Även om det är väldigt mycket, väldigt stort, men universum förmodligen inte kan vara oändligt stort. Men det betyder inte att det har en kant.
Vi vet alla att universum expanderar, eller hur? Tja, om du inte visste, tacka inte för informationen. Vi lever i ett växande universum: varje galax flyger bort från någon annan galax. Detta leder naturligtvis till den allmänna frågan: "Om universet expanderar, då i vad utvidgar det? I ett stort universum? I ingenting? I något som en obestämd dimma? Var är kanten av vår kosmiska bubbla?
Tja, vårt universum har en kant - det vill säga om av "vårt universum" menar vi det observerade universum. Ljusets hastighet är bara hastighet - och universum existerar länge (cirka 13,77 miljarder år). Men för oss betyder det bara att så mycket av universum uppenbarades för oss genom ljus, som reste genom stora kosmiska avstånd. Och vad ligger utanför vår observerade gräns? Det är enkelt: bara fler saker som galaxer och svarta hål och nya fantastiska sorter av ost. Dessa saker är ouppnåliga för oss, men de är fortfarande kvar.
Ur vår synvinkel verkar det som att vi är i centrum för allt, och varje galax flyger bort från oss. Så detta leder naturligtvis till resonemanget: "Det måste finnas en kant." Men låt oss säga att du hoppade till Andromeda, vår närmaste granne i Galaxen. Ur denna nya synvinkel ser allt fortfarande ut som om du befinner dig i universum och allt flyger ifrån dig. Låt oss verkligen bli galen och låtsas att vi kan teleportera dig till den mest avlägsna observerade galaxen, längst fram till vår observationsnivå. Gissa vad? Ja, från din position ser det ut som om du befinner dig i universets centrum, och varje galax (inklusive den fjärde Milky Way) rusar bort från dig. Det här menar vi när vi säger "universum expanderar." Varje galax är borttagen från någon annan galax (med några mindre undantag från lokala fusioner, men det här är ett ämne för en annan artikel).
Men det borde finnas en gräns, eller hur? Universum kan inte vara oändligt, eller hur? Rätt?
Tja, förmodligen inte. Även om detta är ett mycket, mycket, mycket stort universum, men förmodligen är det inte oändligt stort.
Men hon behöver fortfarande inte kanter.
Tänk igen om hoppning från galaxen till galaxen. Från Mjölkets sida ser universum ut som en stor tvålbubbla som ökar i storlek från vårt centrum. Men från en annan galax ser den här universella bubblan ut annorlunda, för den här galaxen ligger i "bubblans" centrum. Och frestelsen att kalla sådana begrepp som ord som "inuti" eller "kant" i vårt universum är inte meningsfullt ur ett synvinkel. . Och detta gäller för varje galax.
Jag kommer att säga det igen: "Expanderande universum" betyder helt enkelt att varje galax flyttar längre bort från någon annan galax. Här är det! Det finns ingen kant. Ingen bubbla. Ingenting att expandera. Matematiken är enkel: universum blir större med tiden. Det är allt.
Låt oss ta ett steg tillbaka. Alla vet att dessa gemensamma analogier brukade beskriva det växande universum: galaxer är som myror som kryper runt en strandboll. Vi är bara rosiner i en brödbröd. Och - oh! Bollen är uppblåst! Yes! En brödbröd växer i ugnen! Utrymmet expanderar och galaxer bärs med det! Vi ses Lätt!
Dessa analogier ger givetvis en viktig punkt: Galaxierna flyger inte och valsar inte på avstånd från varandra. Detta är utrymmet under dem, vilket gör allt arbete med expansion; galaxer ligger bara på kosmisk matta. Men dessa analogier bär också en dödlig fel. Vi kan lätt föreställa oss att blåsa upp en strandboll eller en stigande brödbröd, och vi tänker omedelbart på dem som att expandera till något: tom luft. Stranden bollen har hud. Brödet har en läcker, skarp. De har kanter, och de rör sig in i någonting.
Vårt sinne gjorde oss roliga, och det lurar oss och döljer vad som faktiskt händer.
När vi använder analogen av myror på stranden, säger det första folket: "Varför myror?". Jag vet inte bara hänga med det. Och den andra saken som folk säger: "Åh, universums centrum är precis där, mitt i bollen." För tillfället måste jag hoppa med restriktioner i analogi: hela vårt universum är ytan av en uppblåsbar boll. Och bollens yta har inget centrum. Precis som jordens yta inte har något centrum. Vi kunde göra polerna vart vi ville.
I bollstrandmodellen är hela vårt universum en tvådimensionell yta full av idiotiska myror som försöker krypa mot varandra, men de kan inte, för att vissa fortsätter att blåsa upp den med en ryck. Okej, okej, vad som helst. Denna modell av universum är tvådimensionell, men i ögonen på vårt sinne tänker vi omedelbart på sin expansion i den tredje dimensionen - en dimension där myror inte kan komma åt eftersom de inte kan hoppa. Men denna extra dimension ger "utrymme" så att bollen expanderar till någonting.
Men vårt verkliga universum är tredimensionellt. Medan strängteori tyder på att det kan finnas ytterligare dimensioner, är de alla subminiatur, så de tas inte med i beräkningen. Så finns det en fjärde ytterligare dimension som ger "material" för att utöka vårt universum till något? Kanske ja, kanske inte. Här är vad: matematik kan skapa en fjärde dimension för vår 3D-expansion av universum till något. Och vi skulle säkert ha en "kant" i denna extra dimension, så du kan också peka på "kanten" på 2D-stranden ytan av bollen.
Men det är inte nödvändigt.
Vi behöver inte en fjärde dimension för att täcka vårt universum. Vi har en fullständig och konsekvent matematisk beskrivning av universums expansion, med bara de normala, vardagliga tre dimensioner som vi känner och älskar. Således betyder det att vi kan ha ett expanderande univers utan att behöva en kant eller något så att det expanderar till någonting.
Jag erkänner att jag har problem med att förklara detta koncept. Men det här är skönheten att använda matematik för att förstå universum: vi kan skapa och manipulera begrepp, eftersom vår hjärna helt enkelt inte kan klara sig själv!
