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 знаходитися в нескінченності, врешті-решт. 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. Якщо Ви не розширювати. 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 вчений. Але ви, будучи розумною, помітите, що за межами кульки є простір, і що 2-мірна поверхню кульки розширюється в 3-вимірному просторі. Однак наш 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 все 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 ОТО (як кажуть професіонали), найбільш важливою властивістю простору (і часу) є дистанція (і часовий інтервал) між двома точками. Насправді, дистанція в повній мірі визначає простір. Еволюція шкали дистанції визначається кількістю матерії та енергії в просторі, і в міру того як час йде, шкала збільшується і дистанція між галактиками теж. Однак - 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 дивацтва.

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

"Але стривайте!", - скаже самий науково підкований з вас. - "Ми ж вимірюємо допплерівський зсув віддалених галактик". Це так зване "червоне зміщення", про який ви знаєте, фіксується на Землі, і подібно сирени 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 випустили світло, і він дістався до нас, шкала простору серйозно змінилася, зросла. Оскільки простір розширилося, збільшилася і довжина хвилі фотонів, тому світло віддає червоним.

З такого підходу випливає інше питання: "Чи дійсно Всесвіт розширюється швидше за швидкість світла?". Абсолютно вірно те, що більшість далеких галактик збільшують свою дистанцію по відношенню до нас швидше за швидкість світла, ну і що? Вони не рухаються швидше світла (вони взагалі стоять на місці). Більш того, знання цього ніяк не допоможе вам: інформація-то 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 в сфері релятивістів) думка з приводу космологічного розширення, але буде логічним закінчити на тому, 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, від 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.