Paul Sutter är astrofysiker vid Ohio State University och chefsforskare vid COSI Science Center. Sutter är också värd för podcasts Ask a Spaceman och RealSpace, och YouTube-serien Space In Your Face.

vi vet alla att universum expanderar, eller hur? Tja, om du inte var medveten, nu är du det. Vi lever i ett expanderande universum: varje galax flyger bort från alla andra galaxer. Detta leder naturligtvis till en vanlig fråga: Om universum expanderar, vad expanderar det till? Mer universum? Ingenting? Något som liknar en vag dimma? Var är kanten på vår kosmiska tvålbubbla?

Tja, vårt universum har en kant-det vill säga om du med ”vårt universum” menar det observerbara universum. Ljusets hastighet är just det-en hastighet-och universum har bara funnits så länge (cirka 13, 77 miljarder år), vilket innebär att bara så mycket av universum har uppenbarats för oss via ljuset som har rest de stora kosmiska avstånden. Och vad ligger utanför vår observerbara gräns? Den är lätt: Det är bara fler saker, som galaxer och svarta hål och nya, fantastiska ostvarianter. Det är för alltid oåtkomligt av oss, säkert – men det är fortfarande där borta.

ur vårt perspektiv ser det ut som om vi är i centrum för allt, och varje enskild galax flyger bort från oss. Så det leder naturligtvis till” det måste finnas en kant ” resonemang. Men låt oss säga att du hoppade över till Andromeda, vår närmaste galaktiska granne. Från den nya utsiktspunkten ser det fortfarande ut som om du är i centrum av universum och allt flyger bort från dig. Låt oss nu bli riktigt galna och låtsas att vi kan teleportera dig till den mest avlägsna observerbara galaxen, längst bort i vår observationsräckvidd. Gissa vad? Japp, från din position ser det ut som om du är i centrum av universum, och varje galax — inklusive den avlägsna Vintergatan — tävlar bort från dig.

det är vad vi menar när vi säger ”universum expanderar.”Varje galax går tillbaka från alla andra galaxer (med några mindre undantag från lokala sammanslagningar, men det är föremål för en annan artikel).

men det måste finnas en gräns, eller hur? Det är inte som att universum är oändligt, eller hur? Eller hur?

Tja, förmodligen inte. Även om det är väldigt, väldigt, väldigt stort, är universum sannolikt inte oändligt stort.

men det behöver fortfarande inte en kant.

tänk igen om att hoppa från galax till galax. Från Vintergatan ser universum ut som en enorm tvålbubbla som växer i storlek, med oss i mitten. Men från en annan galax ser den här universella bubblan annorlunda ut, för det finns en annan galax i bubblans ”centrum”.. Vad vi kan frestas att kalla en” inuti ”eller en” kant ” i vårt universum är meningslöst ur det nya perspektivet. Och det är sant för varje galax.

Jag säger det igen:” expanderande universum ” betyder bara att varje galax rör sig längre bort från alla andra galaxer. Det är allt! Ingen kant. Ingen bubbla. Inget att expandera till. Matematiken är enkel: universum blir större med tiden. Och det är det.

Låt oss ta ett steg tillbaka. Alla känner till de vanliga analogier som används för att beskriva ett expanderande universum: galaxer är som myror som kryper runt på en strandboll. Vi är alla russin i en limpa bröd. Och-oh! – badbollen blåser upp! Ja! Brödet stiger i ugnen! Rymden expanderar, och galaxerna bärs med det! Ser du? Ta det lugnt!

dessa analogier kommer säkert över en viktig punkt: galaxerna flyger inte eller skjuter eller valsar bort från varandra. Det är utrymmet under dem som gör allt arbete med att expandera; galaxerna är bara med för den kosmiska mattan.

men dessa analogier har också en dödlig fel. Vi kan alla lätt föreställa oss en uppblåsande strandboll eller en stigande brödbröd, och vi tänker omedelbart på dem som expanderar till något: tom luft. Strandbollen har en hud. Brödet har en läcker, krispig skorpa. De har kanter, och de flyttar in i något.

våra sinnen har spelat ett trick på oss, och det lurar oss från att vara helt awestruck på vad som händer.

När vi använder ants-on-a-beach-ball analogi, är det första folk säger, ”Varför myror?”Jag vet inte; hantera det. Och det andra folk säger är, ” Åh, universums centrum är precis där, mitt i bollen.”Vid den tiden måste jag hoppa in med begränsningarna i analogin:hela vårt universum är ytan på strandbollen. Och bollens yta har inget centrum. Precis som jordens yta inte har något centrum. Vi kunde ha gjort polackerna var vi än var nöjda.

I beach ball-modellen är hela vårt universum en tvådimensionell yta, full av idiotmyror som försöker krypa mot varandra men misslyckas eftersom vissa ryck fortsätter att blåsa upp det. Okej, bra, vad som helst. Det modelluniverset är tvådimensionellt, men i vårt sinnes öga tänker vi omedelbart på att det expanderar till en tredje dimension — en dimension som myrorna inte kan komma åt, eftersom de inte kan hoppa. Men den extra dimensionen ger en” plats ” för bollens yta att expandera till.

men vårt verkliga universum är tredimensionellt. Medan strängteori föreslår att det kan finnas extra dimensioner, är de alla supertiny, så de räknas inte. Så finns det en fjärde extra dimension som ger ”saker” för vårt universum att expandera till?

kanske, kanske inte. Här är saken: Matematiken kan stödja en fjärde dimension för vårt 3D-universum att expandera till. Och vi skulle definitivt ha en ” kant ”i denna extra dimension, på samma sätt som du kan peka på” kanten ” på en 2D-strandbollsyta.

men det behöver inte.

Vi behöver inte en fjärde dimension för att linda runt vårt universum. Vi har en fullständig och konsekvent matematisk beskrivning av universums expansion med endast de normala, arbetsdagen tre dimensioner som vi känner och älskar. Så det betyder att vi kan ha ett expanderande universum utan att behöva en kant eller en sak för att den ska expandera till.

Jag ska erkänna att jag har problem med att linda mitt huvud runt detta koncept. Men det är skönheten att använda matematik för att förstå universum: vi kan skapa och manipulera begrepp som våra hjärnor helt enkelt inte kunde hantera på egen hand!

Läs mer genom att lyssna på avsnittet ” Vad är poängen med att prata om vetenskap?”på Ask A Spaceman podcast, tillgänglig på iTunes och på webben på http://www.askaspaceman.com. Ställ din egen fråga på Twitter med #AskASpaceman eller genom att följa Sutter @ PaulMattSutter och facebook.com/PaulMattSutter.

följ alla Expertröstfrågor och debatter — och bli en del av diskussionen — på Facebook, Twitter och Google+. De åsikter som uttrycks är författarens och återspeglar inte nödvändigtvis utgivarens åsikter. Denna artikel publicerades ursprungligen den Space.com.