Мироздание не статично. Это подтвердили исследования астронома Эдвина Хаббла еще в 1929 году, то есть почти 90 лет назад. На эту мысль его навели наблюдения за движением галактик. Еще одним открытием астрофизиков в завершение двадцатого века стало вычисление расширения Вселенной с ускорением.
Как называют расширение Вселенной
Некоторые удивляются, услышав, как ученые называют расширение Вселенной. Это наименование у большинства связано с экономикой, причем с негативными ожиданиями.
Инфляция - это процесс расширения Вселенной сразу после её появления, причем с резким ускорением. В переводе с английского «инфляция» - «накачивать», «раздувать».
Новые сомнения о существовании темной энергии как фактора теории инфляции Вселенной используют противники теории расширения.
Тогда ученые предложили карту черных дыр. Первоначальные данные отличаются от тех, что были получены на позднем этапе:
- Шестьдесят тысяч черных дыр с расстоянием между самыми дальними больше одиннадцати миллионов световых лет - данные четырехлетней давности.
- Сто восемьдесят тысяч галактик с черными дырами с удалением в тринадцать миллионов световых лет. Данные, полученные учеными, в том числе российскими ядерными физиками, в начале 2017 года.
Эти сведения, говорят астрофизики, не противоречат классической модели Вселенной.
Скорость расширения Вселенной - задача для космологов
Скорость расширения действительно является задачей для космологов и астрономов. Правда, о том, что скорость расширения Вселенной не имеет постоянного параметра, космологи больше не спорят, расхождения перешли в другую плоскость - когда расширение начало ускоряться. Данные о кочевании в спектре очень далеких сверхновых галактик первого типа доказывают, что расширение - это не внезапно наступивший процесс.
Ученые считают, что первые пять миллиардов лет Вселенная сужалась.
Первые последствия Большого Взрыва сначала спровоцировали мощное расширение, а потом началось сжатие. Но темная энергия все-таки повлияла на рост мироздания. Причем с ускорением.
Американские ученые приступили к созданию карты размеров Вселенной для разных эпох, чтобы выяснить, когда началось ускорение. Наблюдая взрывы сверхновых, а также направление концентрации в древних галактиках, космологи заметили особенности ускорения.
Почему Вселенная «разгоняется»
Изначально подразумевалось, что в составленной карте значения ускорения не были линейны, а превратились в синусоиду. Ее назвали «волной Вселенной».
Волна Вселенной говорит о том, что ускорение не шло с постоянной скоростью: оно то замедлялось, то ускорялось. Причем несколько раз. Ученые считают, что было семь таких процессов за 13,81 миллиарда лет после Большого Взрыва.
Однако космологи пока не могут ответить на вопрос о том, от чего зависит ускорение-замедление. Предположения сводятся к мысли, что энергетическое поле, от которого берет начало темная энергия, подчинено волне Вселенной. И, переходя от одного положения к другому, Вселенная то расширяет ускорение, то замедляет его.
Несмотря на убедительность доводов, они все-таки остаются пока теорией. Астрофизики надеются, что информация орбитального телескопа «Планк» подтвердит существование волны Вселенной.
Когда нашли темную энергию
Впервые о ней заговорили в девяностые из-за взрывов сверхновых. Природа темной энергии неизвестна. Хотя еще Альберт Эйнштейн выделил космическую постоянную в своей теории относительности.
В 1916 году, сто лет назад, Вселенная еще считалась неизменной. Но сила притяжения вмешалась: космические массы неизменно бы ударились друг от друга, если бы Вселенная была недвижима. Эйнштейн объявляет гравитацию за счет космической силы отталкивания.
Жорж Леметр обоснует это через физику. Вакуум содержит энергию. Из-за её колебаний, приводящих к появлению частиц и дальнейшего их разрушения, энергия приобретает силу отталкивания.
Когда Хаббл доказал расширение Вселенной, Эйнштейн назвал чушью.
Влияние темной энергии
Мироздание раздвигается с постоянной скоростью. В 1998 году миру представили данные анализа вспышек сверхновых первого типа. Было доказано, что Вселенная разрастается все быстрее.
Происходит это из-за непознанного вещества, её прозвали «темной энергией». Выяснится, что она занимает почти 70 % пространства Вселенной. Суть, свойства и природа темной энергии не изучены, но её ученые пытаются выяснить, имелась ли она в других галактиках.
В 2016 году вычислили точную скорость расширения на ближайшее будущее, но появилось несовпадение: Вселенная расширяется с большей скоростью, чем ранее предположили астрофизики. В среде ученых разгорелись споры о существовании темной энергии и её влиянии на скорость расширения пределов мироздания.
Расширение Вселенной происходит без темной энергии
Теорию независимости процесса расширения Вселенной от темной энергии выдвинули ученые в начале 2017 года. Расширение они объясняют изменением структуры Вселенной.
Ученые из Будапештского и Гавайского университетов пришли к выводу, что несовпадение расчетов и реальной скорости расширения связаны с изменением свойств пространства. Никто не учитывал, что происходит с моделью Вселенной при расширении.
Усомнившись в существовании темной энергии, ученые объясняют: самые большие концентраты материи Вселенной влияют на её расширение. При этом остальное содержание распределяется равномерно. Однако факт остается неучтенным.
Для демонстрации обоснованности своих предположений ученые предложили модель мини-Вселенной. Они представили её в форме набора пузырьков и начали просчет параметров роста каждого пузырька с собственной скоростью, зависящей от его массы.
Такое моделирование Вселенной показало ученым, что она может изменяться без учета энергии. А если «примешать» темную энергию, то модель не изменится, считают ученые.
В общем-то, споры все еще продолжаются. Сторонники темной энергии говорят, что она влияет на расширение границ Вселенной, противники стоят на своем, утверждая, что значение имеет концентрация материи.
Скорость расширения Вселенной сейчас
Ученые убеждены, что расти Вселенная начала после Большого Взрыва. Тогда, почти четырнадцать миллиардов лет назад, оказалось, что скорость расширения Вселенной больше скорости света. И она продолжает расти.
В книге Стивена Хокинга и Леонарда Млодинова «Кратчайшая история времени» отмечается, что скорость расширения границ Вселенной не может превышать 10 % за миллиард лет.
