Iedereen weet dat het universum zich uitbreidt. Maar waar? Wat is deze extensie? Door te observeren hoe de nucleaire paddenstoel groeit, kunnen we de ruimte waarin hij groeit zeker beperken. De vraag kan enerzijds heel stom zijn, maar anderzijds heel interessant.
Het universum is dus aan het uitbreiden of inkrimpen (respectievelijk roodverschuivingen en blauwverschuivingen) sinds de oerknal. Maar waar zal de expansie eindigen? Het kan tenslotte niet in de oneindigheid zijn. Waarom zouden we zeggen dat het universum zich uitbreidt alsof het de normaalste en meest natuurlijke zaak van de wereld is?
Eerst een paar simpele waarheden
1. Je breidt nu niet uit
De aarde is dat ook niet. Noch het zonnestelsel, noch de Melkweg. De uitdijing van het heelal is afhankelijk van de zwaartekracht, wat alleen betekent dat lokale dominantie-effecten door zwaartekracht worden waargenomen in gebieden met een hoge dichtheid. Het blijkt dat niet alle sterrenstelsels zich van de Melkweg verwijderen. Onze naaste buur, het Andromeda-sterrenstelsel, snelt naar ons toe met een snelheid van 80 km / s en zal binnen enkele miljarden jaren met ons in botsing komen.
Promotie video:
2. Geloof geen metaforen
Het lijkt je misschien dat het universum zich uitbreidt als een ballon die met lucht wordt gepompt. "Kijk, precies zoals het universum!" Een modieuze Britse wetenschapper zal het je vertellen. Maar als je slim bent, zul je merken dat er ruimte is buiten de bal, en dat het 2-dimensionale oppervlak van de bal zich uitbreidt tot 3-dimensionale ruimte. Ons universum heeft echter drie dimensies.
3. Het universum heeft geen einde of einde
We weten niet zeker of het universum oneindig groot of gewoon heel groot is, maar zelfs als dat zo is, zal het lang genoeg reizen in één richting je toch terugbrengen naar af. Denk aan Pacman, maar dan zonder fruit en spoken. Wat betreft het centrum van het universum, hier helpt de balanalogie ons. Het lijkt ons dat alle melkwegstelsels van ons af bewegen, maar vanuit hun standpunt zullen ze ook het centrum van het universum zijn. Dit is maar een illusie.
Dus waar breidt het universum zich eigenlijk uit? Ja, nergens. Er is geen ruimte-kast vol met dingen. Maar laten we, om dit te begrijpen, eens kijken wat de algemene relativiteitstheorie te zeggen heeft over ruimtetijd.
In de algemene relativiteitstheorie (zoals professionals zeggen) is de belangrijkste eigenschap van ruimte (en tijd) de afstand (en tijdsinterval) tussen twee punten. In feite bepaalt afstand de ruimte volledig. De evolutie van de afstandsschaal wordt bepaald door de hoeveelheid materie en energie in de ruimte, en naarmate de tijd verstrijkt, neemt de schaal toe, evenals de afstand tussen sterrenstelsels. Maar - en dit is het eigenaardige - het gebeurt zonder de sterrenstelsels daadwerkelijk te verplaatsen.
Misschien is uw intuïtie op dit punt gestrand. Maar dat weerhoudt ons er niet van om de eigenaardigheden uit te zoeken.
We hebben al gezegd dat sterrenstelsels van ons af bewegen. Niet echt. Het is gewoon dat het voor wetenschappers gemakkelijker is om uit te leggen wat er werkelijk gebeurt. Ze bedriegen je.
"Maar wacht!" De meest wetenschappelijk onderlegde onder jullie zullen zeggen. - "We meten de Dopplerverschuiving van verre sterrenstelsels." Deze zogenaamde "roodverschuiving", waarvan u weet, is gefixeerd op de aarde en laat ons, net als de sirene van een passerende ambulance, weten dat er beweging is. Maar dit is niet iets dat op kosmologische schaal gebeurt. Het is alleen dat sinds de verre sterrenstelsels licht uitstraalden en het ons bereikte, de schaal van de ruimte ernstig is veranderd, vergroot. Naarmate de ruimte groter is geworden, is de golflengte van de fotonen toegenomen, dus het licht geeft rood af.
Een andere vraag volgt uit deze benadering: "Breidt het heelal echt sneller uit dan de lichtsnelheid?" Het is absoluut waar dat de meeste verre sterrenstelsels hun afstand tot ons sneller vergroten dan de snelheid van het licht, dus wat? Ze bewegen niet sneller dan het licht (ze staan meestal stil). Bovendien helpt het u op geen enkele manier als u dit weet: er wordt geen informatie verzonden. Als je een pakket voedsel naar een ander sterrenstelsel stuurt, sneller dan de lichtsnelheid, kun je dit niet doen (en zelfs hier moet je het in principe proberen). De lichtsnelheid blijft de universele snelheidsbegrenzer.
We hebben de meest wijdverbreide (nou ja, of geaccepteerd in de sfeer van relativisten) mening gegeven over de kosmologische expansie, maar het zou logisch zijn om te eindigen met wat we helemaal niet begrijpen. Al het bovenstaande werkt prima als je ruimte hebt om naar voren te stappen en uit te rekken. Maar wat gebeurde er in het allereerste begin dat de ruimte letterlijk uit het niets maakte? De natuurkunde heeft geen antwoord op deze vraag. En je moet wachten tot de theorie van kwantumzwaartekracht verschijnt en licht werpt op deze kwestie.
Ilya Khel
