Jak velký je náš vesmír?

Na otázku, jak velký je momentálně vesmír, ve kterém žijeme, se dá odpovědět velice rychle a pravdivě: "Nevíme to." Pro vědce, motivované touhou po dalším poznáním, jsou ovšem odpovědi takového typu neuspokojující. Pomocí lepší definice pojmu "vesmír" se snaží dobrat k lepším a konstruktivnějším odpovědím. 

Upřesněním definice vesmíru na "veškerý pozorovatelný vesmír", tedy vše, co umíme detekovat pomocí přístrojů, dostáváme šanci podpořit odpověď na tuto otázku reálnými čísly.

Pozemští pozorovatelé zachycují pomocí detektorů elektromagnetické záření, přicházející z více či méně odlehlých částí vesmíru. Vyhodnocením jeho vlastností pak usuzují na stáří objektů, které záření vyslaly. Díky tomu můžeme dnes relativně přesně odpovědět - vesmír je starý 13,819 miliard let.

Menší korekturu odhadu stáří vesmíru přitom vyžaduje fakt, že vesmír se stal  pro záření "průhledným" až ve svém stáří kolem 400 000 let. Do té doby se nacházel v hustém stavu, ve kterém bylo veškeré elektromagnetické záření hmotou vesmíru pohlcováno. Teprve až po uplynutí této doby můžeme vůbec mluvit o "zdroji záření".

Zjednodušeně by se tedy dalo odhadnut, že záření, které k nám dorazilo, za dobu své existence urazilo maximální vzdálenost, odpovídající 13,819 miliardy světelných let. To by ovšem platilo jen v případě, že se vesmír nerozpíná. Ve skutečnosti se během doby, kterou potřebovalo nejstarší detekované záření k dosažení pozemských aparatur, vesmír díky rozpínání objemově zvětšil natolik, že skutečná vzdálenost, ve které se nachází nejstarší zdroje informací (elektromagnetického záření) je dnes odhadována na 46,6 miliard světelných let. 

Pozorovaný vesmír by tedy měl mít průměr kolem 93 miliard světelných let. 

_{Ilustrace: Zdroj: By Unmismoobjetivo (Own work), http://commons.wikimedia.org/wiki/File%3AObservable_universe_logarithmic_illustration.png [CC BY-SA 3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], via Wikimedia Commons}

Ve vesmíru se ale nacházejí i oblasti, které nikdy vidět nemůžeme, protože se od nás vzdalují rychlostí vyšší než rychlost elektromagnetického záření, které k nám vysílají, a na základě kterého jejich existenci zaznamenáváme. 

Jak velký je tedy vesmír doopravdy? Je pravda, že je vesmír nekonečný? 

Na první otázku skutečně nemůžeme odpovědět s naprostou jistotou. Odpověď na druhou se můžeme pokusit odhadnout na základě pozorování a teoretický úvah.  

O tom, jestli je náš vesmír nekonečný, rozhoduje jeho tvar, tedy stupeň jeho zakřivení. 

Náš mozek je schopen si představit různé geometrické objekty v rámci třírozměrného prostoru, s těmito objekty se totiž setkáváme v běžném životě. Jak si ale člověk má představit tvar samotného třírozměrného prostoru? 

Jako příklad pozitivního zakřivení vesmíru může posloužit koule: u jejího povrchu se jedná o zakřivený dvourozměrný objekt, který vnímáme v rámci běžného třírozměrného prostoru. Povrch koule nemá začátek ani konec, je tedy vnímán jako neohraničený, přesto, že objekt sám (koule) není nekonečně velký. 

Analogicky vesmír sám, pokud je pozitivně zakřivený, je neohraničený. Pozorovatel, který vyrazí v jakémkoliv bodě na cestu vesmírem a zachová si přitom původní směr, musí nutně dojít zpět k původnímu bodu stejně, jako by se pohyboval po povrchu koule, nebo podobně jako se k původnímu bodu vrací vesmírný satelit, když obletěl celou zeměkouli. 

Vesmír, který není zakřivený by se dal naopak přirovnat k ploché desce, která nikde nekončí. Takový vesmír by byl nekonečný a pozorovatel, který by se vydal na pouť po vesmíru, by se do původního budu již nikdy nevrátil. 

O něco těžší je představit si negativně zakřivený vesmír. Nejlépe asi vystihuje podobnou formu tvar "Pringels". I v negativně zakřiveném vesmíru může pozorovatel cestovat nekonečně daleko, aniž by se přitom vrátil na místo, odkud původně ke své cestě vyrazil. 

_{Zdroj:  http://www.google.com.br/imgres?q=cubo&hl=pt-BR&gbv=2&tbm=isch&tbnid=kRVXDeBtM7wUyM:&imgrefurl=http://computacaografica.ic.uff.br/erratas.html&docid=JGBhW5pzDGjSIM&w=2163&h=1713&ei=bwplTrncOMWCgAfGouCMCg&zoom=1&iact=hc&vpx=1337&vpy=410&dur=156&hovh=200&hovw=252&tx=173&ty=72&page=1&tbnh=133&tbnw=168&start=0&ndsp=55&ved=1t:429,r:30,s:0&biw=1920&bih=899 Open source licence}

Na základě pozorování můžeme odhadnout, že vesmír je skutečně plochý a nezakřivený. Díky tomu by měl být i nekonečný. Pozorovatel, který se jednoho dne vydá na cestu po vesmíru, se už nikdy nevrátí na původní místo, pokud zachová směr svého putování.