Чтобы определить, какова скорость расширения Вселенной, летом 2016 года лауреат Нобелевской премии Адам Рисс рассчитал расстояние до пульсирующих цефеид в близких друг к другу галактиках. Эти данные позволили вычислить скорость. Выяснилось, что галактики на расстоянии не меньше трех миллионов световых лет могут отдаляться со скоростью почти 73 км/с.
Результат был удивителен: орбитальные телескопы, тот же «Планк», говорили о 69 км/с. Почему зафиксирована такая разница, ученые не в силах дать ответ: им ничего не известно о происхождении темной материи, на которую опирается теория расширения Вселенной.
Темная радиация
Еще один фактор «разгона» Вселенной обнаружили астрономы с помощью «Хаббла». Темное излучение, как предполагают, появилось в самом начале образования Вселенной. Тогда больше в ней было энергии, а не материи.
Темное излучение «помогло» темной энергии расширить границы Вселенной. Расхождения в определении скорости ускорения были из-за неизвестности этого излучения, считают ученые.
Дальнейшая работа «Хаббла» должна сделать наблюдения более точными.
Таинственная энергия может уничтожить Вселенную
Такой сценарий ученые рассматривают уже несколько десятилетий, данные космической обсерватории «Планк» говорят, что это далеко не только предположения. Их опубликовали в 2013 году.
«Планк» замерил «эхо» Большого взрыва, появившееся в возрасте Вселенной около 380 тысяч лет, температура составила 2 700 градусов. Причем температура менялась. «Планк» определил и «состав» Вселенной:
- почти 5 % - звезды, космическая пыль, космический газ, галактики;
- почти 27 % - масса темной материи;
- около 70 % - темная энергия.
Физик Роберт Колдуэл предположил, что темная энергия обладает силой, способной нарастать. И эта энергия разъединит пространство-время. Галактика будет отдаляться в ближайшие двадцать-пятьдесят миллиардов лет, считает ученый. Этот процесс будет происходить при нарастающем расширении границ Вселенной. Это оторвет Млечный Путь от звезды, и он тоже распадется.
Космосу отмерили около шестидесяти миллионов лет. Солнце станет карликовой гаснущей звездой, и от нее отделятся планеты. После взорвется Земля. В следующие тридцать минут пространство разорвет атомы. Финалом станет разрушение структуры пространство-время.
Куда «улетает» Млечный Путь
Иерусалимские астрономы убеждены, что Млечный Путь набрал максимальную скорость, которая выше скорости расширения Вселенной. Ученые объясняют это стремлением Млечного Пути к «Великому Аттрактору», считающемуся самым крупным Так Млечный Путь уходит из космической пустыни.
Ученые используют разные методики измерения скорости расширения Вселенной, поэтому нет единого результата этого параметра.
Наука и жизнь 1939 №8-9
Астрономия переживает в настоящее время, примерно, такой же интересный момент, какой она пережила около 300 лет назад под влиянием первых телескопических открытий Галилея и других учёных, подтвердивших учение Коперника.
В развитии наших знаний о строении и размерах вселенной можно отметить три основных этапа. Вначале Земля была осознана как небесное тело, входящее в состав целой семьи планет, движущихся вокруг Солнца. Потом было установлено, что солнечная система («мир Коперника») представляет собой ничтожную часть колоссальной федерации звёзд. Наконец, оказалось, что наша звёздная система («мир Гершеля») является чрезвычайно малой частью мира галактик («мира Хеббла»). Таким образом перед астрономией открылась такая область вселенной, в которой элементарными «структурными единицами» являются уже не планеты и не отдельные звёзды, а галактики - скопления из миллиардов звёзд.
По подсчёту Эдвина Хеббла, при помощи крупнейшего современного телескопа (100-дюймового рефлектора) может быть обнаружено примерно 100 млн. галактик, которые имеют вид светящихся туманностей. Самые далёкие из различных галактик отстоят от нас на расстоянии порядка 500 млн. световых лет, так что в настоящее время астрономическому обозрению доступна сфера с радиусом около 500 млн. световых лет. Возможно получение в недалёком будущем доказательств, что галактики, подобно звёздам Млечного пути (т. е. нашей Галактике), имеют определённую границу. Но эта граница не будет границей вселенной,- она лишь покажет, что все известные нам галактики образуют одно целое, одну великую систему («метагалактику»), за пределами которой надо искать другие такие же системы. Таким образом успехи изучения галактик приводят к постановке грандиозной проблемы, над разрешением которой будет работать не одно поколение астрономов, - к вопросу о строении сверхсистемы млечных путей. А изучение этой великой проблемы не может не привести нас к старому вопросу - конечна или бесконечна вселенная?
Вселенная бесконечна
Со времени Ньютона астрономы думали, что в бесконечном пространстве небесные светила распределены довольно равномерно и что число их, следовательно, бесконечно. Но уже в 1744 г. астроном Шезо, а затем Ольберс, высказали мнение, что это предположение ошибочно, так как если бы вся поверхность небосвода была равномерно покрыта звёздами, то из каждой её точки до нас доходил бы свет, т. е. ночью небо во всех точках сияло бы одинаково ярко; это заключение известно под названием фотометрического парадокса. Так как вместе со светом идёт и теплота, то в таком случае в каждой точке мирового пространства царствовала бы равномерная чрезвычайно высокая температура. Наконец, Зеелигер в 1895 г. пришёл к заключению, что при допущении бесконечного количества равномерно распределённых небесных тел действие силы притяжения всех этих тел на любое небесное тело должно быть бесконечно большим или же неопределённым, так что оправдываемые на практике законы механики должны быть неприменимы к светилам; этот вывод назван гравитационным парадоксом.
Но ведь все это такие выводы, которые резко противоречат всему наблюдаемому в действительности. Все небо ночью вовсе не сияет одинаково сильным светом, а температура высших слоев нашей атмосферы на границе с междузвёздным пространством не только не высокая, а, наоборот, чрезвычайно низкая. Что же касается действия сил притяжения всей совокупности тел вселенной на каждую планету, комету или звезду, то оно является величиной конечной, т. е. имеет вполне определённую величину в любой точке мирового пространства. При этом оно так слабо, так незначительно, что, например, в случае тел солнечной системы (при изучении планет и спутников) астрономы им даже пренебрегают.
