Что значит «плоская Вселенная»?

Когда ученые говорят, что наша Вселенная плоская, они имеют в виду ее геометрию в космических масштабах. Вопрос формы Вселенной напрямую связан с тем, как материя и энергия распределены в пространстве, и насколько их плотность близка к так называемой критической плотности.

Три варианта геометрии Вселенной

Согласно общей теории относительности и космологическим моделям, возможны три типа кривизны пространства:

1. Закрытая Вселенная (положительная кривизна, как сфера)
   • Геометрия напоминает поверхность шара.
   • Параллельные линии в конце концов пересекаются.
   • Сумма углов треугольника больше 180°.
   • Пространство имеет конечный объем, но не имеет края.
2. Открытая Вселенная (отрицательная кривизна, как седло)
   • Геометрия похожа на гиперболическую поверхность.
   • Параллельные линии расходятся.
   • Сумма углов треугольника меньше 180°.
   • Пространство бесконечно.
3. Плоская Вселенная (нулевая кривизна, евклидова геометрия)
   • Параллельные линии всегда остаются параллельными.
   • Сумма углов треугольника равна 180°.
   • Пространство бесконечно и не имеет кривизны.

Именно этот третий вариант, по данным наблюдений космического микроволнового фона (WMAP, Planck), наиболее точно описывает нашу Вселенную. Погрешность измерений составляет меньше 1%, что указывает на то, что в среднем наша Вселенная действительно плоская.

Важное уточнение

Важно понимать, что «плоская Вселенная» не означает, что она похожа на лист бумаги формата А4. Речь идет о трехмерной плоскостности: в любом ее уголке выполняются законы евклидовой геометрии.

При этом вблизи массивных объектов (звезд, галактик, черных дыр) пространство искривляется — это локальные эффекты гравитации, предсказанные общей теорией относительности. Но если смотреть на Вселенную в целом, на огромных космических масштабах, ее средняя геометрия остается плоской.

Аналогии для понимания

Чтобы проще представить, можно использовать двумерные аналоги:

• Закрытая Вселенная похожа на поверхность Земли: идя все время прямо, вы рано или поздно вернетесь в исходную точку.
• Открытая Вселенная напоминает седло: линии, начавшиеся параллельно, будут расходиться.
• Плоская Вселенная похожа на бесконечный лист бумаги, где параллельные линии никогда не пересекутся и не разойдутся.

Эти образы условны, ведь на самом деле речь идет о трехмерном пространстве, а не о плоской поверхности.

Таблица сравнения

Таким образом, выражение «плоская Вселенная» означает, что в больших масштабах пространство ровное и не искривлено. В нем работают привычные законы геометрии: сумма углов треугольника равна 180°, а параллельные линии не пересекаются и не расходятся. Это фундаментальный результат космологии, подтвержденный современными наблюдениями.