„Chcę stanąć tak blisko krawędzi, jak tylko mogę, nie przechodząc na drugą stronę. Na krawędzi widzisz wszystkie rodzaje rzeczy, których nie możesz zobaczyć z centrum.”
-Kurt Vonnegut
Nasz Wszechświat rozpoczął się od Wielkiego Wybuchu, ale to nie znaczy, że prawidłowo go sobie wyobrażamy. Większość z nas myśli o nim jak o eksplozji: gdzie wszystko zaczęło się gorące i gęste naraz, a następnie rozszerzało się i stygło, gdy różne fragmenty oddalały się od siebie. Ale choć ten obraz jest kuszący, wcale nie jest poprawny. To doprowadziło Jaspera Eversa do zadania bardzo dobrego pytania:
Zastanawiam się, jak to się stało, że nie ma centrum wszechświata i jak to się stało, że kosmiczne promieniowanie tła jest daleko wszędzie, gdzie spojrzymy. Wydaje mi się, że kiedy wszechświat się rozszerza… powinno istnieć miejsce, w którym zaczął się rozszerzać.
Pomyślmy przez chwilę o fizyce eksplozji i o tym, jak wyglądałby nasz wszechświat, gdyby zaczął się od jednego z nich.
Wybuch zaczyna się w punkcie i gwałtownie rozszerza się na zewnątrz. Najszybciej poruszający się materiał najszybciej przemieszcza się na zewnątrz, a więc najszybciej się rozprzestrzenia. Im dalej jesteś od centrum eksplozji, tym mniej materiału do ciebie dotrze. Gęstość energii spada w miarę upływu czasu wszędzie, ale spada szybciej dalej od wybuchu, ponieważ materiał energetyczny jest bardziej rozproszony na obrzeżach. Nie ważne gdzie jesteś, zawsze będziesz w stanie – zakładając, że nie zostaniesz zniszczony – zrekonstruować centrum eksplozji.
Ale to nie jest Wszechświat, który widzimy. Wszechświat wygląda tak samo na dużych i małych odległościach: te same gęstości, te same energie, ta sama liczba galaktyk itd. Obiekty znajdujące się daleko, oddalające się od nas z większymi prędkościami, nie wydają się być w tym samym wieku, co obiekty znajdujące się bliżej nas, poruszające się z mniejszymi prędkościami; wydają się być młodsze. W dużych odległościach nie ma mniej obiektów, ale jest ich więcej. A jeśli spojrzymy na to, jak wszystko porusza się we Wszechświecie, okaże się, że pomimo tego, że widzimy dziesiątki miliardów lat świetlnych, zrekonstruowane centrum ląduje dokładnie na nas.
Czy to oznacza, że my, spośród wszystkich trylionów galaktyk we Wszechświecie, znaleźliśmy się w centrum Wielkiego Wybuchu? I że początkowy „wybuch” został skonfigurowany w taki właśnie sposób – z nieregularnymi, niejednorodnymi gęstościami, energiami, „czasami startu” i tajemniczą poświatą 2,7 K – aby sprzysiąc się, że to właśnie my jesteśmy w jego centrum? Jakże niełaskawy byłby to Wszechświat, gdyby tak właśnie było: skonfigurować się w ten niewiarygodnie nierealistyczny sposób na samym początku.
Zamiast tego, Ogólna Teoria Względności przewiduje nie eksplozję, lecz ekspansję. Wszechświat, który zaczyna się od gorącego, gęstego stanu, rozszerza swoją strukturę. Istnieje błędne przekonanie, że rozpocząłby się on z jednego punktu; tak nie jest! Zamiast tego, istnieje region, który ma te właściwości – wypełniony materią, energią, itd. – a następnie Wszechświat ewoluuje zgodnie z prawami grawitacji.
Ma wszędzie podobne właściwości, włączając w to gęstość, temperaturę, liczbę galaktyk, itd. Gdybyśmy jednak spojrzeli na zewnątrz, zobaczylibyśmy dowody na to, że Wszechświat ewoluuje. Ponieważ Wielki Wybuch wydarzył się wszędzie naraz, skończoną ilość czasu temu, w pewnym regionie przestrzeni, i ten region jest wszystkim, co jest dla nas obserwowalne, kiedy patrzymy z naszego punktu widzenia, widzimy region przestrzeni, który nie różni się tak bardzo od naszej pozycji w przeszłości.
Galaktyki, których światło potrzebowało miliarda lat, aby tu dotrzeć, pojawiają się takie, jakie były miliard lat temu; galaktyki, których światło potrzebowało dziesięciu miliardów lat, aby tu dotrzeć, pojawiają się takie, jakie były dziesięć miliardów lat temu! 13,8 miliarda lat temu we Wszechświecie dominowało promieniowanie, a nie materia, a kiedy we Wszechświecie po raz pierwszy uformowały się neutralne atomy, promieniowanie to nadal istnieje, po tym jak zostało schłodzone i przesunięte ku czerwieni z powodu rozszerzającego się Wszechświata. To, co postrzegamy jako Kosmiczne Mikrofalowe Tło, jest nie tylko pozostałością po Wielkim Wybuchu, ale promieniowanie to jest obserwowalne z każdego miejsca we Wszechświecie.
Niekoniecznie istnieje centrum Wszechświata; to, co nazywamy „regionem” przestrzeni, w którym nastąpił Wielki Wybuch, może być nieskończone. Jeśli istnieje centrum, to może ono być dosłownie wszędzie i nie będziemy o tym wiedzieć; część Wszechświata, którą możemy obserwować, jest niewystarczająca, aby ujawnić tę informację. Musielibyśmy zobaczyć krawędź, fundamentalną anizotropię (gdzie różne kierunki wydają się różne) w temperaturach i liczbach galaktyk, a nasz Wszechświat, w największych skalach, naprawdę wygląda tak samo wszędzie i we wszystkich kierunkach.
Nie ma miejsca, w którym Wszechświat zaczął się rozszerzać z powodu Wielkiego Wybuchu; jest czas, w którym Wszechświat zaczął się rozszerzać. Tym właśnie jest Wielki Wybuch: stanem wpływającym na cały obserwowalny Wszechświat w określonym momencie. To dlatego patrzenie na większe odległości we wszystkich kierunkach oznacza patrzenie wstecz w czasie. To dlatego wszystkie kierunki wydają się mieć z grubsza jednakowe właściwości. I to dlatego nasza historia kosmicznej ewolucji może być prześledzona tak daleko, jak tylko nasze obserwatoria są w stanie zobaczyć.
Możliwe, że Wszechświat ma skończony kształt i skończony rozmiar, ale jeśli tak, to ta informacja jest dla nas niedostępna. Obserwowalna dla nas część Wszechświata jest skończona, a ta informacja nie jest w niej zawarta. Jeśli myślisz o Wszechświecie jak o balonie, bochenku chleba lub jakiejkolwiek innej analogii, pamiętaj, że jesteś w stanie uzyskać dostęp tylko do niewielkiej części rzeczywistego Wszechświata; to, co jest dla nas obserwowalne, jest tylko dolną granicą tego, co tam jest. Może być skończony, może być nieskończony, ale to, czego jesteśmy pewni, to fakt, że się rozszerza, staje się coraz mniej gęsty, a im dalej patrzymy, tym dalej w przeszłość jesteśmy w stanie zajrzeć. Jak mówi astrofizyk Katie Mack:
Wszechświat rozszerza się tak, jak rozszerza się twój umysł. Nie rozszerza się w nic; po prostu stajesz się mniej gęsty.