Charles H. Lineweaver i Tamara M. Davis, "Nieporozumienia wokół wielkiego wybuchu" (2005)

KOSMOLOGIA
> <font>Charles H. Lineweaver i Tamara M. Davis
> <strong><font size="2"><span class="tytulartpom">Nieporozumienia wok&oacute;ł wielkiego wybuchu<span>

Któż potrafi wyobrazić sobie ekspandujący Wszechświat? Nawet profesjonalni astronomowie mają z tym kłopoty

Ekspansja Wszechświata jest zapewne najważniejszym z poznanych dotąd faktów dotyczących naszego pochodzenia. Gdyby Wszechświat się nie rozszerzał, nie miałby kto przeczytać tego artykułu. Ekspansja i związane z nią stygnięcie Wszechświata, który powstał w gorącym Wielkim Wybuchu, umożliwiły utworzenie się chłodnych planet ziemiopodobnych i powstanie żywych organizmów. Ekspansja miała wpływ na wszystkie struktury Wszechświata, począwszy od galaktyk i gwiazd, a skończywszy na planetach i nas samych.

W czerwcu tego roku mija 40 lat od daty ogłoszenia definitywnego dowodu na to, że Wszechświat się rozszerza i że pierwotnie był znacznie gorętszy i gęstszy niż obecnie. Naukowcy odkryli wtedy wystygłą poświatę Wielkiego Wybuchu: kosmiczne mikrofalowe promieniowanie tła, nazywane też promieniowaniem reliktowym. Od tego momentu ekspansja i stygnięcie Wszechświata są spoiwem całej kosmologii, podobnie jak darwinowska teoria ewolucji spaja współczesną biologię. Niczym ewolucja darwinowska kosmiczna ekspansja stanowi kontekst, w którym proste struktury powstają i rozwijają się w bardziej skomplikowane systemy. Ani współczesna biologia bez ewolucji, ani współczesna kosmologia bez ekspansji nie miałyby większego sensu.

Rozszerzanie się Wszechświata przypomina ewolucję darwinowską jeszcze w jednym: większość naukowców twierdzi, że dobrze ją rozumie, ale tylko niewielu z nich zgadza się co do jej istoty. W półtora wieku po powstaniu dzieła "O pochodzeniu gatunków" biolodzy akceptują realność darwinizmu, lecz nadal rozmaicie rozumieją jego znaczenie i implikacje, zaś przeciętny obywatel wciąż żyje w przeddarwinowskiej fikcji. Podobnie wygląda sprawa ekspansji Wszechświata. Zjawisko to jest często rozumiane błędnie, choć od jego odkrycia upłynęło już 75 lat. Wybitny kosmolog James Peebles z Princeton University, znany m.in. z prac poświęconych naturze promieniowania reliktowego, napisał w 1993 roku: "Pełnia znaczenia tego modelu [gorącego Wielkiego Wybuchu] i jego bogactwo nie są wystarczająco dobrze rozumiane [...] nawet wśród osób, które wniosły niezwykle inspirujący wkład do rozwoju wiedzy na ten temat".

Mówiąc lub pisząc o ekspansji Wszechświata, znani fizycy, autorzy podręczników astronomicznych i wybitni popularyzatorzy nauki wypowiadają czasem stwierdzenia niepoprawne, bałamutne lub takie, które łatwo jest błędnie zinterpretować. Ponieważ ekspansja jest podstawą modelu Wielkiego Wybuchu, wszelkie związane z nią nieporozumienia są wysoce niepożądane. Ekspansja to pojęcie pozornie proste; co jednak naprawdę oznacza zdanie, że Wszechświat się rozszerza? W co on się rozszerza? Czy Ziemia także ekspanduje? Całą tę konfuzję dodatkowo nasila fakt, że tempo ekspansji Wszechświata rośnie, co pociąga nieoczekiwane konsekwencje.

Czym naprawdę jest ekspansja?

