EM QUE O UNIVERSO ESTá EXPANDINDO?

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Vamos admitir, você já fez esta pergunta. Damos a você a mesma resposta insatisfatória, mas realmente a explico, para que sua insatisfação não o assuste mais.

A resposta curta é que essa é uma pergunta sem sentido, o Universo não está se expandindo em nada, está apenas se expandindo.

A definição do universo é que ele contém tudo. Se algo estivesse fora do Universo, também faria parte do Universo. Fora isso? Ainda universo. Fora o lado disso? Também mais universo. É o Universo todo o caminho. Mas eu sei que você achará essa resposta insatisfatória, então agora vou quebrar seu cérebro.

Ou o Universo é infinito, continuando para sempre, ou é finito, com um volume limitado. Em ambos os casos, o Universo não tem margem. Quando imaginamos o Universo se expandindo após o Big Bang, imaginamos uma explosão, com um borrifo de matéria vindo de um único ponto. Mas essa analogia não é precisa.

Uma analogia melhor é a superfície de um balão em expansão. Não é o balão tridimensional, apenas sua superfície bidimensional. Se você fosse uma formiga rastejando pela superfície de um balão enorme, e o balão fosse todo o seu universo, você veria o balão essencialmente plano sob seus pés.

Imagine que o balão está inflando. Em todas as direções que você olha, outras formigas estão se afastando de você. Quanto mais longe, mais rápido eles se movem. Mesmo que pareça uma superfície plana, caminhe em qualquer direção por tempo suficiente e você retornará ao seu ponto de partida.

Você pode imaginar um círculo crescente e se perguntar o que ele está expandindo. Mas essa é uma pergunta sem sentido. Não há nenhuma direção que você possa rastrear que o faça sair da superfície. Seu cérebro de formiga bidimensional não pode compreender um objeto tridimensional em expansão. Pode haver um centro no balão, mas não existe um centro na superfície. Apenas uma forma que se estende em todas as direções e envolve-se. E, no entanto, sua jornada para dar uma volta ao redor do balão leva mais e mais, à medida que o balão fica mais inflado.

Para entender melhor como isso se relaciona com o nosso Universo, precisamos escalar as coisas em uma dimensão, de uma superfície 2D incorporada em um mundo 3D, até um volume 3D incorporado em um universo 2D. Os astrônomos pensam que, se você viajar em qualquer direção longe o suficiente, retornará à sua posição inicial. Se você pudesse olhar o suficiente para o espaço, estaria olhando para a parte de trás de sua própria cabeça.

E assim, à medida que o Universo se expande, você levaria mais e mais tempo para dar uma volta no Universo e retornar à sua posição inicial. Mas não há uma direção em que você possa seguir que o levaria para fora ou "fora" do Universo. Mesmo se você pudesse se mover mais rápido que a velocidade da luz, retornaria à sua posição inicial mais rapidamente. Vemos outras galáxias se afastando de nós em todas as direções, assim como nossa formiga veria outras formigas se afastando na superfície do balão.

Uma grande analogia vem da minha co-apresentadora do Astronomy Cast, Dra. Pamela Gay. Em vez de uma explosão, imagine que o Universo em expansão é como um pedaço de pão de passas subindo no forno. Da perspectiva de qualquer passa, todas as outras passas estão se afastando em todas as direções. Mas, diferentemente de um pedaço de pão de passas, você pode viajar em qualquer direção dentro do pão e, eventualmente, retornar à sua passa inicial.

Lembre-se de que toda a nossa compreensão é baseada em 3 dimensões. Se fôssemos criaturas quadridimensionais, isso faria muito mais sentido. Para uma explicação muito mais profunda, eu recomendo que você observe meu bom amigo, Zogg, o Alien, explicar como o Universo não tem limites. Depois de assistir aos vídeos dele, você deve entender totalmente as possíveis topologias do nosso universo.

Espero que isso ajude você a entender por que não há resposta para "no que o Universo está se expandindo?" Sem margem, não está se expandindo para nada, apenas se expandindo.

Você também pode ouvir nosso episódio de podcast explicando isso aqui -
O que é o universo se expandindo - mostre notas e transcrições