Spørgsmålet
Jeg har personligt svært ved at svare på spørgsmålet om et uendeligt univers, når jeg fortæller om Big Bang, som siger at universet har været samlet i et lille punkt (hvilket jo er en ret endelig størrelse).
Burde man se at det er det SYNLIGE univers der var samlet i et 'knappenåls-størrelse' punkt. Men at universet allerede ved big bang var uendeligt stort – og nu blot udvider sig endnu mere???
Er universet egentlig kugleformet, så hvis man rejser afsted, vil man i princippet vende tilbage til udgangspunktet – blot fra den anden side?
Mange hilsner
Sonny
Det korte svar
Ja, når vi siger at Universet engang var meget lille, refererer vi til det synlige Univers.
Og ja, i princippet kunne man rejse "rundt om" Universet — men kun hvis det ikke er uendeligt.
Baggrundsviden fra encyklopædien
Hvis du ikke kender til begrebet "et fladt univers", kan du læse om det i encyklopædien her:
Det lange svar
Et uendeligt univers har altid været uendeligt
Det er fuldstændig rigtigt, at et uendeligt univers ikke kan have været endeligt stort. Og ja, normalt når man snakker om at Universet har været så lille, refererer man til det synlige, eller "observerbare", Univers.
Men vi ved faktisk ikke om Universet er endeligt eller uendeligt. Vi er ret sikre på, at det er noget større end det observerbare Univers, men faktisk er observationerne af mikrobølgebaggrundsstrålingen konsistent med en lille positiv krumning, hvilket betyder en "sfærisk" geometri, og dermed et endeligt Univers. Det var der en artikel om forleden (Di Valentino et al. 2019).
Normalt så regner man dog med at det observerbare Univers er "fladt", dvs. har en tæthed som er lig den kritiske tæthed. Men det eneste vi kan kan sige med sikkerhed er, at det observerbare Univers er meget tæt på fladt. Men det svarer lidt til at stå på en mark hvor f.eks. tåge gør at man kun kan se en kilometer væk — så ser Jorden flad ud, og krumningen er for lille til at vi kan måle den. Vi kunne så sige at HVIS resten af Jorden ser ud som det vi kan se, SÅ er den flad.
Uanset hvilken geometri Universet har haft — flad, sfærisk, eller hyperbolsk (eller måske noget fjerde, hvis det kosmologiske princip ikke gælder) — så er ét sikkert: Hvis det er endeligt, har det engang været meget lille, mens hvis det er uendeligt, blev det født uendeligt stort; i sidstnævnt tilfælde kan vi så sige, at en hvilken som helst endelig del af det (f.eks. det observerbare Univers) engang har været meget lille.
Tilbage til start
Kan man komme "tilbage til start" hvis man rejser længe nok?
Ja, men kun hvis Universet er "kugleformet", eller "sfærisk", dvs. har en "superkritisk" tæthed, og dermed er endeligt. Hvis det er fladt eller hyperbolsk, dvs. har en kritisk eller subkritisk tæthed, vil du for evigt støde på nye galakser.
Hvis der kun var almindeligt stof (inkl. mørkt) i Universet, og hvis det var endeligt/sfærisk/lukket, ville det bremse op og en dag begynde at kollapse. Man kan vise, at i dette tilfælde vil en lysstråle som blev udsendt ved Big Bang nå tilbage til sit udgangspunkt præcis samtidig med, at Universet kollapsede fuldstændigt i et Big Crunch. Og eftersom du rejser langsommere end lyset, vil du i praksis ikke kunne nå tilbage.
Men fordi der er mørk energi i Universet, som får Universet til at udvide sig hurtigere, så kollapser vi ikke, på trods at vi har en (tæt på) kritisk tæthed. I vores Univers har vi så meget mørk energi, at du heller ikke vil kunne nå tilbage til udgangspunktet — selv hvis du var en lysstråle, udvider Universet sig simpelthen for hurtigt.
Men man kunne godt forestille sig et hypotetisk univers (altså som stadig er tilladt af fysikkens love), som bare havde en lille smule mørk energi, som i en længere periode balancerede tyngdekraften fra stoffet, således at der var tid nok til at nå tilbage.
Bedste hilsener,
Peter