Paul Sutter je astrofyzik na Ohio State University a hlavní vědec v cosi Science Center. Sutter je také hostitelem podcastů Ask a Spaceman a RealSpace, a série YouTube Space In Your Face.

všichni víme, že vesmír se rozpíná, že? No, pokud jste si toho nebyli vědomi, teď jste. Žijeme v rozšiřujícím se vesmíru: každá galaxie odlétá od každé jiné galaxie. To přirozeně vede ke společné otázce: Pokud se vesmír rozpíná, do čeho se rozpíná? Více vesmíru? Nic? Něco připomínající mlhavou mlhu? Kde je okraj naší kosmické mýdlové bubliny?

No, náš vesmír má výhodu-to znamená, že pokud „naším vesmírem“ myslíte pozorovatelný vesmír. Rychlost světla je právě to — rychlosti — a vesmír byl jen asi tak dlouho (asi 13.77 miliard let), což znamená pouze tolik, že vesmír má být na nás zjevena prostřednictvím světla, které má cestoval tyto obrovské kosmické vzdálenosti. A co je mimo náš pozorovatelný limit? To je snadné: Je to jen další věci, jako galaxie a černé díry a nové, fantastické odrůdy sýra. Je to pro nás navždy nedosažitelné, tak určitě – ale stále je to tam.

z našeho pohledu to vypadá, že jsme ve středu všeho a každá galaxie od nás odlétá. Takže, přirozeně, vede k“ Musí existovat okraj “ linie uvažování. Ale řekněme, že jste skočil k Andromedě, naší nejbližší galaktické sousedce. Z tohoto nového úhlu pohledu to stále vypadá, že jste ve středu vesmíru a všechno odlétá od vás. Teď se opravdu zblázníme a předstíráme, že vás můžeme teleportovat do nejvzdálenější pozorovatelné galaxie, na vzdáleném okraji našeho pozorovacího dosahu. Hádej co? Jo, z vaší pozice to vypadá, že jste ve středu vesmíru, a každá galaxie-včetně vzdálené Mléčné dráhy — od vás závodí.

to je to, co máme na mysli, když říkáme “ vesmír se rozšiřuje.“Každá galaxie ustupuje z každé jiné galaxie (s několika drobnými výjimkami z místních fúzí, ale to je předmětem jiného článku).

ale musí tu být limit, že? Není to tak, že vesmír je nekonečný, že? Že?

No, pravděpodobně ne. I když je velmi, velmi, velmi velký, vesmír není pravděpodobně nekonečně velký.

ale stále nepotřebuje okraj.

přemýšlejte znovu o skákání z galaxie do galaxie. Z Mléčné dráhy vypadá Vesmír jako obrovská mýdlová bublina rostoucí ve velikosti, s námi uprostřed. Ale z jiné galaxie vypadá tato univerzální bublina jinak, protože ve „středu“ bubliny je jiná galaxie.. To, co bychom mohli být v pokušení nazvat „vnitřkem“ nebo „okrajem“ našeho vesmíru, nemá z nové perspektivy smysl. A to platí pro každou galaxii.

řeknu to znovu: „rozšiřující se vesmír“ znamená, že každá galaxie se pohybuje dál od každé jiné galaxie. To je ono! Žádná hrana. Žádná bublina. Není do čeho expandovat. Matematika je jednoduchá: vesmír se časem zvětšuje. A to je vše.

udělejme krok zpět. Každý zná ty běžné analogie používané k popisu rozšiřujícího se vesmíru: galaxie jsou jako mravenci plazící se kolem na plážovém míči. Všichni jsme rozinky v bochníku chleba. A-oh! – plážový míč se nafoukne! Ano! Bochník chleba stoupá v troubě! Prostor se rozšiřuje a galaxie jsou neseny spolu s ním! Vidíš? Klídek!

tyto analogie se jistě dostanou přes důležitý bod: galaxie nelétají, nestřílejí ani netančí od sebe. Je to prostor pod nimi, který dělá veškerou práci na expanzi; galaxie jsou právě na cestě kosmickým kobercem.

ale tyto analogie také nesou fatální chybu. Můžeme si snadno představit, že na nafukovací plážový míč nebo rostoucí bochník chleba, a okamžitě jsme si, že z nich jako rozšíření do něčeho: prázdný vzduch. Plážový míč má kůži. Bochník má lahodnou, křupavou kůru. Mají hrany a do něčeho se stěhují.

naše mysl na nás hrála trik a podvádí nás, abychom byli plně ohromeni tím, co se děje.

když použijeme analogii Ants-on-a-beach-ball, první věc, kterou lidé říkají, je: „proč mravenci?“Nevím; vypořádat se s tím. A druhá věc, kterou lidé říkají, je: „Oh, střed vesmíru je přímo tady, uprostřed míče.“V tu chvíli musím skočit s omezeními analogie:celý náš vesmír je povrch plážového míče. A povrch míče nemá střed. Stejně jako povrch země nemá střed. Mohli jsme udělat Poláky, kam se nám zlíbí.

nafukovací míč modelu, celý náš vesmír je dvou-dimenzionální povrch, plný idiot mravenci se snaží plazit směrem k sobě, ale nedaří se to, protože nějaký blbec pořád nafukuje. OK, fajn, to je fuk. Tento modelový vesmír je dvourozměrný, ale v oku naší mysli si okamžitě myslíme, že se rozšiřuje do třetí dimenze-dimenze, ke které mravenci nemají přístup, protože nemohou skákat. Ale tento další rozměr poskytuje“ místo “ pro povrch míče, do kterého se může rozšířit.

ale náš skutečný vesmír je trojrozměrný. Zatímco teorie strun naznačuje, že by mohly existovat další dimenze, všechny jsou supertiny, takže se nepočítají. Existuje tedy čtvrtá další dimenze, která poskytuje“ věci“, do kterých se náš vesmír může rozšířit?

možná, možná ne. Tady je věc: Matematika by mohla podpořit čtvrtou dimenzi, do které by se náš 3D vesmír mohl rozšířit. A určitě bychom měli „hranu“ v této další dimenzi, stejně jako můžete ukázat na „hranu“ povrchu 2D plážové koule.

ale nemusí.

k obtočení našeho vesmíru nepotřebujeme čtvrtou dimenzi. Máme úplný a konzistentní matematický popis expanze vesmíru pomocí pouze normálních, pracovních tří dimenzí, které známe a milujeme. To znamená, že můžeme mít rozpínající se vesmír, aniž bychom potřebovali okraj nebo věc, do které by se mohl rozšířit.

přiznám se, že mám problém zabalit hlavu kolem tohoto konceptu. Ale to je krása použití matematiky k pochopení vesmíru: můžeme vytvářet a manipulovat s koncepty, které náš mozek prostě nedokázal zvládnout sám!

Více se dozvíte poslechem epizody “ jaký má smysl mluvit o vědě?“na podcastu Ask a Spaceman, který je k dispozici na iTunes a na webu na adrese http://www.askaspaceman.com. Položte vlastní otázku, na Twitteru pomocí #AskASpaceman nebo po Sutter@PaulMattSutter a facebook.com/PaulMattSutter.

Dodržujte všechny Odborné Hlasy, problémy a debaty — a stát se součástí diskuse na Facebook, Twitter a Google+. Vyjádřené názory jsou názory autora a nemusí nutně odrážet názory vydavatele. Tento článek byl původně publikován dne Space.com.