Budućnost Univerzuma stoji u tesnoj vezi sa njenim sadašnjim oblikom, ako se pretpostavi da je gravitacija jedina sila koja upravlja njegovom sadašnjom evolucijom. (Pošto nema dokaza o postojanju kosmičkog odbijanja ono se jednostavno može zanemariti.) Oblik vasione je donekle teško shvatiti; mnogi pokušavaju da oblike sagledaju spolja a mi zapravo živimo unutar vasione. Štaviše, ne možete sebi predstaviti oblik trodimenzionalnog prostora vasione ako niste u mogućnosti da razmišljate u četiri dimenzije. Pošto mi za sada nismo u mogućnosti da razmišljamo u četiri dimenzije, a još je teže opisivati u četiri dimenzije moramo se zadovoljiti dvodimenzionalnom analogijom trodimenzionalne vasione.

Zatvorena vasiona je hipersferna vasiona. Hipersferna je trodimenzionalna analogija dvodimenzionalne površine sfere. Mi živimo u galaksijama na površini ove sfere i primorani smo da se krećemo po toj površini. Otvorena vasiona je još čudnija: oblikovana je kao sedlo ili hiperboloid. Bez obzira što različiti oblici mogu rezultirati opažljivim uticajima, vasiona je toliko velika da je nemoguće otkriti ove efekte pomoću sadašnjih tehnika.

Ni otvorena ni zatvorena vasiona nemaju ivice. Razmotrimo zatvorenu, sferičnu vasionu; površina sfere nema rub. Kad naučnici govore o “rubu” vasione, oni ukazuju na rub opservabilne vasione. Ako se za starost vasione uzme brojka od 13 milijardi godina, mi ne možemo videti ništa udaljenije od toga, pošto bi svetlosti bilo potrebno duže od 13 milijardi godina da stigne do nas. Starost ograničava širinu opservabilne vasione; ali ne ograničava širinu same vasione, pošto postoje galaksije iza opservabilne vasione koje ne možemo videti zao što su predaleko. Izraz “rub vasione” zvuči veličanstveno ali i dovodi u zabunu; bolji izraz bio bi granice opservabilne vasione.

Opšta teorija relativnosti i naša vasiona

Priroda naše vasione je očaravajuća tema koja je kroz mnogo godina uzbuđivala maštu ljudi. Mnoge spekulacije proizvele su mnoge različite moguće vasione kao prototipove naše vasione, ali mi ćemo sada posvetiti pažnju tipu vasione koji bi prema Opštoj teoriji relativnosti trebalo da je naš. Ova tema se u nauci naziva relativistička kosmologija. Pre nego što počnemo da razmatramo vasionu u kojoj živimo, moramo ispitati različite tipove vasiona koji bi mogli da postoje. Zbog jednostavnosti počećemo od svetova koji mogu da postoje u jednoj, dve dimenzije, i tako redom.

Počnimo od jedne dimenzije. Najpre moramo zamisliti jednu jednodimenzionalnu bubu koja živi u jednodimenzionalnom svetu, koji nije ništa drugo nego deo prave na kom je buba zarobljena. Buba ne može da se kreće ni u stranu, ni na gore, ni na dole, nego samo napred i nazad. Kako je buba zarobljena na delu prave koji ima konačnu dužinu, njen svet je konačan. I kako ona ne može neprekidno da se kreće u jednom istom smeru (mora da se zaustavi na krajevima i promeni smer) za njen svet možemo reći da je i ograničen. Prema tome, buba na segmentu prave živi u jednodimenzionalnom svetu koji je konačan i ograničen.

Ako sad našu bubu stavimo na obim kruga ona će opet moći da se kreće samo napred i nazad. Međutim, ona tako može da se kreće beskonačno u jednom istom smeru. Njen svet sad nije ograničen. Ali kako je obim kruga određena, merljiva, dužina njen svet je i dalje konačan.

Mogli bi da stavimo bubu na pravu koja je beskonačno duga, ili na krug beskonačno velikog poluprečnika. U tom slučaju njen svet će biti beskonačan i neograničen. Dalje, ako je stavimo na beskonačnu ravan, njen dvodimenzionalni svet biće takođe beskonačan i neograničen.

