Paul Sutter es astrofísico en la Universidad Estatal de Ohio y científico jefe en el Centro de Ciencias COSI. Sutter también es presentadora de los podcasts Ask a Spaceman y RealSpace, y de la serie de YouTube Space In Your Face.

todos sabemos que el universo se está expandiendo, ¿verdad? Bueno, si no lo sabías, ahora lo eres. Vivimos en un universo en expansión: Cada galaxia vuela lejos de cada otra galaxia. Esto conduce naturalmente a una pregunta común: Si el universo se está expandiendo, ¿en qué se está expandiendo? ¿Más universo? Nada? Algo parecido a una vaga niebla? ¿Dónde está el borde de nuestra burbuja de jabón cósmica?

Bueno, nuestro universo tiene una ventaja, es decir, si por «nuestro universo» te refieres al universo observable. La velocidad de la luz es solo eso, una velocidad, y el universo solo ha existido por un tiempo determinado (alrededor de 13,77 mil millones de años), lo que significa que solo una parte del universo nos ha sido revelada a través de la luz que ha viajado esas vastas distancias cósmicas. ¿Y qué hay fuera de nuestro límite observable? Eso es fácil: Son más cosas, como galaxias y agujeros negros y nuevas y fantásticas variedades de queso. Es para siempre inalcanzable para nosotros, claro, pero sigue ahí.

Desde nuestra perspectiva, parece que estamos en el centro de todo, y cada galaxia está volando lejos de nosotros. De modo que, naturalmente, conduce a la línea de razonamiento de «Tiene que haber un límite». Pero digamos que saltó a Andrómeda, nuestro vecino galáctico más cercano. Desde ese nuevo punto de vista, todavía parece que estás en el centro del universo y todo está volando lejos de ti. Ahora vamos a volvernos locos y fingir que podemos teletransportarte a la galaxia observable más lejana, en el extremo más lejano de nuestro alcance observacional. Adivina qué. Sí, desde tu posición, parece que estás en el centro del universo, y todas las galaxias, incluida la lejana Vía Láctea, se alejan a toda velocidad de ti.

Eso es lo que queremos decir cuando decimos » El universo se está expandiendo.»Cada galaxia se está alejando de cada otra galaxia (con algunas excepciones menores de las fusiones locales, pero ese es el tema de otro artículo).

Pero tiene que haber un límite, ¿verdad? No es como si el universo fuera infinito, ¿verdad? ¿Verdad?

Bueno, probablemente no. Aunque es muy, muy, muy grande, el universo probablemente no es infinitamente grande.

Pero todavía no necesita un borde.

Piense de nuevo en saltar de galaxia en galaxia. Desde la Vía Láctea, el universo parece una enorme burbuja de jabón creciendo en tamaño, con nosotros en el centro. Pero de otra galaxia, esta burbuja universal se ve diferente, porque hay una galaxia diferente en el» centro » de la burbuja.. Lo que podríamos estar tentados a llamar un «interior» o un «borde» de nuestro universo no tiene sentido desde la nueva perspectiva. Y eso es cierto para cada galaxia.

Lo diré de nuevo: «Universo en expansión» solo significa que cada galaxia se está alejando de cada otra galaxia. ¡Eso es! Sin filo. Sin burbujas. Nada en lo que expandirse. La matemática es simple: El universo se hace más grande con el tiempo. Y eso es todo.

Demos un paso atrás. Todo el mundo conoce esas analogías comunes que se usan para describir un universo en expansión: las galaxias son como hormigas que se arrastran en una pelota de playa. Todos somos pasas en una hogaza de pan. Y — oh! – ¡la pelota de playa se está inflando! Sí! ¡La hogaza de pan está subiendo al horno! ¡El espacio se está expandiendo, y las galaxias se llevan con él! ¿Ves? ¡Tranquilo!

Esas analogías sin duda transmiten un punto importante: las galaxias no están volando, disparando o bailando lejos unas de otras. Es el espacio debajo de ellos el que está haciendo todo el trabajo de expansión; las galaxias están justo a lo largo de la alfombra cósmica.

Pero esas analogías también tienen un defecto fatal. Todos podemos imaginar fácilmente una pelota de playa inflada o una hogaza de pan que se eleva, e inmediatamente pensamos en ellos como si se expandieran en algo: aire vacío. La pelota de playa tiene piel. El pan tiene una corteza crujiente y deliciosa. Tienen bordes, y se están moviendo hacia algo.

Nuestras mentes nos han jugado una broma, y nos está engañando para que no estemos completamente asombrados por lo que está pasando.

Cuando usamos la analogía de las hormigas en una pelota de playa, lo primero que la gente dice es: «¿Por qué las hormigas?»No lo sé, afróntalo. Y la segunda cosa que la gente dice es, » Oh, el centro del universo está justo ahí, en el centro de la bola.»En ese momento, tengo que saltar con las limitaciones de la analogía:Todo nuestro universo es la superficie de la pelota de playa. Y la superficie de la pelota no tiene centro. Así como la superficie de la Tierra no tiene centro. Podríamos haber hecho los postes donde quisiéramos.

En el modelo de pelota de playa, todo nuestro universo es una superficie bidimensional, llena de hormigas idiotas que intentan arrastrarse unas hacia otras pero fallan porque algún idiota sigue inflándolo. Vale, bien, lo que sea. Ese universo modelo es bidimensional, pero en el ojo de nuestra mente, inmediatamente pensamos en expandirse a una tercera dimensión, una dimensión a la que las hormigas no pueden acceder, porque no pueden saltar. Pero esa dimensión extra proporciona un «lugar» para que la superficie de la bola se expanda.

Pero nuestro universo real es tridimensional. Si bien la teoría de cuerdas sugiere que podría haber dimensiones adicionales, todas son supertinias, por lo que no cuentan. Entonces, ¿hay una cuarta dimensión extra que proporcione las «cosas»para que nuestro universo se expanda?

tal vez, tal vez no. Esta es la cosa: Las matemáticas podrían soportar una cuarta dimensión para expandir nuestro universo 3D. Y definitivamente tendríamos un» borde «en esta dimensión adicional, de la misma manera que se puede apuntar al» borde » de una superficie de pelota de playa en 2D.

Pero no es necesario.

No necesitamos una cuarta dimensión para envolver nuestro universo. Tenemos una descripción matemática completa y consistente de la expansión del universo usando solo las tres dimensiones normales y cotidianas que conocemos y amamos. Eso significa que podemos tener un universo en expansión sin necesidad de un borde o una cosa para expandirse.

Admito que tengo problemas para entender este concepto. Pero esa es la belleza de usar las matemáticas para entender el universo: ¡Podemos crear y manipular conceptos que nuestros cerebros simplemente no podrían manejar por sí solos!

Obtenga más información escuchando el episodio » ¿Qué sentido tiene Hablar de Ciencia?»en el podcast Ask A Spaceman, disponible en iTunes y en la web en http://www.askaspaceman.com. Haz tu propia pregunta en Twitter usando #AskASpaceman o siguiendo a Sutter@PaulMattSutter y facebook.com/PaulMattSutter.

Siga todos los temas y debates de Expert Voices (y forme parte de la discusión) en Facebook, Twitter y Google+. Las opiniones expresadas son las del autor y no reflejan necesariamente las opiniones del editor. Este artículo fue publicado originalmente en Space.com.