Но ещё в 1878 г. Проктор отметил, что при неравномерном распределении космических образований никакого фотометрического парадокса не будет. В настоящее же время установлено, что звёзды не распределены равномерно по всему пространству, а образуют систему Млечного пути, причём таких звёздных систем существует несметное количество. В связи с этими фактами недавно умерший астроном Шарлье выдвинул такую схему строения вселенной: наш Млечный путь, или Галактика, с десятками миллиардов своих солнц и других тел несется в пространстве со скоростью нескольких сотен километров в секунду; кругом этого громадного звёздного «острова» носятся другие такие же острова, которые в совокупности образуют как бы колоссальный «архипелаг», или «метагалактику»; далеко за границами нашего роя галактик носятся другие такие же грандиозные сверхсистемы, а скопище таких сверхсистем образует систему ещё высшего порядка, и так до бесконечности. При этом Шарлье, основываясь на ньютоновской механике, доказывал, что при выборе определённого соотношения между радиусами всех этих космических образований бесконечная вселенная все же может действовать как конечная система, т. е. упомянутые парадоксы отпадают.
Однако в последнее время немало крупных буржуазных учёных отстаивают представление о пространственно ограниченной вселенной, при этом важнейшее препятствие на пути признания бесконечности вселенной они видят в новейших данных о движении внегалактических туманностей.
Смещение спектральных линий
Дело в том, что выход астрономии в «Большую вселенную», т. е. за пределы Млечного пути, ознаменовался открытием весьма странного факта. Именно, ещё в 1914 г. Слайфер нашёл, что спектры почти всех внегалактических туманностей обнаруживают очень большое смещение спектральных линий в направлении к красной части спектра. Обыкновенно такое явление истолковывается в смысле принципа Допплера-Физо, который говорит о смещении спектральных линий против нормального положения в зависимости от приближения или удаления от нас источника света. Именно,при удалении светила от Земли число воспринимаемых нами в секунду световых колебаний уменьшается, т. е. длина волны становится больше, вследствие чего спектральные линии этого светила смещаются в сторону красной части спектра (более длинных волн). Следовательно, согласно принципу Допплера-Физо «красное смещение» спектральных линий внегалактических туманностей указывает на то, что за ничтожным исключением все эти туманности удаляются от нас с огромными скоростями.
Наиболее отдалённые из галактик обнаруживают смещение спектральных линий, которое говорит об удалении этих объектов со скоростью десятков тысяч километров в секунду. При этом Хеббл, де Ситтер и другие астрономы установили, что в общем эти скорости приблизительно пропорциональны расстоянию, т. е. они тем больше, чем дальше находятся от нас внегалактические туманности. Оказалось, что существует определённое «соотношение скорости с расстоянием», - на каждый миллион световых лет расстояния скорость удаления внегалактических космических образований увеличивается приблизительно на 170 км/сек.
В поисках объяснения этого факта идеалистически настроенные учёные создали весьма нашумевшее фантастическое представление о мире, которое основано на теории относительности Эйнштейна и на ряде довольно произвольных допущений. Согласно этому представлению, развитому бельгийским аббатом Леметром, вселенная занимает конечный объём, причём этот объём не остается неизменным, а с течением времени меняется. Если предположить, что этот объём неуклонно расширяется, подобно объёму раздувающегося мыльного пузыря, то галактики должны непрерывно удаляться одна от другой, т. е. вся вселенная должна «пухнуть», так как расстояние между любыми её точками всё время увеличивается. Картина же удаления внегалактических туманностей при таком допущении будет одна и та же, где бы ни наблюдали эти объекты: вследствие расширения объёма вселенной не только с Земли, но и со всякой другой точки должно быть видно, что галактики разлетаются в разные стороны. По этой теории нет пределов рассеянию галактик, расширению вселенной, так что вселенная становится все разрежённее и пустыннее.
Что же касается вопроса об «исходном состоянии» вселенной, то некоторые космологи допускают, что вселенная начала раздуваться от некоторого определённого постоянного радиуса; например, Эддингтон начинает свои вычисления с того момента, когда галактики приходили в соприкосновение друг с другом. Но гораздо последовательнее их Леметр, который идёт дальше и допускает сведение всей вселенной к одной геометрической «точке», которая начала разбухать. Этот рясофорный математик считает, что был момент, когда радиус вселенной равнялся нулю, так что вся вселенная представляла собой один единственный «атом». Однако, этот «атом», по мнению Леметра, был необыкновенным, чудесным атомом, так как в нем одном были заложены «мыслящий дух» и все предпосылки для образования вселенной с её бесконечным разнообразием. Выходит, таким образом, что весь мир появился лишь после того, как «великий зодчий» вселенной сотворил «первичный атом» и наделил эту материальную точку определёнными законами, которые действуют теперь и благодаря которым вселенная развивается и расширяется...
Нелепость теории расширяющейся вселенной
Все эти нелепые выводы вызваны логической бессмысленностью и антинаучностью предпосылок, заложенных в основе теории расширяющейся вселенной. Ведь вселенная - это совокупность всего существующего, т. е. движущаяся материя, которая бесконечна во времени и пространстве, так что вне вселенной ничего нет и быть не может. Так же нет и быть не может никакого «пустого пространства», так как пространство есть форма бытия материи, т. е. оно не существует независимо от тел природы. Поэтому, когда говорят о расширении вселенной, то никак нельзя отвязаться от вопроса: да куда же это она расширяется? На это можно лишь ответить: «в ничто», что разумеется, не имеет никакого смысла.
Между прочим, творцы этой теории говорят, что вселенная расширялась бы даже и тогда, когда вещества (тел, излучения и пр.) не было бы вовсе. Они заявляют, что удаление, разбегание внегалактических объектов обусловлено не их собственным движением в бесконечном пространстве, а разбуханием самого конечного пространства, т. е. оно обусловлено не движением материи, а движением пространства. Таким образом здесь материя совершенно отрывается от пространства - последнее не признается формой существования материи.
Все это неизбежно ведёт к самой оголтелой мистике, к идее творения «из ничего». Ведь пространство как форма бытия материи есть сумма кубических метров, километров и т. д., так что под увеличением размеров пространства можно понимать лишь увеличение количества кубических метров, километров и т. д. Значит, из теории расширения вселенной вытекает, что во всей вселенной неуклонно происходит возникновение новых и новых кубических метров, километров и т. д. А если допустить, что зарождающиеся вследствие разбухания новые пространства не фиктивны, а реальны, т. е. не пусты, а связаны с материей (заполнены), то необходимо придётся прибегнуть к вмешательству «творческой силы», к антинаучному представлению о возникновении материи «из ничего»...