KIEDY EKSPANDUJE jakaś dobrze znana struktura (np. skręcona kostka, Cesarstwo Rzymskie lub rój odłamków bomby), jej rozmiary rosną, gdyż rozszerza się ona w otaczającą ją przestrzeń. Kostki, cesarstwa i bomby mają środki i brzegi. Na zewnątrz ich brzegów znajdują się miejsca, w które można się rozszerzać. Wszechświat nie ma ani brzegów, ani środka - w jaki więc sposób może się powiększać?

Istnieje dobra analogia tego procesu. Wyobraźmy sobie, że jesteśmy mrówkami żyjącymi na powierzchni nadmuchiwanego balonu. Nasz świat jest dwuwymiarowy: istnieją tylko kierunki w lewo, w prawo, do przodu i do tyłu. Określenia "góra" i "dół" nic dla nas nie znaczą. W pewnym momencie stwierdzamy, że dojście do mszyc, które trzeba wydoić, zajmuje nam coraz więcej czasu: jednego dnia pięć minut, drugiego - sześć, trzeciego - siedem itd. Podobnie wydłuża się czas dojścia do innych miejsc. Wiemy, że zawsze poruszamy się z taką samą prędkością, a mszyce nie uciekają od nas, lecz tylko kręcą się przypadkowo to w tę stronę, to w tamtą. Doświadczenie mówi nam jednak, że odległości do mszyc systematycznie rosną. Wyciągamy stąd wniosek, że przestrzeń, w której żyjemy (dwuwymiarowa powierzchnia balonu), rozszerza się. Wydaje się to dziwne, gdyż obeszliśmy nasz świat dookoła i nie znaleźliśmy ani żadnego brzegu, ani żadnego zewnętrza, w które można by ekspandować.

Ekspandujący Wszechświat przypomina taki nadmuchiwany balon. Odległości do dalekich galaktyk stale się zwiększają. Astronomowie często mówią o "ucieczce" galaktyk, ale nie znaczy to, że obiekty te się poruszają. Nie są fragmentami bomby, która eksplodowała w chwili Wielkiego Wybuchu. To przestrzeń, w której tkwimy razem z galaktykami, rozdyma się, ciągnąc ze sobą wszystko, co się w niej znajduje. Poszczególne galaktyki wykonują chaotyczne ruchy wewnątrz gromad galaktyk, ale całe gromady zasadniczo znajdują się w stanie spoczynku. Określenie "spoczynek" można zdefiniować bardzo dokładnie. Wypełniające cały Wszechświat promieniowanie reliktowe jest uniwersalnym układem odniesienia - odpowiednikiem gumy, z której zrobiony był nasz balon. Ruch można określić właśnie względem promieniowania reliktowego.

Analogii z balonem nie można jednak ciągnąć zbyt daleko. Z naszego punktu widzenia ekspansja zakrzywionej dwuwymiarowej gumy jest możliwa dlatego, że otacza ją trójwymiarowa przestrzeń. W trzecim wymiarze balon ma środek, a gdy się rozszerza, jego powierzchnia ekspanduje w otaczające go powietrze. Ktoś mógłby pomyśleć, że ekspansja trójwymiarowej przestrzeni wymaga istnienia czwartego wymiaru; jednak zgodnie z ogólną teorią względności Einsteina, na której opiera się współczesna kosmologia, przestrzeń jest tworem dynamicznym: może się rozszerzać, kurczyć lub zakrzywiać, nie będąc zanurzona w dodatkowym wymiarze.

W tym sensie Wszechświat zawiera się sam w sobie. Nie potrzebuje ani środka ekspansji, ani pustej przestrzeni na zewnątrz (gdziekolwiek by to było), w którą miałby się rozszerzać. Rozszerzając się, nie odbiera swemu otoczeniu dotychczas niezajętego miejsca. Wprawdzie w niektórych najnowszych teoriach fizycznych pojawiają się dodatkowe wymiary, ale nie mają one żadnego związku z ekspansją naszej trójwymiarowej przestrzeni.

