, szerokość, wysokość), w fizyce uwzględnia się jeszcze jeden – czas. To czwarty wymiar, który razem z pozostałymi tworzy czasoprzestrzeń. Współczesne teorie sugerują jednak, że może istnieć jeszcze więcej wymiarów.
Teoria strun zakłada, że Wszechświat składa się nie z czterech, ale z dziesięciu, a nawet jedenastu wymiarów. Choć na co dzień nie jesteśmy w stanie ich dostrzec, mogą one mieć kluczowe znaczenie w fizyce kwantowej i wyjaśniać wiele zagadek Wszechświata.
Matematyka węzłów to dziedzina topologii badająca, jak struktury przestrzenne mogą się splatać i układać w różnych wymiarach. Na pierwszy rzut oka węzły to proste pętle, ale ich analiza ujawnia zaskakującą złożoność.
Węzły mają szerokie zastosowanie w nauce – od biologii (gdzie pomagają w badaniu struktury DNA) po fizykę teoretyczną (gdzie są kluczowe w teorii strun). Ich badanie może również pomóc w zrozumieniu struktury Wszechświata i jego możliwego kształtu.
Topologia geometryczna to dziedzina pełna tajemnic. Pytania o kształt Wszechświata, jego wielowymiarową strukturę i zależności między wymiarami wciąż pozostają otwarte. Choć dla wielu może wydawać się abstrakcyjna, jej wpływ na współczesną naukę jest nieoceniony.
Zrozumienie topologii może nie tylko pomóc nam w zrozumieniu Wszechświata, ale także w rozwiązywaniu problemów w fizyce, inżynierii i biologii. Może się więc okazać, że odpowiedź na pytanie o kształt Wszechświata kryje się właśnie w matematyce węzłów.
Źródło: Science Alert