В последнее время у некоторых учёных начинает замечаться стремление внести изменение в теорию расширяющейся вселенной с целью освободить эту теорию от некоторых нелепых выводов. Исправление достигается при помощи допущения, что вселенная когда-то сжималась или периодически испытывала определённое сокращение. Но это допущение тоже нелепо, так как оно неизбежно ведет к вопросу,- куда же девается пропавшее пространство вселенной?
Ведь приходится допустить, что во вселенной происходит окончательная потеря кубических метров, километров, и т. д., уничтожение пространства, превращение пространства «в ничто»...
Какую бы из теорий расширяющейся вселенной мы ни приняли, все они приводят к заключению, что внегалактические туманности мчатся от нас во все концы, т. е. весь мир, лежащий за пределами Млечного пути, «убегает» от нас и ничто не занимает места этих объектов. Но если это действительно так, то лишь вопросом времени (и даже очень непродолжительного времени) является общее и окончательное исчезновение галактик из нашего «поля зрения». Ведь некоторые галактики должны были уже настолько удалиться от нас, что приобрели чрезвычайно большие скорости. Те из них, которые находятся от нас на расстоянии, примерно, 2 млрд. световых лет (это всего лишь в несколько раз дальше наиболее далёких из изученных нами объектов), должны лететь с большей скоростью, чем скорость света. Поэтому свет от таких туманностей не сможет к нам никогда долететь, - у него для этого «не хватит скорости», так что мы никогда не сможем увидеть эти объекты. Впрочем, на самом деле галактики должны стать невидимыми даже ещё раньше; вычисления показывают, что когда они начнут удаляться от нас со скоростью всего в 1/2 скорости света, то все лучи от них станут инфракрасными, т. е. невидимыми для глаза.
Итак, теория расширяющейся вселенной приводит к заключению, что свет далеко умчавшихся от нас галактик никогда не дойдет до нас. А так как согласно теории относительности скорость света является крайней скоростью, с которой до нас могут дойти какие-либо сигналы, то отсюда следует, что об этих объектах мы никогда не сумеем ничего узнать- Эти объекты как бы «закатились за горизонт нашего познания», т. е. они перешли в категорию абсолютно «непознаваемых» вещей! При этом приходится думать, что весьма значительная часть галактик уже «закатилась», уже навсегда ушла под такой «горизонт», так что уже сравнительно недалёкие части вселенной непознаваемы. Вычисления показывают, что почти через каждые 1,8 млрд. лет расстояние внегалактических объектов от нас удваивается. Через 10 млрд. лет эти расстояния увеличатся настолько, что свет галактик станет во много раз слабее, чем теперь. Поэтому астрономы того времени не смогут наблюдать на небе подавляющего большинства интересных явлений, которые мы видим теперь в таком изобилии, так что современные астрономы «должны торопиться» изучать эти исчезающие для нас мировые системы. Таким образом для мира, существующего биллионы лет (а такими мирами, по мнению многих астрономов, являются звёзды), внегалактические туманности являются лишь временным небесным явлением. Даже у сторонника этого взгляда Эддингтона вырвалось замечание: «Странно, что мы появились как раз в надлежащий момент, чтобы любоваться спиральными туманностями».
Как было отмечено, теория расширяющейся вселенной ведет к заключению, что скорость наиболее удалённых внегалактических туманностей должна превысить скорость света. Но такие галактики не только станут для нас невидимыми и вообще непознаваемыми: они согласно теории относительности утеряют всякую причинную связь с нами и друг с другом! Следовательно, теория учёного попа Леметра ведёт к отрицанию причинности, взаимодействия движущейся материи, т. е. она явно клонит к разрыву с подлинной наукой, к оправданию самой оголтелой поповщины.
Неудивительно в таком случае утверждение этой теории, что вселенная представляет собой довольно кратковременное и преходящее явление, что она не извечна, а имела начало во времени, - она конечна не только в пространстве, но и во времени. Ведь, если в действительности все звёздные системы (галактики) неудержимо раздвигаются, разбегаются, то, в сущности, это значит, что вселенная имела начало во времени и что она от полнейшего «порядка» идёт к окончательному «беспорядку», к «хаосу». Словом, это представление неизбежно ведет к антинаучному, чисто поповскому учению о «конце мира», о гибели вселенной. Для подлинной науки, в согласии с диалектическим материализмом, вселенная - это бесконечный, развёртывающийся без конца, во времени и пространстве, процесс изменения материи.
Необходимо отметить, что рассматриваемая теория опирается только на факт смещения к красному концу спектральных линий галактик, но этот факт не является неоспоримым доказательством существования одних лишь скоростей отступательных движений, «разлетания» галактик. Огромность этих скоростей (наиболее слабым из доступных сейчас крупным телескопам туманностей приписывается скорость около 60 тыс. км/сек!) вызывает и продолжает вызывать сомнения в их реальности. Во всяком случае есть основание думать, что многие иные очень разнообразные причины, отличные от быстрого удаления тела, могут вызывать смещение спектральных линий к красному концу.
Характерно также, что статистический подсчёт некоторых особенностей весьма удалённых внегалактических объектов должен привести к совершенно различным результатам в случае вселенной бесконечной, т. е. «плоской» (эвклидовой), нерасширяющейся, и в случае вселенной конечной, т. е. «искривлённой» (неэвклидовой), расширяющейся. Уже несколько лет назад де-Ситтер пришёл к заключению, что статистика внегалактических туманностей не даёт никаких указаний в пользу представления о кривизне, замкнутости вселенной. Этот вывод в самое последнее время получил блестящее подтверждение в работах Толмена и, в особенности, Хеббла: результат их статистического подсчёта ясно показывает, что нет никакой необходимости становиться на точку зрения той или иной разновидности теории конечной вселенной. Таким образом это заключение не может не ввести в замешательство всех сторонников этой теории.