Wszechobecny kosmiczny zator

W NASZYM WSZECHÂWIECIE wszystkie obiekty oddalają się od siebie - zupełnie tak jak na powierzchni balonu. Wielki Wybuch nie był więc eksplozją w przestrzeni, lecz eksplozją całej przestrzeni. Nie doszło do niego w jakimś konkretnym miejscu, z którego rozprzestrzeniał się w istniejącą już wcześniej pustkę. We wszystkich punktach Wszechświata zdarzył się jednocześnie.

Odwróciwszy bieg czasu, zobaczylibyśmy, że każdy dowolnie wybrany obszar Wszechświata kurczy się. Wszystkie galaktyki zbliżają się do siebie, aż wreszcie zderzają w ogromnym kosmicznym zatorze komunikacyjnym - Wielkim Wybuchu. Analogia z zatorem sugeruje, że mamy do czynienia ze zjawiskiem lokalnym, które można ominąć, korzystając z informacji drogowych podawanych przez radio. Wielkiego Wybuchu ominąć jednak nie można. Przypomina sytuację, w której powierzchnia Ziemi i wszystkie drogi kurczą się, podczas gdy rozmiary samochodów pozostają niezmienione. W pewnej chwili pojazdy zaczną stykać się zderzakami i żaden komunikat radiowy już nie pomoże. Zator jest powszechny.

Wielki Wybuch zdarzył się dosłownie wszędzie: w pokoju, w którym czytacie ten artykuł, w pewnym punkcie na lewo od gwiazdy Alfa Centauri i w każdym innym miejscu we Wszechświecie. Nie była to bomba eksplodująca w jakimś konkretnym miejscu, które można by nazwać epicentrum wybuchu. Podobnie jest z nadmuchiwanym balonem: na jego rozszerzającej się powierzchni nie istnieje żaden wyróżniony punkt, który można by nazwać jej środkiem i który byłby dobrze zdefiniowanym centrum ekspansji.

Dla wszechobecności Wielkiego Wybuchu nie ma znaczenia ani rozmiar Wszechświata, ani nawet kwestia, czy jego objętość jest skończona czy nieskończona. Gdy kosmolodzy mówią, że Wszechświat był kiedyś wielkości grejpfruta, chodzi im tylko o to, że taką wielkość miał Wszechświat obserwowalny (czyli ta część Wszechświata, która jest dzisiaj dostępna naszym obserwacjom).

Obserwatorzy w Wielkiej Mgławicy Andromedy, lub jeszcze dalej od nas, mają swoje własne obserwowalne Wszechświaty - nieco inne od naszego, ale częściowo się z nim pokrywające. Andromedanie widzą galaktyki, których my nie widzimy, są bowiem nieco bliżej tych obiektów niż my (i na odwrót). Obserwowalny Wszechświat Andromedan także miał kiedyś rozmiary grejpfruta. Możemy zatem myśleć o wczesnym Wszechświecie jako o stosie częściowo zachodzących na siebie grejpfrutów, który we wszystkich kierunkach rozciąga się w nieskończoność. Dlatego stwierdzenie, że do Wielkiego Wybuchu doszło w ograniczonej przestrzeni, jest mylące. W chwili Wielkiego Wybuchu cała przestrzeń mogła być nieskończona. Jeśli nieskończoną przestrzeń skurczymy o dowolny czynnik, nadal pozostanie ona nieskończona.

Uciekać szybciej od światła

INNE NIEPOROZUMIENIA związane są z ilościowym opisem ekspansji. Tempo, w jakim zwiększa się odległość między galaktykami, wynika z zależności odkrytej w 1929 roku przez amerykańskiego astronoma Edwina Hubble'a i na jego cześć nazwanej prawem Hubble'a: prędkość (v), z jaką oddala się od nas galaktyka, jest wprost proporcjonalna do odległości (d), jaka tę galaktykę od nas dzieli (v = Hd). Stała proporcjonalności H nosi nazwę stałej Hubble'a i określa tempo rozszerzania się przestrzeni - nie tylko w naszej okolicy, ale w dowolnym miejscu Wszechświata.

