Если вселенная расширяется, то куда?

Пятница, 13 Февраль 2015 16:12
Вселенная Вселенная

Все знают, что Вселенная расширяется. Но куда? Что это за расширение? Наблюдая за тем, как растет ядерный гриб, мы точно можем ограничить пространство, в котором он увеличивается. Вопрос может быть очень глупым, с одной стороны, но с другой — очень интересным.

Итак, Вселенная расширяется или сжимается (соответственно, проявляя красное и синее смещение) с момента Большого Взрыва. Но где наступит конец ее расширению? Не может же она находиться в бесконечности, в конце концов. Почему мы должны говорить о том, что вселенная расширяется так, будто это самая нормальная и естественная вещь в мире?

Для начала несколько простых истин.

1. Сейчас вы не расширяетесь. Земля тоже нет. Ни Солнечная система, ни Млечный Путь. Расширение вселенной зависит от гравитации, что означает только то, что в регионах с высокой плотностью наблюдаются локальные эффекты доминирования гравитации. Получается так, что не все галактики удаляются от Млечного Пути. Наша ближайшая соседка — галактика Андромеды — мчится к нам со скоростью 80 км/с и столкнется с нами в течение нескольких миллиардов лет.

2. Не верьте метафорам. Вам может показаться, что вселенная расширяется как воздушный шар, который накачивают воздухом. «Смотрите, в точности как Вселенная!», — скажет вам модный британский ученый. Но вы, будучи умным, заметите, что за пределами шарика имеется пространство, и что 2-мерная поверхность шарика расширяется в 3-мерном пространстве. Однако наша вселенная имеет три измерения.

3. У вселенной нет ни конца ни края. Мы на самом деле не уверены, является ли вселенная бесконечно большой или просто очень большой, но даже если это так, путешествуя в одном направлении достаточно долго, вы все равно вернетесь на круги своя. Вспомните «пакмана», но без фруктов и призраков. Что касается центра вселенной, вот где аналогия шарика нам поможет. Нам кажется, что все галактики удаляются от нас, но с их точки зрения они также будут центром вселенной. Это всего лишь иллюзия.

Так куда на самом деле расширяется вселенная? Да в никуда. Нет никакого космического шкафа, наполненного вещами. Но чтобы понять это, давайте посмотрим, что общая теория относительности говорит о пространстве-времени.

В ОТО (как говорят профессионалы), наиболее важным свойством пространства (и времени) является дистанция (и временной интервал) между двумя точками. На самом деле, дистанция в полной мере определяет пространство. Эволюция шкалы дистанции определяется количеством материи и энергии в пространстве, и по мере того как время идет, шкала увеличивается и дистанция между галактиками тоже. Однако — и в этом странность — это происходит и без фактического движения галактик.

Возможно, в этой точке ваша интуиция дала сбой. Но это не помешает нам разобраться в странностях.

Мы уже сказали о том, что галактики удаляются от нас. На самом деле нет. Просто ученым так проще объяснить происходящее на самом деле. Они обманывают вас.

«Но погодите!», — скажет самый научно подкованный из вас. — «Мы же измеряем допплеровский сдвиг удаленных галактик». Это так называемое «красное смещение», о котором вы знаете, фиксируется на Земле, и подобно сирене проезжающей скорой помощи, дает нам знать, что движение имеется. Но это не то, что происходит в космологических масштабах. Просто с тех пор, как далекие галактики испустили свет, и он добрался до нас, шкала пространства серьезно изменилась, выросла. Поскольку пространство расширилось, увеличилась и длина волны фотонов, поэтому свет отдает красным.

Из такого подхода вытекает другой вопрос: «Действительно ли Вселенная расширяется быстрее скорости света?». Абсолютно верно то, что большинство далеких галактик увеличивают свою дистанцию по отношению к нам быстрее скорости света, ну и что? Они не движутся быстрее света (они вообще стоят на месте). Более того, знание этого никак не поможет вам: информация-то не передается. Если вы отправите пакет с едой в другую галактику, быстрее, чем со скоростью света, этого не сделать (да и тут, в принципе, придется постараться). Скорость света остается универсальным ограничителем скорости.

Мы привели самое распространенное (ну или утвердившееся в сфере релятивистов) мнение по поводу космологического расширения, но будет логичным закончить на том, что мы вообще не понимаем. Все описанное выше, работает замечательно, если у вас есть место для шага вперед и растяжки. Но что произошло в самом начале такое, отчего образовалось пространство буквально из ничего? На этот вопрос у физики нет ответа. И придется ждать до тех пор, пока не появится теория квантовой гравитации и не прольет свет на этот вопрос.

Прочитано 1437 раз

...

Похожие материалы (по тегу)

  • Неожиданные космические открытия: ТОП-10

    Несмотря на активное изучение и освоение, космос всё ещё полон загадок для человечества. Только совсем недавно гравитационные волны считались лишь теорией, а сегодня их существование уже доказано научно. Кто знает, какие тайны таят в себе эти мрачные тёмные глубины Вселенной?.. Тем не менее, даже среди того, что уже открыто учёными, полно вещей крайне удивительных, в существование которых сложно поверить. Представляем их в нашем традиционном ТОП-10:

  • Загадки нашей Вселенной: ТОП-7

    Вселенная, в которой мы живем — довольно странное место. Человек даже не изучил ее полностью, поскольку просто не имеет такой возможности. Большая часть имеющейся на данный момент информации — это теоретические выкладки ученых. Они, по счастью, подтверждаются наблюдениями космических аппаратов, но кто знает, что на самом деле происходит в глубоком космосе?.. Полюбопытствуем с нашим традиционным ТОП-7:

  • А что мы знаем о нашей Вселенной? ТОП-7 фактов

    Вселенная огромна. Настолько огромна, что даже если знать ее приблизительные размеры, то цифра будет невообразимой. Если вы попытаетесь представить ее размер, то утоните в океане нулей. Вселенная не перестает удивлять нас своей красотой и скрытыми тайнами. Даже современное оборудование, телескопы, космический транспорт и годы исследований не дают нам полного понятия о Вселенной. Это удручает и в то же время означает, что множество интересных открытий все еще впереди. Представляем Вашему вниманию ТОП-7 известных фактах о нашей Вселенной, о которых Вы могли не знать:

  • Космические мегаструктуры: ТОП-10

    Благодаря постоянному развитию технологий астрономы находят все больше и больше разнообразных объектов во Вселенной. Звание крупнейшего объекта во Вселенной переходит от одной структуры к другой практически каждый год. Приведем ТОП-10 примеров самых больших объектов, которые были обнаружены на данный момент. Некоторые из них очень трудно себе даже представить, насколько мал человек, настолько велика Вселенная... Возможно, со временем в этом списке будут фигурировать и искусственные объекты?!

  • Невероятные тайны далекого космоса: ТОП-25

    Космос, последний рубеж. Человечество знает и понимает на самом деле очень мало об огромной Вселенной, в которой мы живём. Однако что мы знаем наверняка, так это то, что космос очень чётко пытается сделать всё возможное, чтобы убить нас. От смертельного излучения до взрывающихся суперзвёзд, галактика является достаточно опасной, чтобы даже самых смелых (и отчаянных) астронавтов заставить дважды подумать перед тем, как покинуть нашу прекрасную, защитную атмосферу... Представляем Вашему вниманию ТОП- 25 фактов про космос, которые вас напугают, шокируют и удивят! И, надеемся, окажутся нескучными и полезными...