Od Wielkiego Wybuchu do dzisiaj i dalej

Jak zmieniła się kosmologia za sprawą idei Einsteina.

NASA Różne geometrie przekrojów Wszechświata

Wkrótce po sformułowaniu ogólnej teorii względności w 1915 r. Albert Einstein rozpoczął prace nad pierwszym relatywistycznym modelem Wszechświata. W tym czasie nawet wśród astronomów panowało przekonanie, że Wszechświat składa się z gwiazd, a Droga Mleczna jest jedynym, bardzo dużym, dyskopodobnym ich skupiskiem. Rozważano wprawdzie możliwość istnienia wielu takich obiektów, ale były to jedynie hipotezy niepotwierdzone przez żadne znane wówczas obserwacje astronomiczne.

Statyczny i skończony

Gwiazdy tworzące Drogę Mleczną poruszają się, np. Słońce obiega centrum naszej Galaktyki z prędkością ok. 200 km/s i choć to wartość ogromna w porównaniu z prędkościami osiąganymi przez różne obiekty na Ziemi, nawet samoloty lub rakiety, to i tak jest to zaledwie 1/1500 prędkości światła (300 tys. km/s). W pierwszym przybliżeniu Einstein przyjął zatem, że Wszechświat jest statyczny. Taki postulat prowadzi jednak do oczywistej sprzeczności – grawitacja, czy to w wersji Newtona, czy ogólnej teorii względności, nieuchronnie powoduje ruch wzajemnie przyciągających się ciał.

Trzeba podziwiać odwagę Einsteina, który zdając sobie sprawę z tych trudności, zmodyfikował równania ogólnej teorii względności, wprowadzając tzw. stałą kosmologiczną, reprezentującą nową uniwersalną siłę, która miała równoważyć przyciąganie grawitacyjne i zapewniać statyczność Wszechświata. Rozstrzygnąć też trzeba było jeszcze jedno bardzo ważne pytanie, czy Wszechświat jest skończony czy nieskończony. Nieskończoność Wszechświata prowadziłaby do różnych formalnych i filozoficznych trudności i aby ich uniknąć, Einstein zdecydował się założyć, że Wszechświat jest skończony i jego trójwymiarowa przestrzenna geometria jest taka, jaką ma powierzchnia czterowymiarowej sfery.