Niektórych myli fakt, że nie wszystkie galaktyki spełniają prawo Hubble'a (najbliższa duża galaktyka - Wielka Mgławica Andromedy - wręcz się do nas zbliża). Dzieje się tak dlatego, że prawo Hubble'a opisuje jedynie uśrednione ruchy galaktyk. Oprócz nich obiekty te wykonują drobne ruchy "własne" wywołane wzajemnym przyciąganiem grawitacyjnym (tak jak robią to nasza Droga Mleczna i Wielka Mgławica Andromedy). Odległe galaktyki również mają pewne prędkości własne, ale ze względu na znaczną odległość od nas prędkości te są dużo mniejsze od prędkości średnich (v), które w związku z tym dobrze spełniają prawo Hubble'a.

Zgodnie z prawem Hubble'a Wszechświat nie wszędzie rozszerza się jednakowo szybko. Niektóre galaktyki uciekają od nas z prędkością 1000 km/s, inne (dwa razy dalsze) z prędkością 2000 km/s itd. Galaktyka, której odległość od nas jest większa od pewnej wartości granicznej, oddala się z prędkością większą od prędkości światła. Znając stałą Hubble'a, można tę wartość wyliczyć - wynosi ona około 14 mld lat świetlnych (jest to tzw. promień Hubble'a). Sferę o promieniu równym promieniowi Hubble'a nazywa się w astronomii sferą Hubble'a.

Czy wniosek o galaktykach szybszych niż światło oznacza, że prawo Hubble'a jest fałszywe? Przecież ze szczególnej teorii względności Einsteina wynika, że nic nie może poruszać się z prędkością nadświetlną! Z tym problemem borykały się pokolenia studentów. Poprawna odpowiedź jest następująca: szczególną teorię względności można stosować tylko do prędkości "normalnych", tj. takich, które odnoszą się do ruchu w przestrzeni. Prędkość występująca w prawie Hubble'a nie odnosi się jednak do ruchu w przestrzeni, lecz jest związana z rozszerzaniem się samej przestrzeni. Zaś rozszerzanie się przestrzeni to efekt związany z ogólną teorią względności, którego nie dotyczą ograniczenia nakładane przez szczególną teorię względności. Prędkość ucieczki galaktyk większa od prędkości światła nie łamie zasad szczególnej teorii względności. W przestrzeni żaden obiekt nie może przemieszczać się szybciej niż światło.

Rozciąganie i stygnięcie

PIERWSZE OBSERWACJE, z których wynikało, że Wszechświat się rozszerza, przeprowadzono w latach 1910-1930. Z doświadczeń laboratoryjnych wiadomo było, że atomy wysyłają i pochłaniają światło o określonych długościach fal. To samo można dostrzec w świetle odległych galaktyk, z tą różnicą, że owe długości są większe. Astronomowie mówią, że światło galaktyk jest przesunięte ku czerwieni. Wytłumaczenie tego efektu jest proste: ekspansja przestrzeni powoduje, że fale świetlne ulegają rozciągnięciu. Jeśli w czasie propagacji fal świetlnych rozmiary Wszechświata wzrosły dwukrotnie, to ich długość także wzrosła dwukrotnie, a ich energia dwukrotnie się zmniejszyła.

Proces ten można opisać za pomocą temperatury. Zbiór fotonów wyemitowanych przez dany obiekt ma pewną temperaturę, czyli określony rozkład energii, który odzwierciedla stopień nagrzania tego obiektu. Fotony podróżujące w przestrzeni tracą energię, a ich temperatura maleje. Dzięki temu rozszerzający się Wszechświat stygnie podobnie jak sprężone powietrze wydostające się ze zbiornika, w którym było przechowywane pod dużym ciśnieniem. Promieniowanie reliktowe powstało w temperaturze około 3000 K, zaś jego obecna temperatura wynosi zaledwie około 3 K. Od momentu, w którym zostało wyemitowane, Wszechświat zwiększył swoje rozmiary tysiąckrotnie; z tego powodu temperatura fotonów zmalała o ten sam czynnik. Obserwacje gazu w odległych galaktykach pozwoliły astronomom zmierzyć temperaturę, jaką promieniowanie reliktowe miało w zamierzchłej przeszłości. Wyniki potwierdzają tezę, że Wszechświat stygł w trakcie swej ewolucji.