Теория Милна
Теория расширяющейся вселенной загнала буржуазную науку буквально в безнадёжный тупик. В связи с этим большой интерес представляет теория Милна, которая, пытаясь вывести вопрос из тупика, показывает, как может быть решена проблема «красного смещения» галактик, рассматриваемого в качестве допплеровского эффекта (т. е. как свидетельства удаления галактик по лучу зрения).
По Милну, в момент возникновения всех видимых и невидимых галактик они составляли некоторый рой и находились весьма близко друг от друга. Все они двигались прямолинейно и равномерно, но по всем направлениям и с самыми разнообразными скоростями, вплоть до скорости света. По истечении некоторого времени галактики разбежались в различные стороны, причём те из них, которые обладали большими скоростями, успели удалиться раньше других. Наиболее быстрые из них в конце концов оказались на границе роя, причём скоро они должны совсем вылететь из него. Выходит таким образом, что чем больше скорость галактик, тем дальше они должны были успеть уйти от центра роя, т. е. получается как раз наблюдаемая нами зависимость между расстоянием галактик и скоростью удаления. Но если по Леметру возрастание скорости удаления галактик вызвано их расстоянием от нас, то по Милну дело обстоит как раз наоборот: большие расстояния порождены большими скоростями.
Таким образом, теория Милна очень просто объясняет выведенную из «красного смещения» зависимость скорости галактик от их расстояния, совершенно не прибегая к представлению о расширении вселенной. Сам Милн, подчёркивая удивительную «элементарность» своего объяснения, правильно заметил: «Если бы это объяснение предложили до того, как мы узнали общую теорию относительности, оно, без сомнения, было бы всеми принято как очевидное; теперь же оно должно противостоять накопившейся инерции пятнадцатилетних исследований по другому, более неясному пути».
Однако Милн развил свою космологическую теорию в таком направлении, что попал в подобное же идеалистическое, глубоко реакционное болото, как Леметр и другие. Признавая бесконечность пространства, Милн все же сделал очень большую ошибку, приняв, в сущности, что его рой галактик единственный во вселенной, т. е. допустив конечность количества вещества в бесконечно большом пространстве. Это завело всю его теорию в тупик противоречий, из которых он оказался не в силах выбраться.
Милн стоит на почве выдвинутого Эйнштейном принципа,что «все точки пространства равноправны», т. е. ни одна из них не выделяется среди других. Этот принцип понадобился Милну для того, чтобы не допускать совершенно невероятного положения Земли в центре роя галактик, ибо физический смысл этого принципа сводился к признанию, что Земля или какая-либо другая точка пространства не могут быть в центре вселенной. Но Эйнштейна принцип равноправности всех точек пространства привел к представлению об одинаковой плотности вещества во вселенной, а это представление вызвало большое затруднение. Оно вело к фотометрическому парадоксу, т. е. требовало ослепительного сияния всего неба, и вследствие этого Эйнштейну пришлось допустить конечность объёма вселенной. Милн же несколько изменил этот принцип, и благодаря этому плотность вещества во вселенной у него получилась не одинаковой, а подчиняющейся очень специальному закону. А тот факт, что небо при бесконечном пространстве не кажется нам залитым сиянием галактик, Милн считает возможным объяснить на основе принципа Допплера-Физо.
По мнению Милна, по мере возрастания скорости удаления галактик их свет довольно быстро ослабевает, так как вследствие «красного смещения» спектр становится все менее и менее ярким. При скоростях удаления, близких к скорости света, галактики должны иметь такое большое «красное смещение», что весь их спектр переходит в инфракрасную часть, т. е. весь их свет становится совершенно невидимым для глаза. Подсчёты показывают, что такие туманности должны находиться от нас примерно на расстоянии 3 млрд. световых лет; они образуют границы «сферы видимости», вне которой галактики - если они там имеются - остаются для нас совершенно невидимыми, и вследствие этого не может быть фотометрического эффекта - равномерного сияния всего неба.
Что же касается гравитационного парадокса, т. е. бесконечно большой притягательной силы в любой точке вселенной, то Милну не удалось с ним справиться. Для его устранения Милну приходится сделать одно из двух допущений: либо считать, что галактики друг Друга вовсе не притягивают, либо принять, что за пределами «сферы видимости» галактик нет вообще. Но оба эти допущения одинаково неприемлемы, причём первое противоречит закону всемирного тяготения, которому подчиняется всякое вещество, а второе противоречит принципу равноправности всех точек пространства, который Милн положил в основу своей теории. Стараясь найти какой-нибудь возможный выход из получающегося тупика, Милн в конце концов выдвинул абсолютно неприемлемое для подлинной науки предположение, что галактики создаются на границе «сферы видимости» и что, таким образом, «акт творения не является однократным процессом»...
В какой поповской трясине завяз Милн, видно из того, что этот выдающийся астроном особенно подробно и «серьезно» обсуждает вопрос о дате акта творения! При этом он сильнее других отстаивает «короткую» шкалу «возраста вселенной», заявляя, что всего лишь 2 млрд. лет назад вселенная получила свое начало, т. е. произошёл акт творения вселенной. К этому его приводит соображение, что если бы существовали галактики, которые образовались раньше 2 млрд. лет, то это привело бы к новым затруднениям, ибо эти объекты должны были не удаляться, а приближаться к нам, и вследствие этого они испытывали бы не красное, а «фиолетовое смещение» в спектре.
Итак, Милн, допуская бесконечность вселенной в пространстве, все же рисует вселенную в виде расширяющегося роя галактик, за пределами которого «ничего нет». Важнейшей ошибкой Милна является его допущение, что видимая нами система галактик является единственной во всей вселенной. Это предположение, главным образом, и привело его в такой тупик, как и прежние теории, пытавшиеся объяснить разбегание галактик. Поэтому для выхода из этого тупика остается лишь одно средство - вслед за Шарлье признать, что галактики, собравшись в огромные скопления, образуют «галактики второго порядка» или супергалактики.
