Zanim zaczniemy mówić o kształcie wszechświata, może parę słów o skończoności, nieskończoności i granicach. Z faktu, że coś nie ma granic, wcale nie wynika, że jest nieskończone. Biała kartka papieru ma granice i jest skończona, ale gdyby wyciąć w niej odpowiedni kształt, posklejać i zrobić kulę, okazałoby się, że ta bryła granicy nie ma. Choć wciąż jest przecież skończona.

Podobnie dzieje się z Ziemią. Jest oczywiście skończona (o czym mogą się przekonać np. pracujący na stacji kosmicznej astronauci), ale pozbawiona granic. Innymi słowy: można przed siebie iść, iść, iść i co najwyżej wróci się w to samo miejsce, z którego się wyszło. Nie dojdzie się do żadnego brzegu, do żadnej ściany. Czy tak samo wygląda wszechświat?

Trzy fundamenty

To pytanie za pięć punktów. A właściwie za Nobla. Bo jak sprawdzić kształt czegoś takiego jak cały wszechświat? Zacznijmy od początku. Teoria Wielkiego Wybuchu mówi, że wszechświat miał swój początek w nieskończenie małym gęstym i gorącym punkcie. Punkcie, który równocześnie zajmował całą przestrzeń. Poza nim nic nie istniało. Pomińmy fakt, że wspomniana teoria nie wyjaśnia, ani czym ten punkt był i skąd się wziął, ani co spowodowało, że „Wielce Wybuchł”. Na szczęście dalej robi się nieco łatwiej.

KRZYWE LUSTRO? Rozważania na temat kształtu wszechświata (walec, sfera, torus, lejek) wydają się niepraktyczne. Ot, takie ćwiczenie logiczne dla matematyków czy fizyków. Błąd. Bez zrozumienia kształtu przestrzeni nie ma najmniejszych szans, by zrozumieć zjawiska zachodzące wokół nas. To jak opisać świat na podstawie obrazu w lustrze – bez świadomości, czy nie jest to przypadkiem krzywe lustro.

Od „chwili zero” przestrzeń zaczęła pęcznieć, niosąc ze sobą materię. To wydarzenie nastąpiło około 13,7 mld lat temu. To, że było tak rzeczywiście, potwierdza ucieczka galaktyk, mikrofalowe promieniowanie tła oraz ilość znajdujących się w przestrzeni pierwiastków lekkich.

Redakcja Focus.pl wybierze dla Ciebie najlepsze artykuły tygodnia. Zapisz się na nasz newsletter

Z tych trzech filarów podtrzymujących Teorię Wielkiego Wybuchu najłatwiejszy do zrozumienia jest pierwszy. W 1929 roku Edwin Hubble ogłosił, że wszystkie galaktyki cały czas się od siebie oddalają i to niezależnie od kierunku, w którym się spojrzy. Dzisiaj są bliżej siebie niż będą jutro, wczoraj były bliżej niż są dzisiaj. Mało tego – kilka lat temu okazało się, że to oddalanie przyspiesza stale od prawie 14 mld lat.

Fizykom te obserwacje dawały do myślenia, ale rozstrzygający był dla nich inny eksperyment. W 1948 roku George Gamow wyliczył, że o Wielkim Wybuchu musi świadczyć otaczające nas zewsząd promieniowanie. Coś w rodzaju echa tamtych wydarzeń, które nazwał mikrofalowym promieniowaniem tła albo inaczej promieniowaniem reliktowym. Z teorii wynikało, że jeżeli rzeczywiście kiedyś cała materia wszechświata znajdowała się w jednym punkcie, to w początkowym okresie rozszerzania się kosmos musiał być tak gęsty, że kwanty promieniowania nie potrafiły „odkleić” się od materii.

Do tego odklejenia mogło dojść dopiero wtedy, gdy wszechświat już się trochę rozszerzył, dzięki czemu gęstość materii nieco spadła. Z obliczeń Gamowa wynikało, że nie mogło to stać się wcześniej niż 300 mln lat po Wielkim Wybuchu. W 1948 roku takie założenie brzmiało bardzo abstrakcyjnie. 15 lat później opisane teoretycznie przez Gamowa promieniowanie reliktowe rzeczywiście odkryto.