Цікаві факти

Якщо всесвіт розширюється, то куди?

Якщо всесвіт розширюється, то куди?


Всі знають, що Всесвіт розширюється. Але куди? Що це за розширення? Спостерігаючи за тим, як росте ядерний гриб, ми точно можемо обмежити простір, в якому він збільшується. Питання може бути дуже дурним, з одного боку, але з іншого - дуже цікавим.


Отже, Всесвіт розширюється або стискається (відповідно, проявляючи червоне і синє зміщення) з моменту Великого Вибуху. Але де настане кінець її розширення? Не може ж вона знаходиться в нескінченності, в кінці кінців. Чому ми повинні говорити про те, що всесвіт розширюється так, ніби це сама нормальна і природна річ в світі?


Для початку кілька простих істин.


1. Зараз ви не розширюєтеся. Земля теж немає. Ні Сонячна система, ні Чумацький Шлях. Розширення всесвіту залежить від гравітації, що означає тільки те, що в регіонах з високою щільністю спостерігаються локальні ефекти домінування гравітації. Виходить так, що не всі галактики віддаляються від Чумацького Шляху. Наша найближча сусідка - галактика Андромеди - мчить до нас зі швидкістю 80 км/с і зіткнеться з нами протягом кількох мільярдів років.


2. Не вірте метафор. Вам може здатися, що всесвіт розширюється як повітряна куля, який накачують повітрям. «Дивіться, в точності як Всесвіт!», - скаже вам модний британський учений. Але ви, будучи розумним, помітите, що за межами кульки є простір, і що 2-мірна поверхню кульки розширюється в 3-мірному просторі. Однак наша всесвіт має три виміри.


3. У всесвіті немає ні кінця ні краю. Ми насправді не впевнені, чи є всесвіт нескінченно великою або просто дуже великий, але навіть якщо це так, подорожуючи в одному напрямку досить довго, ви все одно повернетесь на круги своя. Згадайте «пакмана», але без фруктів і привидів. Що стосується центру всесвіту, ось де аналогія кульки нам допоможе. Нам здається, що всі галактики віддаляються від нас, але з їх точки зору вони також будуть центром всесвіту. Це всього лише ілюзія.


Так куди насправді розширюється всесвіт? Так в нікуди. Немає ніякого космічного шафи, наповненого речами. Але щоб зрозуміти це, давайте подивимося, що загальна теорія відносності говорить про просторі-часі.


В ЗТВ (як кажуть професіонали), найбільш важливою властивістю простору (і часу) є дистанція (і часовий інтервал) між двома точками. Насправді, дистанція повною мірою визначає простір. Еволюція шкали дистанції визначається кількістю матерії та енергії у просторі, і в міру того, як час йде, шкала збільшується дистанція між галактиками теж. Проте - і в цьому дивина - це відбувається і без фактичного руху галактик.


Можливо, в цій точці ваша інтуїція дала збій. Але це не завадить нам розібратися в дивацтвах.


Ми вже сказали про те, що галактики віддаляються від нас. Насправді немає. Просто вченим так простіше пояснити, що відбувається насправді. Вони обманюють вас.


«Але стривайте!», - скаже самий науково підкований з вас. - «Ми вимірюємо допплерівський зсув віддалених галактик». Це так зване «червоне зміщення», про яке ви знаєте, фіксується на Землі, і подібно сирені проїжджає швидкої допомоги, дає нам знати, що рух є. Але це не те, що відбувається в космологічних масштабах. Просто з тих пір, як далекі галактики випускають світло, і він дістався до нас, шкала простору серйозно змінилася, зросла. Оскільки простір розширився, збільшилася і довжина хвилі фотонів, тому світло віддає червоним.


З такого підходу випливає інше питання: «чи Дійсно Всесвіт розширюється швидше швидкості світла?». Абсолютно вірно те, що більшість далеких галактик збільшують свою дистанцію по відношенню до нас швидше швидкості світла, ну і що? Вони не рухаються швидше світла (вони взагалі стоять на місці). Більш того, знання цього ніяк не допоможе вам: інформація не передається. Якщо ви відправите пакет з їжею в іншу галактику, швидше, ніж зі швидкістю світла, цього не зробити (та й тут, в принципі, доведеться постаратися). Швидкість світла залишається універсальним обмежувачем швидкості.


Ми привели найпоширеніше (ну або усталене у сфері релятивістів) думку з приводу космологічного розширення, але буде логічним закінчити на те, що ми взагалі не розуміємо. Все описане вище, працює чудово, якщо у вас є місце для кроку вперед і розтяжки. Але що сталося на самому початку таке, чого утворилося простір буквально з нічого? На це питання у фізики немає відповіді. І доведеться чекати до тих пір, поки не з'явиться теорія квантової гравітації і не проллє світло на це питання.