Можно вполне согласиться с мнением советского астронома К. Ф. Огородникова, что разбегание галактик (если считать, что это неоспоримый факт) может быть очень просто объяснено при помощи исходной идеи Милна о реальном расширении системы галактик в трёхмерном бесконечном пространстве. При этом за начало расширения этой системы естественно принять эпоху конденсации (хотя бы в результате рассмотренного Джинсом космогонического процесса) галактик первого порядка из гигантской газовой галактики второго порядка - сверхгалактики. Ведь описанная Милном картина разлетающихся во все стороны галактик вполне отвечает тому, что мы видим в действительности, причём она должна получиться сама собой почти при любом положении наблюдателя внутри этой супергалактики. Однако это явление мы должны будем считать лишь «местным явлением», т. е. относящимся только к «нашей сверхгалактике», а вовсе не ко всей вселенной, ибо она бесконечна. Вполне возможно, что такие же явления происходят и в каких-нибудь других сверхгалактиках, которые несомненно будут открыты в недалёком будущем.
Но существует и другая точка зрения, допускающая, что «красное смещение» не является результатом разбегания туманностей и не может быть истолковано на основании принципа Допплера. Согласно этой точке зрения «красное смещение» происходит вследствие потери световым лучом части своей энергии в течение своего путешествия, длящегося миллионы лет. Нам неизвестно, по какой причине происходит эта потеря энергии, и неизвестен также самый механизм этого процесса. Здесь, как говорит Хеббл, предстоит ещё сделать открытие фундаментальной важности. Но если это предположение подтвердится, то «красное смещение» получит простое объяснение, не уводящее ни в какие мистические дали. Действительно, потеря лучом энергии должна выразиться в замедлении световых колебаний. Если эта потеря пропорциональна расстоянию, то мы будем наблюдать соответствующее замедление колебаний в виде смещения спектральных линий к красному концу спектра совсем так, как это наблюдается в спектрах туманностей.
Теория расширяющейся вселенной не дала и не может дать решения проблемы «красного смещения» спектральных линий внегалактических туманностей. Ленин в «Материализме и эмпириокритицизме» отметил, что современные буржуазные физики кроме жизнеспособного дают и «некоторые мёртвые продукты, кое-какие отбросы, подлежащие отправке в помещение для нечистот» (В. И. Лени и, «.Материализм и эмпириокритицизм», 1936, стр. 235.).
Не подлежит сомнению, что к числу таких «отбросов» принадлежат всевозможные теории конечной в пространстве и времени вселенной.
Не надо, конечно, думать, что все крупные зарубежные учёные являются сторонниками этих антинаучных теорий. Эти теории ведут к таким абсурдам, фантастическим выводам, что даже физик Лодж, сторонник спиритизма, вынужден был сказать, что теория расширяющейся вселенной «вносит хаос в мир физики». А другой английский физик - Дингл в 1937 г. наградил Милна, Эддингтона и им подобных учёных кличкой «предателей науки», причём всю космологическую свистопляску, разыгравшуюся вокруг проблемы «красного смещения» в спектрах галактик, он характеризует как «сочетание паралича разума с интоксикацией воображения».
Действительно, только «предатели науки» могут защищать и развивать крайне нелепую, абсолютно антинаучную теорию расширения. Возможно же это стало лишь в условиях глубоко упадочного настроения буржуазии, загнивания капитализма, приведшего к упадку буржуазной культуры и науки.
В. А. Гурев
Иллюстрации
Скопление звёздных облаков Млечного пути в созвездии Змееносца
Другой участок Млечного пути в созвездии Змееносца
Зависимость между расстоянием внегалактических объектов и их скоростью по лучу зрения
Внегалактическая спиральная туманность в созвездии Андромеды; видна с боку. По своим размерам и строению приближается к нашему Млечному Пути
Другая внегалактическая туманность в Андромеде, видимая с ребра
Спиральная туманность в Большой Медведице
Спиральная туманность в созвездии Треугольника
- Перевод
Если Вселенная расширяется, можно понять, почему далёкие галактики удаляются от нас. Но почему не расширяются звёзды, планеты и атомы?
Одним из крупнейших научных сюрпризов XX века стало открытие расширения Вселенной. Удалённые галактики разбегаются от нас и друг от друга быстрее, чем ближе расположенные, будто бы растягивается сама ткань пространства. На крупнейших масштабах плотность материи и энергии Вселенной падали миллиарды лет, и продолжают это делать. А если мы заглянем достаточно далеко, мы увидим галактики, разлетающиеся так быстро, что ничто, что мы могли бы отправить к ним сегодня, не сможет их догнать – не хватит даже скорости света. Но нет ли в этом парадокса? Именно об этом спрашивает читатель:
Если вселенная расширяется быстрее скорости света, почему это не влияет на нашу солнечную систему и расстояния от Солнца до планет? И почему относительное расстояние между звёздами нашей галактики не увеличивается… или оно увеличивается?
Мысль читателя верна, и Солнечная система, расстояния между планетами и звёздами не увеличиваются при расширении Вселенной. Так что же расширяется в расширяющейся Вселенной? Давайте разбираться.
Первоначальное представление о пространстве, выдвинутое Ньютоном, как о фиксированном, абсолютном и неизменном. Это была сцена, на которой массы могли существовать и притягиваться
Когда Ньютон впервые задумался о Вселенной, он представлял себе пространство в виде сетки. Это была абсолютная, фиксированная сущность, наполненная массами, гравитационно притягивающимися друг к другу. Но когда появился Эйнштейн, он понял, что эта воображаемая сетка не фиксирована, не абсолютна, и не похожа на представление Ньютона. Эта сетка похожа на ткань, и эта ткань искривлена, искажена и меняется со временем из-за присутствия материи и энергии. Более того, материя и энергия определяют её искривление.
Искривление пространства-времени гравитационными массами согласно ОТО
Но если бы в вашем пространстве-времени был только набор различных масс, они неизбежно бы схлопнулись и сформировали чёрную дыру. Эйнштейну эта идея не нравилась, поэтому он добавил «поправку» в виде космологической константы. Если существует этот дополнительный член уравнения – дополнительная энергия, пронизывающая пустое пространство – она может отталкивать все эти массы и удерживать Вселенную в неподвижности. Она предотвратит гравитационный коллапс. Добавив её, Эйнштейн позволял Вселенной существовать в почти неподвижном состоянии вечно.
Но не всех привлекала идея статичной Вселенной. Одно из первых решений получил физик по имени Александр Фридман . Он показал, что если не добавлять эту космологическую константу, и заполнить Вселенную энергией – материей, излучением, пылью, жидкостями, и т.д. – то существует два класса решений: один для сжимающейся Вселенной, а другой для расширяющейся.