Treba da budemo srećni što ne živimo u dvodimenzionalnom svetu. Život bi tada zaista bio “ravan”, jer bi sve oko nas bilo u ravni, spljošteno – bili bismo samo naše žive senke.

Zamišljati primere raznih vrsta svetova sa sve većim brojem dimenzija postaje sve teže i teže; paralelno sa maštom moramo da se koristimo i ilustracijama. Trodimenzionalni primeri o kojima će biti reči ne predstavljaju našu vasionu, jer, kao što je već rečeno, našu vasionu moramo zamišljati u četiri dimenzije (četvrta dimenzija je vreme).

Da vidimo šta se dešava sa trodimenzionalnim prostorom. Pretpostavimo da je naša buba sad sama u praznom prostoru. Ako je stavimo u šuplju loptastu čauru njen svet će biti konačan i ograničen. Da bismo konstruisali trodimenzionalan svet koji je konačan i neograničen pretpostavićemo da naša buba živi u zajednici sa porodicom buba, u prostoru bez fizičkih granica. Ako pretpostavimo da su ove bube veoma masivne, onde nijedna buba neće moći da napusti zajednicu jer će biti sprečena gravitacionim privlačenjem kojim grupa kao celinu a privlači svaku pojedinačnu jedinku. Dalje, kako je gravitaciono privlačenje tako jako ni svetlosni zraci neće moći da napuste masu buba. Zbog toga, čak i ako bi neka buba gledala u prostor u suprotnom smeru od onog u kome su ostale bube, linija gledanja bila bi savijena unazad prema grupi, dajući uvek “bube u očima” tako da nijedna buba ne bi mogla da vidi ništa izvan zajednice. “Pravo napred” za svaku bubu će značiti prema centru zajednice. Bube neće biti svesne nikakve fizičke barijere, jer će po njihovom saznanju živeti u svetu koji je neograničen. Njihov svet je konačan jer veličina zajednice kao celine je konačna i zajednica čini njihov svet.

Primer trodimenzionalnog beskonačnog i neograničenog sveta koji bi mogao da postoji je buba koja sama tumara po beskonačnom prostoru bez ikakvih gravitacionih masa ili drugih sila koje bi je u tome sprečavale.

Njutn je najpre smatrao da se vasiona sastoji od konačne količine materije rasute u ograničenoj količini prostora. Tu mogućnost je brzo odbacio jer je zakon Opšte gravitacije predviđao da će gravitaciono privlačenje između čestica u vasioni izazvati njeno sažimanje. Kao rezultat dobila bi se jedna veoma velika lopta koja bi sadržala svu masu vasione i koja bi mirovala u središtu konačnog prostora. Ali vasiona uopšte nije takva, što je i Njutn znao.
Tako je Njutn preradio svoju teoriju i pretpostavio da je vasiona beskonačna. rasute kroz veliku prazninu na velikim međusobnim rastojanjima bile su bezbrojne velike gravitacione mase – zvezde, galaksije, i jata galaksija.

Na osnovu Opšte teorije relativnosti Ajnštajn je mogao da pokaže da vasiona kakvu je Njutn zamislio nije verovatna, ako nije ni nemoguća, iz matematičkih razloga. Posebno je pokazao da bi u takvoj vasioni prosečna gustina materije kroz celu vasionu bila jednaka nuli. Zbog toga bi, prema Ajnštajnu, Njutnova vasiona bila “konačno ostrvo u beskonačnom okeanu prostora.”

Njutnovi zakoni bili su zasnovani na tome da svetlost putuje pravolinijski. Opšta teorija je pokazala da gravitacija skreće svetlosne zrake. Na osnovu rezultata Opšte teorije relativnosti Ajnštajn je prvo zaključio da je vasiona konačna i neograničena.

Naša je vasiona, prema Ajnštajnovoj prvobitnoj teoriji, analogna površini sfere u dve dimenzije, koja je konačna i neograničena. Ako putujemo pravolinijski po površini sfere (npr. Zemlje) mi ćemo se na kraju vratiti na ono mesto odakle smo krenuli. Prava linija na Zemljinoj površini je ona koja prati površinu Zemlje. Mi znamo da je površina Zemlje okrugla, ali to ne možemo lako zapaziti okom, jer je zakrivljenost neznatna.