Wiele nieporozumień dotyczy związku między przesunięciem ku czerwieni a prędkością. Przesunięcie ku czerwieni wywołane ekspansją jest często mylone z poczerwienieniem wywołanym przez efekt Dopplera. Efekt ten powoduje wydłużenie fal dźwiękowych, których źródło oddala się od obserwatora (przykładem może być syrena oddalającego się ambulansu). Analogiczna zasada obowiązuje dla fal świetlnych, gdy źródło światła oddala się od nas w przestrzeni.

Podobnie - ale nie tak samo! - dzieje się ze światłem odległych galaktyk. Kosmologiczne przesunięcie ku czerwieni nie jest zwykłym przesunięciem dopplerowskim. Niestety, astronomowie często tak je nazywają, wywołując mętlik w głowach studentów. Dopplerowskie i kosmologiczne przesunięcia ku czerwieni są opisywane przez dwa różne wzory. Pierwszy z nich wynika ze szczególnej teorii względności, która nie bierze pod uwagę ekspansji przestrzeni, natomiast drugi został wyprowadzony z ogólnej teorii względności przy uwzględnieniu rozszerzania się Wszechświata. Oba wzory dają praktycznie te same wyniki w przypadku bliskich galaktyk, lecz całkowicie różne w przypadku galaktyk odległych.

Zgodnie ze wzorem dopplerowskim przesunięcia ku czerwieni obiektów, których prędkość w przestrzeni zbliża się do prędkości światła, dążą do nieskończoności. Wysyłane przez nie promieniowanie ma zbyt dużą długość, by dało się je zaobserwować. Gdyby rzeczywiście tak było, to najdalsze widzialne obiekty uciekałyby od nas z prędkością minimalnie mniejszą od prędkości światła. Wzór kosmologiczny prowadzi jednak do innych wniosków. We współczesnym standardowym modelu kosmologicznym galaktyki o przesunięciu ku czerwieni równym 1.5 (tzn. takie, których promieniowanie ma długości fal zwiększone o 50% w porównaniu z długościami laboratoryjnymi) oddalają się z prędkością światła. Dotychczas astronomowie zaobserwowali około 1000 galaktyk o przesunięciu ku czerwieni większym niż 1.5. Oznacza to, że znamy około 1000 obiektów uciekających od nas szybciej niż światło. Fotony mikrofalowego promieniowania tła przebyły jeszcze większą drogę i ich przesunięcie ku czerwieni wynosi około 1000. Gorąca plazma, która je emitowała, oddalała się od nas mniej więcej 50 razy szybciej niż światło.

Biec, aby pozostać w spoczynku

OBSERWOWANIE GALAKTYK szybszych niż światło może wydawać się doświadczeniem mistycznym, jest jednak możliwe dzięki zmianom tempa ekspansji Wszechświata. Wyobraźmy sobie wiązkę promieniowania wyemitowaną przez źródło, które znajduje się poza naszą sferą Hubble'a. Leci ona w naszym kierunku z prędkością światła względem swego lokalnego obszaru przestrzeni, ale obszar ten oddala się od nas szybciej niż światło. Wiązka porusza się z maksymalną możliwą prędkością, nie jest jednak w stanie nadążyć za rozszerzaniem się przestrzeni. Przypomina to trochę dziecko próbujące biec ruchomym chodnikiem pod prąd. Fotony znajdujące się na sferze Hubble'a są jak Czerwona Królowa i Alicja w Krainie Czarów: biegną jak najszybciej tylko po to, by pozostać w tym samym miejscu.

