II/3. Tér és Idő viszonya az Univerzumban
	TARTALOM               I. BEVEZETŐ – A CSILLAGÁSZAT TEGNAP ÉS MA  II. KOZMIKUS LÉPTÉK  III. AZ UNIVERZUM KIALAKULÁSA, FEJLŐDÉSE  IV. TÁJÉKOZÓDÁS AZ ÉGBOLTON  FELADATOK  Mindentudás Egyeteme Kht., Copyright © 2005   Végtelen Univerzum? A Világegyetem végtelenségéről a különböző korok emberei különbözőképpen gondolkodtak. Az egyiptomiak a kozmoszt gömb alakúnak tartották, mely keletkezett és múlandó. Arisztotelész kozmogóniája szerint a világ közepén álló Földet átlátszó kristálygömbök veszik körül, melyeken különböző égitestek keringenek A legkülső szférán foglalnak helyet az állócsillagok. A belső szférákat a Nap, a Hold és a bolygók foglalják el. Az i.e. 2. században a görögöknek már nagyságrendileg helyes becsléseik voltak a Hold és a Nap Földtől való távolságát illetően, ugyanakkor az Univerzum méretéről nem lehetett valós elképzelésük. Ptolemaiosz szerint az állócsillagok szférája csupán 200-szor van messzebb mint a Hold. A 16. században a kopernikuszi fordulattal a Nap középpontba helyezése mellett egy igen fontos világnézeti változás is lezajlott: megszűnt az égi és a földi világ közötti különbség hangsúlyozása nyomán a reneszánsz felszabadította az évszázadokon keresztül földhöz láncolt képzeletet. A Kopernikusz-elmélet mellett kiálló itáliai filozófus, Giordano Bruno világképformáló művében - A végtelenről, a világegyetemről és a világokról - az egyházi tanokkal tudatosan szembehelyezkedve az Univerzum végtelenségét tanította (eretneksége miatt 1600-ban az inkvizíció máglyáján égett). Galilei távcsövével felfedezte, hogy az égbolton szabad szemmel halvány sávnak látszó Tejút valójában csillagok sokaságából áll. A 18. századra a világmindenség elképzelt határai egyre távolabb tolódtak: William Herschel a híres megfigyelő csillagász statisztikai módszerrel becsülte meg a Tejút méretét, mely szerinte 9 ezer fényév átmérőjű korong (ez kb. tizede a ma elfogadott értéknek). Kapteyn 1906-ban megismételte Herschel csillagszámlálásos módszerét és nála hatszor nagyobb értéket kapott (ami még mindig kisebb a valóságosnál). Edwin Hubble 1929-ben a világ akkori legnagyobb teleszkópjával az Androméda-ködöt vizsgálva megállapította, hogy az sokkal messzebb van annál, hogy a Tejút része lehessen. Bebizonyosodott a filozófus Immanuel Kant kétszáz évvel korábbi elképzelése, hogy léteznek a Tejúthoz hasonló távoli csillagszigetek, galaxisok. Az Univerzum az emberiség előtt végleg kitárulkozott.
	Az Androméda-köd távolsága kb. 2,2 millió fényév, ami nemcsak azt jelenti, hogy oda egy jövőbeli feltételezett űrutazás a fénysebességet megközelítő sebességgel is több millió évig tartana, de azt is, hogy az Androméda-köd jelenlegi állapotáról semmit nem tudunk, hiszen amit most látunk, az a 2,2 millió évvel ezelőtti állapota.
	A fény véges terjedési sebessége miatt tehát minél távolabbi objektumot vizsgálunk a térben, időben annál korábbi állapotát ismerhetjük meg: ha az Univerzum mélységét vizsgáljuk, a múltját láthatjuk. Vannak tőlünk több milliárd fényév távolságra levő objektumok, melyek fénye még akkor indult el irányunkba, amikor az Univerzum jóval fiatalabb volt. Éppen ilyen objektumok vizsgálata segít az Univerzum történetének felderítésében.
	Az Androméda-köd (M31) Tiszta időben, a városi fényektől távol, szabad szemmel is megfigyelhető foltszerű objektum, mely a Tejútrendszerünkhöz hasonló csillaghalmaz, tőlünk mintegy 2,2 millió fényév távolságra. Az Androméda-köd mellett megfigyelhető két kisebb törpegalaxis, az M32 és az M110.
	A gravitáció Az Univerzum anyagának struktúrálódása egy alapvető kölcsönhatásnak köszönhető, mely minden anyagi pont között működik. Ez a kölcsönható erő a gravitáció, mely mindig vonzó és végtelen hatótávolságú. A gravitációs vonzás törvényét Newton ismerte fel a 17. században. E szerint két test között ható gravitációs vonzóerő (F) nagysága egyenesen arányos a két test tömegével (m1, m2) és fordítottan arányos a két test közötti távolság (r) négyzetével: , ahol G arányossági tényező az ú.n. gravitációs állandó. A testek a közelebbi nagy tömegű vonzócentrumok hatását sokkal jobban érzik, mint a távolabbiakét. A Naprendszerben a Nap a legnagyobb vonzócentrum, mely közelsége miatt a bolygókra sokmilliárdszor nagyobb vonzóerőt gyakorol, mint a legközelebbi csillagok bármelyike.
	A téridő Newton idejében a tér és az idő az események leírásához használt abszolút keretként szolgált. A teret a benne foglalt anyagtól független a priori létezőként kezelték. Tér és idő viszonyát Einstein általános relativitáselmélete egészen új megvilágításba helyezte: a teret és az időt az anyagi világ történéseihez kötötte, az anyag, a tér és az idő csak együtt léteznek. Az időre vonatkozó tapasztalatunkat végső soron a Föld forgása alapozta meg, ehhez alkottunk később mérőeszközöket, melyek továbbra is egyenletes mozgáson alapulnak: ilyen a lengő inga vagy a rezgő kvarckristály. De a térről is csak akkor tudunk beszélni, ha benne történik is valami. Egy üres abszolútumról semmit sem mondhatunk addig, amíg nem helyezünk bele valamit: a tér szerkezetét az anyag határozza meg. Az anyagi világ megfigyelésével megtapasztalhatjuk a teret, mely azt befogadja. A térben zajló események (pl. óra ingájának lengése) határozzák meg az időt, ha azonban a tér szerkezete megváltozik, akkor várhatóan az idő is. Nagy tömegű objektum erős gravitációs terében például az órák megfigyelhetően lelassulnak. Tér és idő elválaszthatatlansága miatt indokolt téridőről beszélni.
	A véges, de határtalan Univerzum modellje Amennyiben Univerzumunk véges méretű, akkor sem kell, hogy határa legyen. Ennek szemléltetésére tekintsük az ábrán látható gömbfelszínt. Képzeljük el, hogy azon lapos (2 dimenziós) élőlények élnek, amelyek a gömb felszínén bármilyen irányba tudnak jönni-menni, látni-hallani stb. Számukra a világmindenséget a gömb felszíne jelenti, mivel kétdimenziós lények lévén sem a gömb belsejébe, sem a gömb felszínén kívül jutásra nincs lehetőségük. Ekkor a számukra bejárható univerzum véges, de mégsincs határa. Ha lényünk tetszőleges irányban elindul és haladás közben nem változtat irányt, visszajut oda, ahonnan elindult.