Di manakah ujung alam semesta?

Ya, alam semesta kita Mengerjakan memiliki langkah awal – yaitu, jika yang Anda maksud dengan “alam semesta kita”. itu tampak semesta. Kecepatan cahaya hanya sebesar itu – sebuah kecepatan – dan alam semesta baru ada dalam jangka waktu yang sangat lama (sekitar 13,77 miliar tahun), yang berarti hanya sebagian kecil dari alam semesta yang terungkap kepada kita melalui cahaya yang menempuh perjalanan kosmik besar tersebut. jarak. Dan apa yang berada di luar batas kemampuan kita? Yang satu mudah: lebih dari itu Sehat, seperti galaksi dan lubang hitam serta jenis keju baru yang fantastis. Hal ini tentu saja tidak dapat kita capai selamanya – tetapi tetap saja demikian di sana. (Alam Semesta Kita yang Berkembang: Usia, Sejarah, dan Fakta Lainnya)

Dari sudut pandang kita, sepertinya kita berada di tengah-tengah segalanya, dan setiap galaksi terbang menjauhi kita. Jadi hal ini tentu saja mengarah pada alur pemikiran “Harus ada keunggulan”. Tapi katakanlah Anda melompat ke Andromeda, tetangga galaksi terdekat kita. Dari sudut pandang baru ini, sepertinya Anda masih berada di pusat alam semesta dan segala sesuatunya terbang menjauh Anda. Sekarang mari kita menjadi gila dan berpura-pura kami dapat memindahkan Anda ke galaksi terjauh yang dapat diamati, di ujung terjauh jangkauan pengamatan kami. Tebak apa? Ya, dari posisi Anda, sepertinya Anda berada di pusat alam semesta, dan setiap galaksi – termasuk Bima Sakti yang jauh – sedang berpacu menjauhi Anda.

Inilah yang kami maksud ketika kami mengatakan “Alam semesta mengembang”. Setiap galaksi sedang mundur satu sama lain galaksi (dengan beberapa pengecualian kecil pada merger lokal, tapi itu adalah subjek artikel lain).

Tapi pasti ada batasannya kan? Bukan berarti alam semesta tidak terbatas, bukan? Benar?

Yah, mungkin tidak. Meskipun sangat, sangat, sangat besar, alam semesta mungkin tidak terlalu luas.

Tapi itu masih tidak membutuhkan keunggulan.

Pikirkan lagi tentang melompat dari galaksi ke galaksi. Dari Bima Sakti, alam semesta tampak seperti gelembung sabun raksasa yang semakin besar ukurannya, dan kita berada di tengah-tengahnya. Namun jika dilihat dari galaksi lain, gelembung universal ini terlihat berbeda karena ada galaksi lain yang berada di “pusat” gelembung tersebut. perspektif baru. Dan ini berlaku untuk setiap galaksi.

Saya akan mengatakannya lagi: “Ekspansi Alam Semesta” berarti setiap galaksi bergerak semakin menjauh dari galaksi lainnya. Itu dia! Tidak ada tepian. Tidak ada gelembung. Tidak ada yang perlu diperluas di dalam. Perhitungannya sederhana: Alam semesta semakin besar seiring berjalannya waktu. Dan itu saja.

Mari kita mundur selangkah. Semua orang mengetahui analogi umum yang digunakan untuk menggambarkan alam semesta yang mengembang: Galaksi bagaikan semut yang merayap di atas bola pantai. Kita semua adalah kismis dalam roti. Dan—oh! — bola pantai meledak! Ya! Rotinya mengembang di oven! Ruang angkasa semakin meluas, dan galaksi pun ikut terbawa! Melihat? Mudah!

Analogi-analogi tersebut tentu saja menyampaikan satu poin penting: Galaksi tidak demikian terbang atau menembak atau wals saling menjauh. Ini adalah ruang di bawah mereka melakukan semua pekerjaan untuk berkembang; galaksi-galaksi hanya berkumpul untuk materi kosmik.

Namun analogi tersebut juga memiliki kelemahan yang fatal. Kita semua dapat dengan mudah membayangkan bola pantai yang bisa ditiup atau roti nasi, dan kita langsung membayangkan bola itu mengembang di dalam sesuatu: udara kosong. Bola pantai memiliki kulit. Rotinya memiliki kulit yang enak dan renyah. Mereka punya tepian, dan mereka bergerak masuk sesuatu.

Pikiran kita telah mempermainkan kita, dan menipu kita hingga kita benar-benar takjub dengan apa yang sedang terjadi.

Ketika kita menggunakan analogi semut dalam bola pantai, hal pertama yang orang katakan adalah, “Mengapa semut?” Saya tidak tahu; tangani itu. Dan hal kedua yang orang-orang katakan adalah, “Oh, pusat alam semesta ada di sana, di tengah-tengah bola.” Pada titik itu saya harus memahami keterbatasan analogi:Seluruh alam semesta kita adalah permukaan dari bola pantai. Dan permukaan bola tidak mempunyai pusat. Seperti halnya permukaan bumi yang tidak mempunyai pusat. Kita bisa membuat tiang di tempat yang kita inginkan.

Dalam model bola pantai, seluruh alam semesta kita adalah permukaan dua dimensi, penuh dengan semut-semut idiot yang mencoba merangkak ke arah satu sama lain namun gagal karena ada orang brengsek yang terus meledakkannya. Oke, oke, terserah. Model alam semesta itu adalah dua dimensi, namun dalam pikiran kita, kita langsung menganggapnya mengembang menjadi a ketiga dimensi — dimensi yang tidak dapat diakses oleh semut, karena mereka tidak dapat melompat. Namun dimensi ekstra itu memberikan “tempat” bagi permukaan bola untuk mengembang.

Tapi alam semesta kita yang sebenarnya adalah tiga dimensi. Ketika teori string menunjukkan bahwa mungkin ada dimensi tambahan, semuanya super kecil sehingga tidak dihitung. Jadi apakah ada dimensi ekstra keempat yang menyediakan “bahan” bagi alam semesta kita untuk berkembang?

Mungkin tidak. Begini masalahnya: Matematika bisa mendukung dimensi keempat untuk memperluas alam semesta 3D kita. Dan kita pasti akan memiliki “tepi” dalam dimensi ekstra ini, sama seperti Anda menunjuk ke “tepi” permukaan bola pantai 2D.

Tapi itu tidak harus terjadi.

Kita tidak memerlukan dimensi keempat untuk melipatgandakan alam semesta kita. Kita mempunyai deskripsi matematis yang lengkap dan konsisten tentang perluasan alam semesta hanya dengan menggunakan tiga dimensi normal yang kita kenal dan sukai. Jadi ini berarti kita bisa saja mempunyai alam semesta yang mengembang tanpa yang membutuhkan keunggulan atau sesuatu untuk dikembangkan.

Saya akui saya kesulitan memahami konsep ini. Namun itulah indahnya menggunakan matematika untuk memahami alam semesta: Kita dapat menciptakan dan memanipulasi konsep-konsep yang tidak dapat ditangani oleh otak kita sendiri!