Na pierwszy rzut oka wydaje się, że światło wyemitowane poza sferą Hubble'a nigdy do nas nie dotrze, a jego źródło na zawsze pozostanie przed nami ukryte. Jednakże promień Hubble'a nie jest stały, ponieważ stała Hubble'a (od której zależy jego wartość) jest stałą tylko w przestrzeni, lecz nie w czasie. Jej chwilowa wartość jest proporcjonalna do tempa wzrostu odległości między dwiema galaktykami podzielonego przez tę odległość. (Do obliczeń można użyć dowolnych dwóch galaktyk o małej prędkości własnej). Do niedawna naukowcy byli przekonani, że w naszym Wszechświecie mianownik tego ułamka rośnie szybciej od licznika i stała Hubble'a maleje z upływem czasu, zaś promień Hubble'a wzrasta. W takim przypadku fotony, które początkowo znajdowały się poza sferą Hubble'a i uciekały od nas, mogą znaleźć się wewnątrz sfery Hubble'a. Poruszają się wtedy w obszarze przestrzeni, który oddala się z prędkością mniejszą od prędkości światła, i w końcu do nas dolatują. Natomiast galaktyka, która je wyemitowała, może nadal uciekać szybciej niż światło. Możemy zatem obserwować promieniowanie galaktyk, które zawsze uciekały od nas i zawsze będą uciekać z prędkościami nadświetlnymi. Innymi słowy, sfera Hubble'a nie wyznacza ustalonego miejsca w przestrzeni, które byłoby granicą obserwowalnej części Wszechświata.

Co zatem ogranicza obserwowalną przestrzeń? Jest to kolejny problem, który prowadzi do nieporozumień. Gdyby przestrzeń się nie rozszerzała, najdalsze obiekty, które moglibyśmy obecnie zobaczyć, znajdowałyby się około 14 mld lat świetlnych od nas, taką bowiem odległość mogłoby pokonać światło od chwili Wielkiego Wybuchu. Ponieważ jednak Wszechświat ekspanduje, przestrzeń pokonywana przez foton w trakcie jego podróży ulega rozciągnięciu. Z tego powodu obecna odległość do najdalszych obiektów, jakie można zobaczyć, jest mniej więcej trzykrotnie większa i wynosi około 46 mld lat świetlnych.

Niedawne odkrycie, że tempo kosmicznej ekspansji wzrasta, wprowadziło dodatkowe komplikacje. We Wszechświecie, który rozszerza się coraz wolniej, w naszym polu widzenia z upływem czasu pojawia się coraz więcej galaktyk. Natomiast we Wszechświecie ekspandującym coraz szybciej istnieje granica, poza którą nigdy nie wyjrzymy. Nosi ona nazwę kosmicznego horyzontu zdarzeń. Aby promieniowanie galaktyk uciekających szybciej od światła mogło kiedykolwiek do nas dotrzeć, promień Hubble'a musi rosnąć, ale w rozpędzającym się Wszechświecie jego wzrost zostaje wstrzymany. Odległe obiekty wysyłają fotony w naszym kierunku, lecz przyśpieszająca ekspansja utrzymuje je poza sferą Hubble'a.

Rozpędzający się Wszechświat ma zatem - podobnie jak czarna dziura - horyzont zdarzeń, poza którym nic nie widać. Obecna odległość do kosmicznego horyzontu zdarzeń wynosi 16 mld lat świetlnych. Światło wysłane przez galaktyki położone dzisiaj poza horyzontem zdarzeń nigdy do nas nie dotrze, gdyż ich odległość będzie rosnąć zbyt szybko. Możemy oglądać to, co działo się w tych obiektach, zanim przekroczyły horyzont, ale późniejszych wydarzeń nie będziemy już w stanie zobaczyć.

Czy Brooklyn ekspanduje?

W FILMIE ANNIE HALL młody bohater, którego gra Woody Allen, tłumaczy lekarzowi i matce, dlaczego nie może odrabiać lekcji. "Wszechświat się rozszerza... Wszechświat jest wszystkim, a ponieważ ekspanduje, to kiedyś się rozpadnie i wszystko się skończy!" Jego mama ma jednak inne zdanie: "Jesteś w Brooklynie. Brooklyn nie ekspanduje!"