U spoljašnjem prostoru pravu liniju određuje putanja svetlosnog snopa. Ako svetlosni snop putuje daleko od bilo kojih gravitacionih masa one neće uticati na njega, ali ako se nađe u njihovoj blizini snom svetlosti će biti zakrivljen, tj. privučen prema izvoru gravitacije. Iz tog razloga za prostor kažemo da je zakrivljen. Naravno, prostor ne treba zamišljati da je kriv u običnom smislu reči, nego samo u tome da on sadrži gravitacione mase (zvezde, galaksije, jata galaksija…) koje izazivaju skretanje svetlosnih zraka u svojoj blizini.

Osobina gravitacionih masa da skreću svetlosne zrake objašnjava zašto je naša vasiona neograničena. Jer, i ako svetlosni zraci prevaljuju ogromna pravolinijska rastojanja u prostoru, oni će biti zakrivljeni pri prolasku blizu zvezda. Ako svetlosni zraci pretrpe dovoljno sukcesivnih skretanja, može se dogoditi da se potpuno obrnu i krenu u suprotnom pravcu, na isti način kao i putnik koji putuje oko Zemlje. Isto kao i zemaljski putnik koji se vraća do početne tačke trajnim pravolinijskim putovanjem po površini Zemlje, vasionski putnik u našoj vasioni krećući se po onome što izgleda kao prava u prostoru, vratiće se nazad na Zemlju. On neće biti svestan da putuje oko gigantskog kruga u prostoru, baš kao što i putnik na Zemlji nije svestan da putuje kružnom linijom oko Zemlje. Uopšteno rečeno prava u prostoru je linija svetlosnog snopa koja može biti prava ili zakrivljena, ili kombinacija ove dve mogućnosti (u nastavku će pod pravom da se podrazumeva pravac svetlosnog snopa, bez obzira da li je on zakrivljen ili nije).

Naša vasiona je konačna jer ako neprekidno putujemo po pravoj liniji i okončamo putovanje u istoj tački posle izvesnog vremena proćićemo samo kroz neki konačan deo prostora. Fizička slika naše vasione je slična ogromnom okeanu prostora sa galaksijama i zvezdama usađenim u njega po manje ili više ravnomernoj raspodeli. Spoljašnja ivica vasione ne postoji, jer kao što smo videli neprekidno putovanje u istom pravcu vratiće nas na mesto odakle smo krenuli. Naša vasiona se sama zatvara.

Primer koji nam može pomoći da zamislimo ovu Ajnštajnovu predstavu naše vasione dat je na slici. Zemlja je prikazana u centru. Ako krenemo sa Zemlje u centru po jednoj od prostornih linija sve više ćemo se udaljavati od Zemlje. Na nekoj udaljenosti (veliki krug na slici) nalazili bi se na maksimalnoj udaljenosti od Zemlje, na isti način kao što je putnik oko Zemlje na najvećoj udaljenosti od polazne tačke onda kad se nalazi na pola puta.
Nastavljajući svoje putovanje u istom smeru počećemo da se približavamo Zemlji. Ove Zemlje ustvari predstavljaju našu Zemlju iz centra dijagrama, ali putniku kroz vasionu, koji se ne razume u prirodu same vasione, one bi izgledale kao duplikat naše Zemlje.

Kako postoji maksimalno moguće rastojanje od Zemlje, možemo uzeti da je to rastojanje ustvari poluprečnik vasione. To je takođe analogno sfernoj površini: za svaku tačku na njoj postoji druga tačka koja je od nje maksimalno udaljena i nalazi se dijametralno suprotno. Rastojanje između ove dve tačke zavisiće, naravno, od prečnika sfere. Na našoj slici poluprečnik vasione predstavlja veliki krug. Ajnštajn je uspeo da izvede izraz za radijus vasione na ovoj osnovi: našao je da on zavisi od prosečne gustine materije u vasioni (matematički rečeno, našao je da je poluprečnik obrnuto proporcionalan kvadratnom korenu gustine). Uz najbolje procenjenu gustinu vasione njen radijus trebalo bi da iznosi približno kilometara.

Možemo zaključiti da se, u skladu sa Opštom teorijom relativnosti, smatra da je vasiona konačna i neograničena. Da li je tako ili nije možda se nikada neće eksperimentalno utvrditi.