Kada pečemo voćni kolač, tijesto se širi u tepsiji, a svi komadići čokolade ili borovnice udaljavaju se jedan od drugog kako se tijesto širi. Širenje univerzuma je, na neki način, slično. Međutim, ova analogija ima jednu grešku, dok se tijesto širi u tepsiji, univerzum nema u šta da se širi. On se jednostavno širi unutar sebe.

Ideja da se svemir širi sam u sebe može zvučati zbunjujuće, jer je svemir beskonačan. U svemiru koji se širi, ne postoji tepsija, već samo tijesto. Čak i da postoji tepsija, ona bi bila dio univerzuma i stoga bi se univerzum širio zajedno s njom, objašnjava fizičarka Nikol Granuči, profesorka na Univerzitetu Kvinipajak u Sjedinjenim Državama.

Posmatranje udaljavanja galaksija

Drugi način razmišljanja o širenju univerzuma jeste razmatranje kako se druge galaksije udaljavaju od Mliječnog puta. Naučnici znaju da se univerzum širi jer mogu pratiti druge galaksije dok se udaljavaju od naše. Oni definišu ekspanziju koristeći brzinu kojom se galaksije udaljavaju od nas. Ova definicija im omogućava da zamisle širenje bez potrebe da se pitaju kuda se širi.

Nastanak univerzuma

Univerzum je nastao velikim praskom prije 13,8 milijardi godina. Veliki prasak opisuje nastanak univerzuma kao izuzetno gustu, vrelu singularnost. Ova sićušna tačka iznenada je prošla kroz brzu ekspanziju zvanu inflacija, gdje se svako mjesto u univerzumu proširilo van. Međutim, naziv “veliki prasak” je pogrešan. To nije bila ogromna eksplozija, kako ime sugeriše, već vrijeme kada se univerzum brzo širio.

Univerzum se tada brzo kondenzovao i ohladio, počeo je stvarati materiju i svjetlost, te je na kraju evoluirao u ono što danas poznajemo kao univerzum.

Prvi dokazi o širenju univerzuma

Ideju da univerzum nije statičan i da može da se širi ili skuplja prvi je objavio fizičar Aleksandar Fridman 1922. godine. On je matematički potvrdio da se univerzum širi. Dok je Fridman dokazao da se univerzum širi, barem na nekim mjestima, Edvin Habl je dublje analizirao stopu širenja. Mnogi drugi naučnici su potvrdili da se galaksije udaljavaju od Mliječnog puta, ali 1929. godine Habl je objavio svoj čuveni rad koji je potvrdio da se cijeli univerzum širi i da se brzina kojom se širi povećava.

Misterija tamne energije

Ovo otkriće nastavlja da zbunjuje astrofizičare. Koji fenomen omogućava univerzumu da prevaziđe silu gravitacije koja ga drži zajedno, a istovremeno se širi razdvajajući objekte u univerzumu? Povrh svega, njegova stopa ekspanzije vremenom se ubrzava.

Mnogi naučnici koriste vizuelni prikaz koji se zove ekspanzioni lijevak da opišu kako se ekspanzija svemira ubrzala od velikog praska. Profesorka Granuči predlaže da zamislimo dubok lijevak sa širokim obodom. Lijeva strana lijevka ,uski kraj, predstavlja početak univerzuma. Kako se krećemo dalje, napredujemo u vremenu, a širenje konusa predstavlja širenje univerzuma.

Naučnici nisu mogli direktno da izmjere odakle dolazi energija koja izaziva ovo ubrzano širenje. Nisu uspjeli da je otkriju ili izmjere. Pošto ne mogu da vide ili direktno mjere ovu vrstu energije, nazivaju je tamnom energijom.

Prema modelima istraživača, tamna energija mora biti najčešći oblik energije u univerzumu, čineći oko 68 odsto ukupne energije univerzuma. Energija iz svakodnevne materije, koja čini Zemlju, Sunce i sve što možemo da vidimo, čini samo oko 5 odsto ukupne energije.

Multiverzum i teorije o univerzumu

Naučnici nemaju dokaze o bilo čemu izvan našeg poznatog univerzuma. Međutim, neki pretpostavljaju da bi moglo postojati više univerzuma. Model koji uključuje više univerzuma mogao bi riješiti neke od problema sa kojima se naučnici susreću u trenutnim modelima našeg univerzuma.

Jedan od velikih problema sa trenutnim dostignućima fizike jeste što istraživači ne mogu da integrišu kvantnu mehaniku, koja opisuje kako fizika funkcioniše na veoma malom nivou, i gravitaciju, koja upravlja fizikom velikih razmjera.

Pravila o tome kako se materija ponaša na maloj skali zavise od vjerovatnoće i kvantizovane, ili fiksne, količine energije. U ovoj skali, objekti mogu dolaziti i iskočiti iz postojanja. Materija se može ponašati kao talas. Kvantni svijet je veoma drugačiji od onoga kako mi vidimo svijet.

U velikim razmjerama, koje fizičari nazivaju klasičnom mehanikom, objekti se ponašaju onako kako očekujemo svakodnevno. Objekti nisu kvantizovani i mogu imati kontinuirane količine energije. Objekti se ne pojavljuju i nestaju.

Kvantni svijet se ponaša kao prekidač za svjetlo, gdje energija ima samo uključi-isključi opciju. Svijet koji vidimo i sa kojim komuniciramo ponaša se kao prekidač za prigušivanje, omogućavajući sve nivoe energije.

Ali istraživači nailaze na probleme kada pokušavaju proučavati gravitaciju na kvantnom nivou. U malom obimu, fizičari bi morali da pretpostave da je gravitacija kvantizovana. Ali istraživanje koje su mnogi od njih sproveli ne podržava tu ideju.

Jedan od načina da ove teorije funkcionišu zajedno jeste teorija multiverzuma. Postoje mnoge teorije koje gledaju dalje od našeg trenutnog univerzuma da bi objasnile kako gravitacija i kvantni svijet rade u sadejstvu. Neke od vodećih teorija uključuju teoriju struna, kosmologiju brane, kvantnu teoriju petlje i mnoge druge.