Mama ma rację. Brooklyn nie ekspanduje. Ludzie często uważają, że jeśli przestrzeń się rozszerza, to wraz z nią rozszerzają się wszystkie obiekty. Nie jest to prawdą. Atomy i miasta to obiekty, których rozmiary określa równowaga sił. Ekspansja, która ani nie przyśpiesza, ani nie zwalnia, sama z siebie nie jest źródłem żadnej siły i nie zmienia ich rozmiarów. (Fotony nie są takimi obiektami i dlatego w rozszerzającym się Wszechświecie ich długości fal zawsze rosną). Zmienne tempo ekspansji rzeczywiście wprowadza nową siłę, ale nawet ona nie powoduje postępującego rozciągania ani ściskania rzeczy materialnych.

Na przykład gdyby grawitacja stała się silniejsza, nasze rdzenie kręgowe skurczyłyby się w taki sposób, by elektrony wewnątrz kręgów zbliżyły się do siebie i osiągnęły nowy stan równowagi. Stalibyśmy się nieco niżsi, lecz nie kurczylibyśmy się już dalej. Gdybyśmy żyli we Wszechświecie zdominowanym przez przyciągającą siłę grawitacji (jak do niedawna myślała większość kosmologów), ekspansja ulegałaby spowolnieniu. Pojawiłaby się siła delikatnie ściskająca wszystkie obiekty; nie kurczyłyby się one jednak ustawicznie, a jedynie przeszłyby w nowy stan równowagi, w którym miałyby nieco mniejsze rozmiary.

Ponieważ w naszym Wszechświecie ekspansja przyśpiesza, na wszystkie obiekty zamiast ściskającej działa niewielka siła rozciągająca. Nowy stan równowagi jest osiągnięty przy zwiększonych rozmiarach; wszystkie obiekty są więc minimalnie większe niż w przypadku, gdyby przyśpieszenia nie było. Na powierzchni Ziemi siła rozciągająca jest maleńkim ułamkiem (10^-30) przyśpieszenia grawitacyjnego skierowanego ku środkowi planety. Gdy ta siła jest stała, nie powoduje rozszerzania się Ziemi. Nasza planeta osiąga po prostu stan równowagi przy rozmiarach nieco większych niż w przypadku, gdyby ekspansja Wszechświata nie przyśpieszała.

Sytuacja ulega zmianie, jeżeli - jak to postulują niektórzy kosmolodzy - przyśpieszenie nie jest stałe. Gdyby przyśpieszenie wzrastało, mogłoby kiedyś stać się tak silne, że rozerwałoby wszystkie obiekty. Nastąpiłoby "wielkie rozdarcie". Jego przyczyną nie byłaby jednak sama ekspansja ani jej przyśpieszenie, ale wzrost przyśpieszenia.

Model Wielkiego Wybuchu opiera się na obserwacjach ekspansji, promieniowania reliktowego, chemicznego składu Wszechświata oraz sposobu, w jaki materia grupuje się we Wszechświecie. Model ten, podobnie jak inne teorie naukowe, może kiedyś zostać odrzucony, ale w obecnej chwili to właśnie on najlepiej wyjaśnia dane, którymi dysponujemy. Gdy zdobędziemy nowe, bardziej szczegółowe dane obserwacyjne, kosmolodzy lepiej poznają proces ekspansji i jej przyśpieszania. Będą wtedy mogli zadawać pytania dotyczące początków czasu i największych skal we Wszechświecie.

Co jest przyczyną ekspansji? Wielu kosmologów tłumaczy ją procesem inflacji. Takim wytłumaczeniem nie można się jednak zadowolić, gdyż po to, by do inflacji doszło, Wszechświat musiał już ekspandować. A co z największymi skalami, których nie jesteśmy w stanie zobaczyć? Czy Wszechświat jest tylko jednym z inflacyjnych bąbli znacznie większego multiwszechświata, którego różne części rozszerzają się w różnym tempie? Nikt tego nie wie. Nie umiemy jeszcze odpowiedzieć na wiele pytań, ale coraz dokładniejsze obserwacje sugerują, że Wszechświat będzie rozszerzał się wiecznie. Mamy jednak nadzieję, że nieporozumienia związane z jego ekspansją będą się zmniejszać.