Ku është qendra e universit?

Rreth një shekulli më parë, shkencëtarët po përpiqeshin të pajisnin atë që dukej si një kontradiktë në teorin e relativitetit të përgjithshëm të Albert Einstein.

Publikuar në vitin 1915, dhe tashmë i pranuar gjerësisht në mbarë botën nga fizikantët dhe matematicienët, teoria supozonte se universi ishte statik – i pandryshueshëm, i palëvizshëm dhe i pandryshueshëm. Në shkurt, Einstein besonte se madhësia dhe forma e universitit sot ishin, më shumë ose më pak, të njëjta si gjithmonë.

Por kur astronomët shikuan në qiellin e natës tek galaktikat e largëta me teleskopë të fuqishëm, ata panë shenja se universi ishte diçka tjetër veç kësaj. Këto vëzhgime të reja sugjeruan të kundërtën – se ai ishte, përkundrazi, duke u zgjeruar.

Shkencëtarët shpejt kuptuan se teoria e Einstein nuk thoshte në të vërtetë se universi duhet të ishte statik; teoria mund të mbështeste gjithashtu një univers në zgjerim. Në fakt, duke përdorur të njëjtat mjete matematikore që ofronte teoria e Einstein, shkencëtarët krijuan modele të reja që treguan se universi ishte, në fakt, dinamik dhe në zhvillim.

Kam kaluar dekada duke përpjekur të kuptoj relativitetin e përgjithshëm, përfshirë në punën time aktuale si profesor fizikash duke mësuar kurse për këtë temë. E di që të kuptosh idenë e një universi gjithnjë e në rritje mund të duket sfiduese – dhe një pjesë e sfidës është të kalosh mbi ndjeshmërinë tënde natyrore për mënyrën se si funksionojnë gjërat. Për shembull, është e vështirë të imagjinosh diçka kaq të madhe sa universi që të mos ketë fare një qendër, por fizikë thotë se kjo është realiteti.

Hapësira midis galaktikave

Së pari, le të përcaktojmë se çfarë nënkuptohet me “zgjerim.” Në Tokë, “zgjerimi” do të thotë diçka që po bëhet më e madhe. Dhe në lidhje me universin, kjo është e vërtetë, në një farë mënyre. Zgjerimi gjithashtu mund të nënkuptojë “gjithçka po largohet nga ne,” gjë që është gjithashtu e vërtetë në lidhje me universin. Përdor një teleskop për të parë galaktikat e largëta dhe të gjitha duken duken se po largohen nga ne.

Më tej, sa më larg të jenë, aq më shpejt duket se po lëvizin. Këto galaktika gjithashtu duket se po largohen nga njëra-tjetra. Pra, është më e saktë të thuhet se gjithçka në univers po bëhet më e largët nga gjithçka tjetër, të gjitha njëherësh.

Kjo ide është e ndjeshme por thelbësore. Është e lehtë të mendosh për krijimin e universit si një shpërthim me fishekzjarre: Filloni me një shpërthim të madh, dhe pastaj të gjitha galaktikat në univers fluturojnë në të gjitha drejtimet nga një pikë qendrore.

Por kjo analogji nuk është e saktë. Jo vetëm që ajo gabimisht nënkupton se zgjerimi i universit filloi nga një vend i vetëm, gjë që nuk është e vërtetë, por gjithashtu sugjeron se galaktikat janë ato që po lëvizin, gjë që nuk është plotësisht e saktë.

Nuk është aq shumë galaktikat që largohen nga njëra-tjetra – është hapësira midis galaktikave, struktura e universit vetë, që është po zgjeruar gjithnjë e më shumë ndërsa kalon koha. Në fjalë të tjera, nuk janë vërtet galaktikat vetë që lëvizin përmes universit; është më tepër se universi vetë që i mban më larg ndërsa zgjeron.

Një analogji e zakonshme është të imagjinojmë duke ngjitur disa pika në sipërfaqen e një baloni. Ndërsa fryni ajër në balonë, ajo zgjeron. Sepse pikat janë ngjitur në sipërfaqen e balonës, ato largohen më shumë nga njëra-tjetra. Edhe pse mund të duken se lëvizin, pikat në të vërtetë mbeten saktësisht aty ku i vendosët, dhe distanca midis tyre rritet thjesht për shkak të zgjerimit të balonës.

