Paul Sutter az Ohiói Állami Egyetem asztrofizikusa és a COSI Science Center vezető tudósa. Sutter az Ask A Spaceman és a RealSpace podcastjainak, valamint a Space In Your Face című YouTube-sorozatnak is otthont ad.

mindannyian tudjuk, hogy az univerzum bővül, igaz? Nos, ha nem tudtál róla, most már az vagy. Egy táguló univerzumban élünk: minden galaxis elrepül minden más galaxistól. Ez természetesen közös kérdéshez vezet: Ha az univerzum tágul, mibe tágul? Több univerzum? Semmit? Valami homályos ködre emlékeztet? Hol van a kozmikus szappanbuborékunk széle?

nos, univerzumunknak van egy éle — vagyis ha a “mi univerzumunk” alatt a megfigyelhető univerzumot érted. A fény sebessége éppen az, hogy-egy sebesség — és az univerzum csak olyan hosszú ideig (körülbelül 13, 77 milliárd év) volt körül, ami azt jelenti, hogy az univerzumnak csak annyira nagy részét tárták fel nekünk a fényen keresztül, amely ezeket a hatalmas kozmikus távolságokat bejárta. És mi van a megfigyelhető határunkon kívül? Ez könnyű.: Csak több cucc, mint a galaxisok, a fekete lyukak és az új, fantasztikus sajtfajták. Ez örökre elérhetetlen számunkra, persze — de még mindig ott.

a mi szemszögünkből nézve úgy tűnik, hogy minden középpontban vagyunk, és minden egyes galaxis elrepül tőlünk. Így, természetesen, vezet a” ott kell lennie egy él ” sor érvelés. De tegyük fel, hogy Átugrottál Andromedához, a legközelebbi galaktikus szomszédunkhoz. Attól az új nézőponttól még mindig úgy néz ki, mintha az univerzum közepén lennél, és minden elrepül tőled. Most pedig őrüljünk meg, és tegyünk úgy, mintha teleportálnánk a legtávolabbi megfigyelhető galaxisba, a megfigyelési távolságunk túlsó szélére. Tudod mit? Igen, a helyzetedből úgy tűnik, hogy az univerzum közepén vagy, és minden galaxis — beleértve a távoli Tejutat is-távolodik tőled.

ezt értjük, amikor azt mondjuk: “az univerzum bővül.”Minden galaxis távolodik minden más galaxistól (néhány kisebb kivétellel a helyi összeolvadásoktól, de ez egy másik cikk tárgya).

de kell, hogy legyen egy határ, igaz? Nem mintha az Univerzum végtelen lenne, igaz? Igaz?

nos, valószínűleg nem. Bár nagyon, nagyon, nagyon nagy, az univerzum valószínűleg nem végtelenül nagy.

de még mindig nincs szüksége élre.

gondoljon újra a galaxisról a galaxisra való ugrásra. A Tejútból az univerzum úgy néz ki, mint egy hatalmas szappanbuborék, amely méretben növekszik, velünk a középpontban. De egy másik galaxisból ez az univerzális buborék másképp néz ki, mert van egy másik galaxis a buborék “közepén”.. Amit kísértésnek nevezhetünk, hogy univerzumunk “belsejét” vagy “szélét” nevezzük, az új szempontból értelmetlen. És ez minden egyes galaxisra igaz.

ismét elmondom: a “táguló univerzum” csak azt jelenti, hogy minden galaxis távolabb mozog minden más galaxistól. Ez az! Nincs él. Nincs buborék. Nincs mit bővíteni. A matematika egyszerű: az univerzum idővel nagyobb lesz. És ennyi.

vessünk egy lépést hátra. Mindenki ismeri azokat a közös analógiákat, amelyeket egy táguló univerzum leírására használnak: a galaxisok olyanok, mint a hangyák, amelyek egy tengerparti labdán másznak. Mindannyian mazsolák vagyunk egy vekni kenyérben. És-ó! – a strandlabda felfújódik! Igen! A kenyér kenyér emelkedik a sütőben! A tér tágul, és a galaxisokat magával viszi! Látod? Nyugi!

