barrow4

RYSUNEK 1 .3

Ekspansja Wszechświata pokazana jako ekspansja przestrzeni. Zaznacz na powierzchni balonu punkty reprezentujące gromady galaktyk i nadmuchaj balon. Odległość pomiędzy gromadami zwiększa się, ale ich rozmiary nie. Jest to przedstawienie wszechświata o dwóch wymiarach przestrzennych, reprezentowanych przez powierzchnię balonu. Obserwator położony w dowolnej gromadzie obserwuje oddalanie się wszystkich gromad od niego. Zauważ, że środek ekspansji nie leży na powierzchni balonu.

dzy Wielką Mgławicą w Andromedzie a Drogą Mleczną jest silniejsza od efektu ekspansji Wszechświata. To gromady galaktyk, a nie same galaktyki, można traktować jako wyznaczniki kosmicznej ekspansji. Aby to sobie wyobrazić rozważmy drobiny pyłu na powierzchni pęczniejącego balonu. W miarę nadmuchiwania balonu, drobiny pyłu oddalają się od siebie, ale same pojedyncze drobiny nie ekspandują. Można je traktować jako wyznaczniki stopnia, w jakim rozciągnęła się gumowa błona. Podobnie, najlepiej myśleć o ekspansji Wszechświata jako o rozszerzaniu się przestrzeni pomiędzy gromadami galaktyk, jak to jest pokazane na rysunku 1.3.

Czy nie jest niepokojące, że wszystkie gromady oddalają się od nas? Dlaczego od nas? Jeżeli cokolwiek wiemy o historii nauki, to na pewo to, że Kopernik wykazał, iż Ziemia nie znajduje się w środku Wszechświata. Czy uważając, że wszystko oddala się od nas, nie umieszczamy się znowu w centrum świata? Nie, tak nie jest. Rozszerzający się Wszechświat nie jest czymś na podobieństwo eksplozji, mającej swój początek w jakimś punkcie w przestrzeni. Nie istnieje w tle żadna stała przestrzeń, w którą rozszerzałby się Wszechświat. Wszechświat zawiera całą przestrzeń, jaka istnieje!

Pomyślmy o przestrzeni jak o elastycznej powierzchni. Obecność i ruch materii na takiej giętkiej przestrzeni wywoła wgniecenia i zakrzywienia. Zakrzywiona przestrzeń naszego Wszechświata jest jak trójwymiarowa powierzchnia cztero-wymiarowej kuli — coś, czego nie możemy zobrazować. Wyobraźmy sobie jednak Wszechświat jako równinę, z dwoma jedynie wymiarami przestrzennymi. Wygląda on wtedy jak powierzchnia trójwymiarowej kuli i jest łatwy do przedstawienia. Wyobraźmy sobie następnie, że ta kula staje się coraz większa —jak nasz nadmuchiwany balon na rysunku 1.3. Powierzchnia balonu przedstawia dwuwymiarowy, ekspandujący Wszechświat. Jeśli zaznaczymy na niej dwa punkty, to będą się one oddalać od siebie w miarę nadmuchiwania balonu. Nanieśmy teraz wiele punktów na całej powierzchni balonu i ponownie go nadmuchajmy. Przekonamy się, że niezależnie od wyboru punktu, w którym umieścimy siebie jako obserwatorów, będzie się nam wydawało, że wszystkie pozostałe punkty oddalają się od nas. W ten sposób poznamy prawo Hubble’a, mówiące, że punkty położone dalej od siebie oddalają się szybciej niż punkty położone bliżej siebie. Przykład ten pokazuje, że grodek” ekspansji powierzchni, reprezentującej przestrzeń, wcale nie leży na powierzchni balonu. Nie ma w ogóle środka ekspansji powierzchni balonu. Nie ma też żadnej krawędzi. Nie można wypaść poza

23