Tani mendoni për pikat si galaktika dhe për balonën si strukturën e universit, dhe filloni të kuptoni pamjen.

Fatkeqësisht, ndërsa kjo analogji është një fillim i mirë, ajo nuk e merr plotësisht në detaje gjithashtu.

Dimensioni i 4-të

E rëndësishme për çdo analogji është kuptimi i kufizimeve të saj. Disa defekte janë të dukshme: Një balonë është mjaft e vogël për t’u përshtatur në dorën tuaj – jo edhe universi. Një defekt tjetër është më i ndjeshëm. Balona ka dy pjesë: sipërfaqen e saj latex dhe brendësinë e saj të mbushur me ajër.

Këto dy pjesë të balonës përshkruhen ndryshe në gjuhën e matematikës. Sipërfaqja e balonës është dy-dimensionale. Nëse do të ecje rreth saj, mund të lëvizje përpara, prapa, majtas ose djathtas, por nuk mund të lëvizësh lart ose poshtë pa lënë sipërfaqen.

Tani mund të duket sikur po emërojmë katër drejtime këtu – përpara, mbrapa, majtas dhe djathtas – por ato janë thjesht lëvizje përgjatë dy rrugëve bazë: anash dhe përpara-mbrapa. Kjo është ajo që bën që sipërfaqja të jetë dy-dimensionale – gjatësia dhe gjerësia.

Brenda e balonës, nga ana tjetër, është tre-dimensionale, kështu që do të ishit në gjendje të lëvizni lirshëm në çdo drejtim, duke përfshirë lart ose poshtë – gjatësia, gjerësia dhe lartësia.

Këtu qëndron keqkuptimi. Gjëja që ne e mendojmë si “qendra” e balonës është një pikë diku në brendësi të saj, në hapësirën e mbushur me ajër nën sipërfaqe.

Por në këtë analogji, universi është më shumë si sipërfaqja gellak e balonës. Brenda e mbushur me ajër brenda balonës nuk ka përfaqësues në universin tonë, kështu që nuk mund të përdorim atë pjesë të analogjisë – vetëm sipërfaqja ka rëndësi.

Pra, pyetja, “Ku është qendra e universit?” është disi si të pyesësh, “Ku është qendra e sipërfaqes së balonës?” Nuk ka një të tillë. Ju mund të udhëtoni përgjatë sipërfaqes së balonës në çdo drejtim, sa herë të dëshironi, dhe kurrë nuk do të arrini ndonjë vend që ta mund ta quani qendrën e saj sepse kurrë nuk do të largoheni vërtet nga sipërfaqja.

Në të njëjtën mënyrë, ju mund të udhëtoni në çdo drejtim në univers dhe kurrë nuk do të gjeni qendrën e tij sepse, shumë si sipërfaqja e balonit, ai thjesht nuk ka një.

Një pjesë e arsyeve pse kjo mund të jetë kaq sfiduese për t'u kuptuar është sepse mënyra se si përshkruhet universi në gjuhën e matematikës. Sipërfaqja e balonit ka dy dimensione, dhe brenda balonit ka tre, por universi ekziston në katër dimensione. Sepse nuk është vetëm për mënyrën se si lëvizin gjërat në hapësirë, por edhe si lëvizin në kohë.

Truri ynë është i lidhur për të menduar për hapësirën dhe kohën veç e veç. Por në univers, ato janë të ndërlidhura në një strukturë të vetme, të quajtur “koha-hapësira.” Ky bashkim ndryshon mënyrën se si funksionon universi në krahasim me atë që pret intuita jonë.

Dhe kjo shpjegim madje nuk fillon të përgjigjet në pyetjen se si diçka mund të zgjerohen pafundësisht – shkencëtarët ende po përpiqen të kuptojnë se çfarë fuqizon këtë zgjerim.

Pra, duke pyetur për qendrën e universit, ne po përballemi me kufijtë e intuitës sonë. Përgjigjja që gjejmë – gjithçka, duke u zgjeruar kudo, të gjitha në të njëjtën kohë – është një shikim i vetëm se sa e çuditshme dhe e bukur është universi ynë.