Како се свемир шири, ако је бесконачан

Да се свемир шири сам у себе може звучати као загонетка јер свемир је бесконачан. У свемиру који се шири, не постоји тепсија, већ само тесто. Чак и да постоји тепсија, она би била део универзума и стога би се свемир ширио заједно са тепсијом, објашњава физичарка Никол Гранучи, професорка на Универзитету Квинипајак у Сједињеним Државама.

Други начин размишљања о ширењу универзума је разматрање како се друге галаксије удаљавају од нашег Млечног пута. Научници знају да се универзум шири јер могу да прате друге галаксије док се удаљавају од наше. Они дефинишу експанзију користећи брзину којом се друге галаксије удаљавају од нас. Ова дефиниција им омогућава да замисле ширење без потребе да се питају куда се шири.

Универзум који се шири

Универзум је настао великим праском пре 13,8 милијарди година. Велики прасак описује настанак универзума као изузетно густу, врелу сингуларност. Ова сићушна тачка је изненада прошла кроз брзу експанзију звану инфлација, где се свако место у универзуму проширило ван. Али назив велики прасак је погрешан. То није била огромна експлозија, као што име сугерише, већ време када се универзум брзо ширио.

Универзум се тада брзо кондензовао и охладио, и почео је да ствара материју и светлост. На крају је еволуирао у оно што данас познајемо као наш универзум.

Идеју да наш универзум није статичан и да може да се шири или скупља први је објавио физичар Александар Фридман 1922. Он је математички потврдио да се универзум шири.

Док је Фридман доказао да се универзум шири, барем на неким местима, Едвин Хабл је дубље анализирао стопу ширења. Многи други научници су потврдили да се друге галаксије удаљавају од Млечног пута, али 1929. године Хабл је објавио свој чувени рад који је потврдио да се цео универзум шири и да се брзина којом се шири повећава.

Ово откриће наставља да збуњује астрофизичаре. Који феномен омогућава универзуму да превазиђе силу гравитације држећи га заједно, а истовремено се шири раздвојујући објекте у универзуму? И поврх свега, његова стопа експанзије се временом убрзава.

Многи научници користе визуелни приказ који се зове експанзиони левак да опишу како се експанзија свемира убрзала од великог праска. Професорка Гранучи предлаже да замислимо дубок левак са широким ободом. Лева страна левка – уски крај – представља почетак универзума. Како се крећемо даље крећете се напред у времену. Ширење конуса представља ширење универзума.

Научници нису могли директно да измере одакле долази енергија која изазива ово убрзано ширење. Нису успели да га открију или измере. Пошто не могу да виде или директно мере ову врсту енергије, називају је тамном енергијом.

Према моделима истраживача, тамна енергија мора бити најчешћи облик енергије у универзуму, чинећи око 68% укупне енергије у универзуму. Енергија из свакодневне материје, која чини Земљу, Сунце и све што можемо да видимо, чини само око пет одсто укупне енергије.

Дакле, шта је изван тока проширења

Научници немају доказе о било чему изван нашег познатог универзума. Међутим, неки претпостављају да би могло да постоји више универзума. Модел који укључује више универзума могао би да реши неке од проблема са којима се научници сусрећу са тренутним моделима нашег универзума.

Један од великих проблема са тренутним достигнућима физике је тај што истраживачи не могу да интегришу квантну механику, која описује како физика функционише на веома малом нивоу, и гравитацију, која управља физиком великих размера.

Правила о томе како се материја понаша на малој скали зависе од вероватноће и квантизоване, или фиксне, количине енергије. У овој скали, објекти могу доћи и искочити из постојања. Материја се може понашати као талас. Квантни свет је веома различит од онога како ми видимо свет.

У великим размерама, које физичари називају класичном механиком, објекти се понашају онако како очекујемо да се понашају свакодневно. Објекти нису квантизовани и могу имати континуиране количине енергије. Објекти се не појављују и нестају.

Квантни свет се понаша као прекидач за светло, где енергија има само укључи-искључи опцију. Свет који видимо и са којим комуницирамо понаша се као прекидач за пригушивање, омогућавајући све нивое енергије.

Али истраживачи наилазе на проблеме када покушавају да проучавају гравитацију на квантном нивоу. У малом обиму, физичари би морали да претпоставе да је гравитација квантизована. Али истраживање које су многи од њих спровели не подржава ту идеју.

Један од начина да ове теорије функционишу заједно је теорија мултиверзума. Постоје многе теорије које гледају даље од нашег тренутног универзума да би објасниле како гравитација и квантни свет раде у садејству. Неке од водећих теорија укључују теорију струна, космологију бране, квантну теорију петље и многе друге.

Без обзира на то, универзум ће наставити да се шири, а растојање између Млечног пута и већине других галаксија временом ће бити све дуже.