Модель расширения Вселенной в виде «хлеба с изюмом», где относительные расстояния увеличиваются при расширении пространства (теста)
Математика даёт вам возможные решения, но вам нужно посмотреть на физическую Вселенную, чтобы узнать, какое из них её описывает. Это произошло в 1920-х годах благодаря работам Эдвина Хаббла . Хаббл первым открыл, что можно измерить характеристики отдельных звёзд в других галактиках и определить расстояние до них. Скомбинировав эти измерения с работами Весто Слайфера, показавшего, что у этих объектов происходит сдвиг атомного спектра, он получил удивительный результат.
График видимой скорости расширения (ось y) в зависимости от расстояния (ось x) соответствует Вселенной, быстро расширявшейся в прошлом, но до сих пор расширяющейся и сегодня. Это современная версия работы Хаббла, расширенная на расстояния в тысячи раз большие первоначальных
Либо вся теория относительности неверна, мы находимся в центре Вселенной и всё симметрично убегает от нас, либо теория относительности верна, Фридман прав, и чем дальше от нас галактика, тем быстрее она в среднем удаляется от нас. Одним движением теория расширяющейся Вселенной перешла от простой идеи к лидирующему описанию Вселенной.
Расширение работает немного контринтуитивно. Выглядит всё так, будто ткань пространства со временем растягивается, и все объекты в этом пространстве растаскиваются друг от друга. Чем дальше объект отстоит от другого, тем больше между ними растяжения, тем быстрее они удаляются друг от друга. Если бы у нас была однородно заполненная материей Вселенная, то материя просто становилась бы менее плотной и каждый её участок со временем отдалялся бы от всех остальных.
Холодные флуктуации (синий) реликтового излучения по сути не холоднее, а просто представляют участки, в которых имеется большее гравитационное притяжение из-за большей плотности материи. Горячие участки (красный) горячее, потому что излучение в этих участках живёт в более мелком гравитационном колодце. Со временем более плотные участки превратятся в звёзды, галактики и скопления с большей вероятностью, а менее плотные – с меньшей.
Но Вселенная не является идеально равномерной. В ней есть участки повышенной плотности, типа планет, звёзд, галактик, скоплений галактик. В ней есть участки пониженной плотности, такие, как огромные космические войды , где практически не встретить массивных объектов. Тому причиной наличие других физических явлений, кроме расширения Вселенной. На мелких масштабах, размером с животных и меньше, преобладают электромагнетизм и ядерные силы. На крупных масштабах – планеты, солнечные системы и галактики – преобладает гравитационное воздействие. На крупнейших масштабах – размерах, сравнимых со Вселенной – главная борьба разворачивается между расширением Вселенной и гравитационным притяжением всей имеющейся в ней материи и энергии.
На крупнейших масштабах Вселенная расширяется, и галактики удаляются друг от друга. На маленьких масштабах гравитация пересиливает расширение, что приводит к формированию звёзд, галактик и их скоплений
На крупнейших масштабах расширение побеждает. Самые удалённые галактики удаляются так быстро, что никакие сигналы, которые мы могли бы отправить к ним, даже со скоростью света, никогда до них не дойдут. Сверхскопления Вселенной – длинные, нитевидные структуры, вдоль которых выстраиваются галактики, тянущиеся на миллиарды световых лет – растягиваются и раздвигаются из-за расширения Вселенной. В относительно короткие сроки они исчезнут. И даже ближайшее к Млечному Пути скопление галактик, скопление Девы , находящееся всего в 50 миллионах световых лет от нас, не притянет нас к себе. Несмотря на гравитационное притяжение, более чем в тысячу раз превышающее наше собственное, расширение Вселенной растащит нас в стороны.
Крупный набор из многих тысяч галактик составляет наше ближайшее окружение в пределах 100 000 000 световых лет. Скопление Девы останется гравитационно связанным, но Млечный Путь продолжит со временем отдаляться от него
Но есть и масштабы поменьше, где расширение было побеждено – по крайней мере, локально. Скопление Девы останется связанным гравитационно. Млечный Путь и вся местная группа галактик останется связанной, и в итоге сольётся под действием гравитации. Земля так и будет двигаться по орбите вокруг Солнца на том же расстоянии, Земля останется того же размера, и атомы, из которых состоит всё, расширяться не будут. Почему? Потому, что расширение Вселенной работает только там, где другие взаимодействия – гравитационное, электромагнитное, ядерное – его не преодолели. Если какая-то сила способна удерживать объект в целости, даже расширение Вселенной не сможет его изменить.
Орбиты планет в системе TRAPPIST-1 не меняются с расширением Вселенной благодаря связующей силе гравитации, преодолевающей все последствия расширения
Этому есть неочевидная причина, связанная с тем, что расширение – это не взаимодействие, а больше скорость. Пространство расширяется на всех масштабах, но расширение воздействует только на все объекты совокупно. Между двумя точками пространство будет расширяться с определённой скоростью, но если эта скорость меньше скорости убегания между двумя объектами – если между ними действует связующая их сила – тогда расстояние между ними увеличиваться не будет. Нет увеличения расстояния, нет эффекта от расширения. В любой момент расширение преодолевается с запасом, поэтому оно никогда не приобретёт суммарный эффект, наблюдаемый между несвязанными между собой объектами. В результате стабильные, связные объекты могут выжить без изменений в расширяющейся Вселенной вечно.
Размеры стабильных, удерживаемых вместе объектов, будь они связаны гравитацией, электромагнетизмом или другой силой, не изменятся с расширением Вселенной. Если вам удастся преодолеть космическое расширение, вы останетесь связным навечно.
Пока Вселенная обладает измеренными нами свойствами, так всё и будет продолжаться. Тёмная энергия может существовать и заставлять удалённые галактики двигаться от нас с ускорением, но действие расширения на фиксированном расстоянии меняться не будет. Только в варианте
Как Вселенная может расширяться, если она бесконечна?
Заблуждения атеистов
Однажды, в бытность мою атеистом, один человек из верующих задал мне этот вопрос, пытаясь загнать меня в логическое противоречие. Ведь если нечто всеобъемлюще и бесконечно, то есть не имеет никаких измеримых размеров, то почему физики безапелляционно утверждают, что Вселенная расширяется? Я затратил много сил и времени, пытаясь доступно прояснить этот момент. Позже я неоднократно сталкивался с тем, что даже многие атеисты или материалисты заучили фразу бесконечная Вселенная расширяется , и приняли ее на веру , без должного понимания логики этого выражения.
