Centar svemira ne postoji. Zašto?

Pre otprilike sto godina, naučnici su pokušavali da se izbore sa nečim što je izgledalo kao kontradikcija u Ajnštajnovoj teoriji generalne relativnosti.

Objavljenja 1915, i uveliko prihvaćena među fizičarima i matematičarima širom sveta, ta teorija je pretpostavljala da je univerzum statičan – postojan, nepokretan i neizmenljiv. Ukratko, Ajnštajn je mislio da su veličina i oblik univerzuma danas, manje-više, isti kao i uvek.

Preporučujemo

Međutim, kad su astronomi osmotrili daleke galaksije pomoću jakih teleskopa, videli su znake da je univerzum sasvim drugačiji. Nove opservacije sugerisale su suprotno – da se zapravo širi.

Naučnici su uskoro shvatili da Ajnštajnova teorija u stvari ne kaže da univerzum mora biti statičan – teorija je mogla podržati i univerum koji se širi. Zaista, pomoću istih matematičkih oruđa obezbeđenih Ajnštajnovom teorijom, naučnici su stvorili nove modele koji su pokazali da je univerzum zapravo dinamičan i evoluirajući.

Ideja neprestano širećeg univerzuma može biti zastrašujuća. Deo izazova je prevazilaženje prirodne intuicije u pogledu funkcionisanja stvari. Na primer, teško je zamisliti da nešto veliko kao univerzum uopšte nema centar. Međutim, fizika kaže da je to realnost.

Prostor između galaksija

Na Zemlji, ekspanzija znači da se nešto povećava. To je tačno i u pogledu univerzuma, na neki način. Ekspanzija takođe može značiti da se sve udaljava od nas, što važi i u pogledu univerzuma. Usmerite teleskop na daleke galaksije i izgleda kao da se sve udaljavaju od nas.

Štaviše, što su udaljenije – izgleda da se kreću brže. Takođe se čini da se galaksije udaljavaju jedna od druge. Tako da je tačnije reći da se sve u univerzumu udaljava od svega drugog, istovremeno.

Lako je misliti o nastanku univerzuma kao eksplodirajućem vatrometu: počnete od Velikog praska i onda sve galaksije u univerzumu lete u svim pravcima od neke centralne tačke.

Međutim, ova analogija nije tačna. Ne samo da lažno pretpostavlja da je ekspanzija univerzuma počela od jedne tačke, a nije, već takođe sugeriše da su galaksije stvari koje se kreću, što nije potpuno tačno.

Ne radi se toliko o galaksijama koje se udaljavaju jedna od druge – u pitanju je prostor između galaksija, tkanje samog univerzuma, koji se neprekidno širi tokom vremena. Drugačije rečeno, zapravo se ne kreću same galaksije kroz univerzum – tačnije je da ih sam univerzum nosi dalje dok se širi.

Foto: NASA/JPL-Caltech

Uobičajena analogija je da se zamisli lepljenje nekih tačaka na površinu balona. Dok uduvavate vazduh u balon, on se širi, a tačke na površini balona se udaljuju jedna od druge. Iako može izgledati da se kreću, tačke zapravo ostaju na istom mestu gde ste ih stavili, a razdaljina između njih postaje veća prosto zbog širenja balona.

Shvatite tačke kao galaksije, a balon kao strukturu univerzuma.. Nažalost, iako je ova analogija dobar početak, detalji nisu baš jasni.

Četvrta dimenzija

Za bilo koju analogiju važno je shvatanje njenih ograničenja. Nake mane su očigledne: balon je dovoljno mali da stane u našu šaku – univerzum nije. Druga mana je suptilnija: balon ima dva dela – gumenu površinu i unutrašnjost ispunjenu vazduhom.

Ova dva dela balona su različito opisana u jeziku matematike. Površina balona je dvodimenzionalna. Kad biste hodali po njoj, mogli biste ići napred, nazad, levo ili desno, ali ne biste mogli ići gore ili dole bez napuštanja te površine. Dužina i širina čine površinu dvodimenzionalnom.

Unutrašnjost balona je, pak, trodimenzionalna, tako da biste se mogli kretati u bilo kom pravcu, uključujući gore i dole – dužinu, širinu u visinu.

Ovo je mesto konfuzije. Kad kažemo „centar“ balona mislimo na tačku negde u unutrašnjosti, prostoru ispod površine koji je ispunjen vazduhom.

Međutim, u ovoj analogiji univerzum je više kao gumena površina balona. Unutrašnjost balona ispunjena vazduhom nema analogiju u našem univerzumu – važna je samo površina.

Stoga, pitati gde je centar univerzuma je poput pitanja gde je centar površine balona. Jednostavno ne postoji. Možete se kretati po površini balona u bilo kom pravcu, koliko god hoćete, ali nikad nećete doći do mesta koje biste mogli nazvati njenim centrom jer zapravo nikad ne biste napustili površinu.

Na isti način, možete putovati u bilo kom pravcu u univerzumu i nikad nećete pronaći njegov centar pošto ga, kao u slučaju površine balona, jednostavno nema.

Deo razloga zašto ovo može biti teško za razumevanje je način na koji je univerzum opisan u jeziku matematike. Površina balon ima dve dimenzije, dok unutrašnjost balona ima tri, ali univerzum postoji u četiri dimenzije – u pitanju je ne samo kako se stvari kreću u prostoru, već i kako se kreću u vremenu.

Naši mozgovi razmišljaju o prostoru i vremenu kao odvojenima. U univerzumu su utkani u jednistvenu strukturu, zvanu „prostor-vreme“. To jedninstvo menja način na koji univerzum funkcioniše u odnosu na ono što naša intuicija očekuje.

Ovo objašnjenje čak ni ne počinje da odgovara na pitanje kako nešto može da se širi beskonačno – naučnici još pokušavaju da otkriju šta pokreće ovu ekspanziju.

Tako da se u pitanju o centru univerzuma suočavamo sa granicama naše intuicije. Odgovor do kojeg dolazimo – sve, šireći se svuda, odjednom – omogućava da nakratko vidimo kako je naš univerzum čudan i lep.

(Telegraf Nauka/Science Alert)