Strona głównaPytania → Czy masa Wszechświata jest stała?

Czy masa Wszechświata jest stała?

Pytanie

Pyta Dominik Małysa

Czy masa Wszechświata jest stała?

Odpowiedź

Odpowiada Mikołaj Misiak

Nie, nie jest stała. Masę obiektu takiego jak np. Ziemia możemy obliczyć mnożąc jego średnią gęstość przez jego objętość. W przypadku Wszechświata nie wiemy czy objętość jest skończona czy nieskończona. Jeśli jest nieskończona, to pytanie o masę całego Wszechświata nie ma sensu. Moglibyśmy zapytać jaka jest masa widzialnego Wszechświata, którego promień dany jest w dobrym przybliżeniu przez wiek Wszechświata razy prędkość światła (czyli około 14 miliardów lat świetlnych). Wiek Wszechświata ciągle rośnie, a zatem objętość widzialnego Wszechświata rośnie.

Jeśli objętość całego rozszerzającego Wszechświata jest skończona, to również rośnie ona z czasem.

W obydwu przypadkach średnia gęstość maleje, ale nie tak szybko aby móc skompensować wzrost objętości. Największy wkład do gęstości daje bowiem stała w czasie gęstość energii próżni. W obydwu przypadkach dochodzimy więc do wniosku, że całkowita masa Wszechświata rośnie.

W powyższym rozumowaniu nie mogliśmy zastosować zasady zachowania energii (z uwzględnieniem energii pola grawitacyjnego). W Ogólnej Teorii Względności potrafimy zdefiniować energię pola grawitacyjnego tylko wtedy, gdy czasoprzestrzeń jest asymptotycznie płaska. Zakrzywiona czasoprzestrzeń w jednorodnym i rozszerzającym się Wszechświecie nie spełnia tego warunku.