Нужно понимать, что мы живем в четырехмерном мире (по крайней мере, именно такой мир доступен нам в ощущениях, а не в математических абстракциях или мистических откровениях). Но сама Вселенная не является объектом четырехмерного мира (именно потому для нее не существует в нашем понимании таких параметров как размер, форма, цвет, запах и даже скорее всего масса).
Наша Вселенная является объектом более высоких порядков, но у нас нет достоверной возможности взглянуть на нее со стороны. А потому, чтобы не описывать Вам структуру Вселенной используя зубодробительные уравнения, шагнем назад в цепи измерений и вообразим себе доступную нам в ощущениях Вселенную как трехмерный шар, находящийся в каком-то более многомерном пространстве. А мы, жители Вселенной, станет из трехмерных объектов скользящих по четвертому измерении — времени, двумерными (плоскими) объектами, скользящими по третьему измерению — времени. Мы теперь как будто квадратики, нарисованные на этом шаре, естественный узор.
Давайте осмотримся и попытаемся понять мир, который нам достался. Важно помнить, что мы двумерные (плоские) объекты и понятие высоты, глубины и т.д. нам не доступно, а значит, Вселенная для нас ограничена лишь поверхностью шара. Мы обречены, скользить лишь по поверхности и даже не можем себе представить, что у шара есть центр. Точней теоретически мы можем это подозревать, но сформулировать это кроме как на языке математических абстракций, большинство из нас не в состоянии.
Можно ли сказать, что у нашей «маленькой» Вселенной есть конец? Путешествуя по поверхности шара мы никогда не найдем физической границы поверхности шара. Возьмите ручку и ведите линию из любой точки до конца шара. Ваша линия будет продолжаться до тех пор, пока хватит чернил, Вы сможете пройти «маленькую» Вселенную и вернуться в точку, из которой Вы начали свое движение, но так и не встретите конца, рубежа. Именно так бесконечна и наша, доступная в ощущениях, Вселенная. Конечно, надо понимать, что наша Вселенная имеет не форму шара. Скорее всего, наша Вселенная имеет «форму» чего-то вроде бутылки Клейна
.
Но это сейчас не важно. Сев в комический корабль Вы можете начать движение, и с какой скоростью бы вы не двигались, максимум, на что Вы способны это вернуться обратно в ту же точку, из которой начали свое движение. Кстати, это произойдет только в том случае если вы будете двигаться строго по прямой линии. Вполне возможно, что, глядя на узор из звезд и галактик в ночном небе, мы видим самих себя, «спину» своей галактики миллиарды лет назад. Однако пока нам не хватает компьютерных мощностей, даже для примерных расчетов, как выглядела наша галактика миллиарды лет назад, а потому мы не можем ничего утверждать наверняка. В современной космогонии господствует предположение, что размер Вселенной до начала повторения примерно 25 миллиардов световых лет (хотя из-за особенностей физических законов нам доступно для наблюдения всего 15 миллиардов световых лет из размеров вселенной).
Вернемся к нашему шару и чернильным квадратам на нем. Итак, а почему физики вообще решили, что Вселенная расширяется? Ведь это было сделано до создания мощнейшего математического аппарата, позволяющего описывать наш мир в абстракциях многомерных пространств. Дело в том, что астрономы измерили расстояния до некоторых доступных объектов и выяснили странную вещь. Все наблюдаемые объекты улетают от нас с ошеломляющими скоростями. Они как осколки гранаты, разлетающиеся после взрыва. Тут пытливый читатель, может заметить – Ха, у любого взрыва есть центр, а значит, изучая траекторию разлета осколков можно его найти, так?
Классная была идея, но оказалось что у этого «взрыва» центра нет. Точнее вначале кажется, что этим центром является наша галактика, потом что планета Земля, потом по мере уточнения оказывается, что центром является именно та обсерватория, которая проводит измерения. Если бы нам было доступно утонение большей степени, то мы бы выяснили, что центром является фокусирующая линза телескопа астронома проводящего измерения. Что за бред, спросите вы? Как это центр разлета в любом месте? Так же не бывает.
Бывает, если помнить про нашу «маленькую» Вселенную на шаре. Представим себе, что мы микроскопический квадратик, нарисованный на поверхности этого шара. Начнем надувать наш шар. Поверхность шара, доступная для наблюдения и путешествия квадратикам на шаре, начнет возрастать. Вселенная квадратиков начнет увеличиваться, за счет расширения. Если на шаре будут нарисованы два квадратика, то жители одного квадратика заметят, что второй квадратик стремительно удаляется от них. Если квадратиков будут миллионы, то все они будут стремительно удаляться от первого квадратика, если смотреть из первого квадратика. Однако попытка определить центр расширения провалится, потому что мы то теперь знаем, что это не второй квадратик улетает от первого. Это растут размеры расстояния между квадратиками, как растут и размеры самих квадратиков. Просто квадратики маленькие, а расстояния между ними чудовищные, и потому квадратики не замечают расширения самих себя, но могут зафиксировать странное поведение других квадратиков. Так и наша реальная Вселенная расширяется не раздвиганием своих границ, а увеличением всего и вся внутри себя. Увеличивается расстояние не только между галактиками, не только между звездными системами, не только между планетами. Увеличивается даже не только расстояние между молекулами, не только между атомами в молекулах, не только между электронами и протонами в атомах, и даже не только между кварками в протонах. Растягивается сама ткань Бытия. Квантовая пена разбухает, как тесто, расширяя нашу Вселенную. Да, да – прямо сейчас, пока вы читаете этот текст атомы вашего тела, с чудовищными (по сравнению с размерами электронов) скоростями разлетаются друг от друга. Именно так расширяется бесконечная Вселенная. Вся целиком.
Автор :
Надеюсь текст был понятным и поучительным. Любите мир вокруг Вас и изучайте его.
Огромная благодарность Ричарду Докинзу в книге у которого я впервые встретил этот простой пример, помогающий пояснить сложные вещи.
(Наука@Science_Newworld).
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 три измерения имеет.
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 вас обманывают.
"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. В том случае, 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.