ezek az analógiák minden bizonnyal átjutnak egy fontos ponton:a galaxisok nem repülnek, nem lövnek vagy keringenek egymástól. Ez az alatta lévő tér, amely mindent megtesz a terjeszkedés érdekében; a galaxisok csak a kozmikus szőnyegen haladnak.

de ezek az analógiák végzetes hibát is hordoznak. Mindannyian könnyen el tudunk képzelni egy felfújható strandlabdát vagy egy emelkedő kenyeret, és azonnal úgy gondolunk rájuk, mint valami kibővítésére: üres levegőre. A strandlabdának bőre van. A kenyér finom, ropogós kéreggel rendelkezik. Széleik vannak, és valami felé haladnak.

az elménk trükközött velünk, és ez megcsal minket attól, hogy teljesen el vagyunk ájulva attól, ami történik.

amikor a hangyák-on-a-beach-ball analógiát használjuk, az első dolog, amit az emberek mondanak: “miért hangyák?”Nem tudom; foglalkozni vele. A második dolog, amit az emberek mondanak: “Ó, az univerzum központja ott van, a labda közepén.”Ezen a ponton be kell ugranom az analógia korlátaival: az egész univerzumunk a strandlabda felülete. A labda felületének nincs középpontja. Csakúgy, mint a Föld felszínének nincs központja. Bárhová eljuthattuk volna a lengyeleket, ahol örültünk.

a beach ball modellben az egész univerzumunk egy kétdimenziós felület, tele idióta hangyákkal, amelyek megpróbálnak egymás felé mászni, de kudarcot vallanak, mert valami bunkó folyamatosan felfújja. Oké, rendben, mindegy. Ez a modell univerzum kétdimenziós, de az elménk szemében azonnal arra gondolunk, hogy egy harmadik dimenzióba bővül — egy olyan dimenzióba, amelyet a hangyák nem tudnak elérni, mert nem tudnak ugrani. De ez az extra dimenzió “helyet” biztosít a labda felületének kibővítéséhez.

de valódi univerzumunk háromdimenziós. Míg a húrelmélet azt sugallja, hogy lehetnek extra dimenziók,mind szuperintendensek, tehát ezek nem számítanak. Tehát van egy negyedik extra dimenzió, amely biztosítja a” cuccot”, hogy univerzumunk kibővüljön?

talán, talán nem. Itt van a dolog: A matematika támogathat egy negyedik dimenziót a 3D-s univerzumunk számára. És határozottan lenne egy ” él ” ebben az extra dimenzióban, ugyanúgy, ahogy a 2D strandgolyó felületének “szélére” mutathat.

de nem kell.

nincs szükségünk egy negyedik dimenzióra az univerzumunk körül. Teljes és következetes matematikai leírásunk van az univerzum tágulásáról, csak a szokásos, munkadíj három dimenzió felhasználásával, amit ismerünk és szeretünk. Tehát ez azt jelenti, hogy van egy táguló univerzum anélkül, hogy szükség lenne egy élre vagy egy dologra, hogy kibővüljön.

beismerem, hogy nehézségeim vannak a fejem köré tekerni ezt a koncepciót. De ez a szépség a matematika segítségével megérteni az univerzumot: olyan fogalmakat hozhatunk létre és manipulálhatunk, amelyeket az agyunk egyszerűen nem tudott egyedül kezelni!

Tudjon meg többet az epizód meghallgatásával: “mi értelme beszélni a tudományról?”on the Ask A Spaceman podcast, available on iTunes and on the web at http://www.askaspaceman.com. Tegye fel saját kérdését a Twitteren a #askaspaceman használatával vagy a Sutter@PaulMattSutter követésével facebook.com/PaulMattSutter.

kövesse az összes szakértői hangot, vitát-és legyen része a vitának — a Facebook-on, a Twitteren és a Google+ – on. A kifejezett nézetek a szerző nézetei, és nem feltétlenül tükrözik a kiadó véleményét. Ez a cikk eredetileg megjelent Space.com.