Vad är rymden?

Svar av Ariel Goobar, professor i experimentell astropartikelfysik och kosmologi, Oskar Klein Centre, Stockholms universitet

I motsats till mekaniska vågor, såsom ljud eller vågor på vatten, fortplantas elektromagnetiska vågor (exempelvis ljus) och gravitationsvågor i vakuum. Alltså behöver inte rymden innehålla något medium. En viktig aspekt av den moderna synen på rymden är att de tre rumsdimensionerna och tiden bildar en fyrdimensionell rumtid. Med denna rumtid som referenssystem kan vi ange avstånd till olika händelser i universum. Rumtiden kan alltså beskrivas som både ett intet och ett koordinatsystem, som du skriver. Men den är inte ett statiskt koordinatsystem, utan påverkas av materia. Klockor tickar till exempel långsammare ju starkare gravitationsfält de befinner sig i.

Ett fundament för vår förståelse av denna rumtid är Einsteins allmänna relativitetsteori, som säger att gravitationens effekter, exempelvis planeternas omloppsbana runt solen, beror på rumtidens krökning. En av de första empiriska bekräftelserna av teorin var upptäckten av avvikelser i Merkurius bana på ett sätt som teorin kunde förklara. Upptäckten av universums expansion är ett annat, av många, belägg för teorin.

Trots att allmänna relativitets­teorin presenterades för mer än hundra år sedan och fysiken utvecklats mycket sedan dess fortsätter vi fysiker, precis som läsaren ovan, att ställa oss frågor om rumtiden. En hel del återstår att reda ut, exempelvis om dess uppkomst och om hur gravitationen hänger ihop med kvantvärlden. Genom precisionsmätningar som testar de kända fysiklagarna i de mest extrema astronomiska sammanhang, exempelvis strax efter big bang eller i närheten av svarta hål, hoppas vi nå en djupare förståelse.