Bardzo często mówi się o tym, jak o powiększaniu się balona. Dmuchając balon, jego powierzchnia staje się coraz większa, ale samej materii, z jakiej gumowa część balona jest zrobiona, jest zawsze tyle samo. Jeżeli na powierzchni balona namalujemy kropki, reprezentujące galaktyki, to będą się one od siebie oddalać, mimo, że fizycznie pomiędzy nimi nadal będzie tyle samo atomów samego materiału, z którego balon został wykonany — materiał ten będzie po prostu rozciągnięty.

W naszym rozumieniu nie ma więc zewnętrznego tła czy "pojemnika", w którym Wszechświat się rozszerza. Rozszerzanie się Wszechświata to zmiana odległości pomiędzy punktami w przestrzeni w samym Wszechświecie. To jak powierzchnia balonu, która się rozciąga — ale balon w tym przypadku nie znajduje się w żadnym innym miejscu, po prostu istnieje jako całość.

A gdyby było coś "poza" Wszechświatem?

Zakładanie, że na sto procent obecna wiedza naukowa odpowiada na jakiekolwiek pytanie, zwłaszcza w kontekście pytań o naturę rzeczy i budowę Wszechświata, byłoby ogromnym nadużyciem. Wszak niemal co chwila poznajemy zupełnie nowe informacje i pozwalamy się zaskakiwać odkryciom. Czy więc niemożliwe jest, że nasze obecne pojęcie Wszechświata jest błędne? Oczywiście, że nie, zwłaszcza, że istnieje już sporo hipotez, które doszukują się w czasoprzestrzeni dodatkowych wymiarów, "odwróconych" wszechświatów, czy też koncepcji multiwersum, w którym nasz Wszechświat jest tylko jedną z nieskończoności "baniek".

Jedną z bardziej intrygujących hipotez na temat istnienia "czegoś" poza naszym Wszechświatem oferuje fizyka kwantowa oraz teoria strun. Zgodnie z kwantową teorią pola nawet próżnia, która mogłaby wydawać się pustą czasoprzestrzenią, jest wypełniona aktywnością fizyczną w postaci fluktuacji energii. Te fluktuacje powodują spontaniczne pojawianie się cząstek, które równie szybko znikają. Choć może to brzmieć jak abstrakcyjna idea powstała na potrzeby równań matematycznych, w rzeczywistości takie cząstki zaobserwowano w licznych eksperymentach.

Oznacza to, że "nic" faktycznie posiada energię i przypomina raczej pulsującą, energetyczną mieszaninę niż całkowitą pustkę. Czy zatem czasoprzestrzeń mogła również wyłonić się z kwantowych fluktuacji w obrębie nicości? Teoria strun, jedna z kluczowych koncepcji kwantowych, sugeruje, że jest to możliwe. Zgodnie z tą teorią, to, co postrzegamy jako przestrzeń i czas, jest wynikiem procesów kwantowych zachodzących na znacznie głębszym, mikroskopowym poziomie.

Wielki Wybuch jako ucieczka z fizyki kwantowej

Sean Carroll, teoretyczny fizyk z California Institute of Technology, słusznie zauważył, że "Wielki Wybuch to moment w czasie, a nie w przestrzeni". Wiemy już, że Wszechświat nie zaczął się rozszerzać w istniejącej przestrzeni, lecz sam ją tworzył. Z niezwykle gorącego i gęstego stanu stopniowo przechodził w mniej gęstą i chłodniejszą strukturę, jednocześnie rozciągając przestrzeń.

Na tej podstawie stworzono scenariusz, według którego Wielki Wybuch mógł być spontanicznym przejawem zasad fizyki klasycznej, oddzielającym się niczym bańka od nieustannej rzeczywistości kwantowej. Możliwe, że przed Wielkim Wybuchem Wszechświat istniał jako nieskończony obszar gorącej i gęstej materii w stanie stabilnym, podporządkowany prawom mechaniki kwantowej. Dopiero z nieznanych przyczyn doszło do Wielkiego Wybuchu — chwili, w której fizyka klasyczna przejęła dominującą rolę w kształtowaniu dalszej ewolucji.

W teorii strun pojawia się koncepcja dodatkowych wymiarów, które są kluczowe dla jej matematycznej struktury. W 2004 r. Sean Carroll wraz z Jennifer Chen zaproponowali hipotezę, według której z jednego "macierzystego" Wszechświata kwantowego mogą odrywać się równoległe wszechświaty. W takim modelu istnieje nieskończona, wieczna struktura, rządzona przez prawa fizyki kwantowej, z której spontanicznie wyłaniają się kolejne wszechświaty. Każdy z tych nowych "bąbli" staje się domeną, w której zaczynają obowiązywać zasady fizyki klasycznej. Choć hipoteza ta jest fascynująca, na obecnym etapie rozwoju nauki nie jesteśmy w stanie jej potwierdzić ani nawiązać interakcji z innymi "bańkami".

Jeżeli powyższe przypuszczenia byłyby prawdziwe, to rzeczywiście istniałoby "coś" poza Wszechświatem, ale nadal trudno byłoby mówić, że Wszechświat rozszerza się "gdzieś", bowiem samo istnienie strun poza granicami Wszechświata nie implikuje, że istnieje tam przestrzeń.

Dla nas to i tak bez znaczenia

Głowa zaczyna boleć? Mam odpowiedź, która powinna być remedium: to wszystko bez znaczenia! Serio.

Istnieje bowiem granica ludzkiej obserwacji, wynikająca m.in. z ograniczonej prędkości światła, która jest szeryfem klasycznej fizyki. Jest to tak zwany horyzont zdarzeń Wszechświata obserwowalnego. Wiemy, że poza nim znajduje się jeszcze duża część Wszechświata, a w niej kolejne galaktyki, być może nawet rozwinięte cywilizacje, ale nigdy nie uda nam się tego dostrzec. Nie oznacza to więc, że poza tym horyzontem nie ma nic, ale że nie możemy tego niczego zaobserwować ani wpłynąć na to w żaden sposób. Podobnie jest z tym, co potencjalnie może istnieć poza Wszechświatem. Nigdy tego nie zaobserwujemy, ani nie będziemy mieli na to wpływu, po co więc za długo o tym rozmyślać?