Universul se află într-o expansiune constantă, dar într-un mod care contrazice intuiția umană: unde se extinde Universul, mai exact, dacă este deja infinit?
Pentru a înțelege acest fenomen, putem începe cu o analogie culinară. Imaginați-vă un aluat de brioșe într-o tavă. Pe măsură ce se coace, aluatul crește, iar bucățelele de ciocolată sau afinele din interior se îndepărtează unele de altele. Deși această comparație ajută la vizualizarea expansiunii, Universul funcționează diferit: nu există o „tavă” care să-i limiteze expansiunea. Universul se extinde doar în el însuși.
Aceasta este o provocare conceptuală: Universul este „totul”, iar în cadrul său nu există o margine sau un spațiu exterior. Dacă ar exista o „tavă”, aceasta ar face parte, inevitabil, din univers și s-ar extinde odată cu el. Este o idee care scapă experienței cotidiene, la fel ca încercarea de a defini o direcție mai nordică decât Polul Nord.[sursa]
Cum știm că Universul se extinde?
Una dintre dovezile cheie este modul în care galaxiile din jurul nostru, inclusiv cele mai îndepărtate, se îndepărtează de Calea Lactee. Acest fenomen a fost descoperit prin observații astronomice care măsoară viteza cu care galaxiile se depărtează. Prin aceste măsurători, oamenii de știință definesc rata de expansiune, fără a avea nevoie de un „spațiu exterior” în care Universul să se extindă.
Originea Universului poate fi urmărită până la Big Bang, un eveniment petrecut acum 13,8 miliarde de ani. Contrar numelui său, Big Bang-ul nu a fost o explozie clasică, ci o expansiune rapidă a unei singularități extrem de dense și fierbinți. Această fază inițială, numită inflație, a marcat începutul unei expansiuni continue.
Pe măsură ce Universul s-a răcit, materia și lumina s-au format, iar structura cosmosului pe care îl cunoaștem astăzi a început să se contureze. Ideea că universul nu este static a fost demonstrată matematic în anul 1922 de fizicianul rus Alexander Friedman, iar câțiva ani mai târziu, Edwin Hubble a confirmat prin observații că universul se extinde. În anul 1929, Hubble a publicat o lucrare revoluționară care a stabilit că această expansiune este accelerată.
Misterul energiei întunecate
Accelerarea expansiunii universului rămâne unul dintre cele mai mari mistere ale astrofizicii moderne. De ce Universul, în loc să fie menținut în echilibru de forța gravitațională, continuă să se extindă cu o viteză tot mai mare?
Pentru a explica acest fenomen, oamenii de știință au propus existența unei forme misterioase de energie, denumită energie întunecată. Deși nu poate fi detectată direct, calculele sugerează că energia întunecată reprezintă aproximativ 68% din energia totală a Universului. Materia obișnuită – cea care formează stelele, planetele și tot ceea ce putem observa – constituie doar 5% din total.
Pentru a vizualiza această expansiune accelerată, cercetătorii folosesc adesea imaginea unei pâlnii. Partea îngustă reprezintă începutul Universului, iar lărgirea continuă a pâlniei indică accelerarea expansiunii. Totuși, natura energiei întunecate rămâne un subiect deschis cercetărilor, provocând comunitatea științifică să exploreze noi frontiere ale cunoașterii.
O întrebare fascinantă pentru cercetători și pasionați de cosmologie este: ce există în afara universului nostru în expansiune? Răspunsul, până în prezent, este că nu există dovezi directe ale unui „dincolo”. Totuși, anumite teorii sugerează posibilitatea existenței unor universuri multiple. Aceste modele speculative, care includ conceptul de multivers, ar putea oferi soluții la unele probleme nerezolvate ale fizicii actuale.
Confruntarea dintre mecanica cuantică și gravitație
Una dintre cele mai mari provocări ale fizicii moderne este reconcilierea a două teorii fundamentale: mecanica cuantică, care descrie comportamentul materiei la scară foarte mică, și teoria gravitației, care guvernează fenomenele la scară largă.
La nivel cuantic, regulile care determină comportamentul materiei sunt dominate de probabilități și de valori discrete ale energiei. Fenomenele cuantice sunt surprinzătoare: particulele pot apărea și dispărea spontan, iar materia poate manifesta proprietăți ondulatorii. Această lume microscopică funcționează ca un întrerupător de lumină, unde energia are doar stări distincte de pornit și oprit.
În contrast, la scări mari, guvernate de mecanica clasică, obiectele se comportă într-un mod continuu și predictibil. Energia poate lua orice valoare, iar fenomenele sunt regulate și stabile – precum un întrerupător cu variator, care permite ajustări fine ale intensității luminii.
Problema apare atunci când cercetătorii încearcă să studieze gravitația în context cuantic. Dacă gravitația ar fi cuantizată, regulile de la scară mică ar trebui să se aplice, dar până acum, experimentele și modelele nu susțin această ipoteză.
Multiversul: o soluție posibilă?
Pentru a unifica mecanica cuantică și gravitația, fizicienii au dezvoltat teorii care explorează posibilitatea unui multivers. Printre aceste teorii se numără:
- Teoria corzilor, care propune că toate particulele fundamentale sunt, de fapt, vibrații ale unor „corzi” extrem de mici;
- Cosmologia branelor, care sugerează existența unor universuri paralele, fiecare fiind o „brană” distinctă;
- Teoria cuantică a buclelor, care reimaginează spațiul și timpul ca fiind cuantificate;
- Alte modele care încearcă să explice cum interacționează gravitația cu lumea cuantică.
Deși sunt încă ipotetice, aceste teorii oferă perspective captivante și motivează cercetări intense.[sursa]
Indiferent de ceea ce se află dincolo de universul nostru cunoscut, un lucru este sigur: expansiunea continuă. Distanța dintre galaxia noastră, Calea Lactee, și majoritatea celorlalte galaxii devine tot mai mare cu timpul. Această tendință inexorabilă va remodela structura Universului, lăsându-ne tot mai izolați în vastitatea spațiului.
Abonaţi-vă la newsletter folosind butonul de mai jos, pentru a primi - periodic şi gratuit - o notificare pe adresa de email atunci când publicăm articole interesante:
