Jeśli wszechświat się rozszerza, to gdzie?

Wszyscy wiedzą, że wszechświat się rozszerza. Ale gdzie? Co to za rozszerzenie? Obserwując, jak rośnie grzyb, możemy zdecydowanie ograniczyć przestrzeń, w której rośnie. Z jednej strony pytanie może być bardzo głupie, ale z drugiej - bardzo interesujące..

Zatem Wszechświat rozszerza się lub kurczy (odpowiednio, pokazując czerwone i niebieskie przemieszczenie) od momentu Wielkiego Wybuchu. Ale gdzie jest koniec jego ekspansji? W końcu nie może być w nieskończoności. Dlaczego powinniśmy powiedzieć, że wszechświat rozszerza się tak, jakby był najbardziej normalną i naturalną rzeczą na świecie?

Po pierwsze, kilka prostych prawd.

1. Teraz się nie rozwijasz. Ziemia też. Ani Układ Słoneczny, ani Droga Mleczna. Ekspansja wszechświata zależy od grawitacji, co oznacza, że ​​w regionach o wysokiej gęstości obserwuje się lokalne efekty dominacji grawitacyjnej. Okazuje się, że nie wszystkie galaktyki oddalają się od Drogi Mlecznej. Nasz najbliższy sąsiad, galaktyka Andromedy, pędzi w naszą stronę z prędkością 80 km / s i zderzy się z nami przez kilka miliardów lat..

2. Nie wierz metaforom. Możesz myśleć, że wszechświat rozszerza się jak balon pompowany powietrzem. „Spójrz, tak jak Wszechświat!”, Powie ci to modny brytyjski naukowiec. Ale będąc inteligentnym, zauważysz, że poza kulą jest przestrzeń i że dwuwymiarowa powierzchnia kuli rozszerza się w przestrzeni trójwymiarowej. Nasz wszechświat ma jednak trzy wymiary..

3. Wszechświat nie ma końca ani krawędzi. Nie jesteśmy do końca pewni, czy wszechświat jest nieskończenie duży, czy po prostu bardzo duży, ale nawet jeśli tak jest, podróżując w jednym kierunku przez wystarczająco długi czas, nadal wrócisz do kwadratu. Pamiętaj „pakmana”, ale bez owoców i duchów. Jeśli chodzi o środek wszechświata, to właśnie tutaj pomoże nam analogia piłki. Wydaje nam się, że wszystkie galaktyki oddalają się od nas, ale z ich punktu widzenia będą również centrum wszechświata. To tylko złudzenie..

Więc gdzie naprawdę rozszerza się wszechświat? Tak, nigdzie. Nie ma kosmicznej szafy wypełnionej rzeczami. Ale aby to zrozumieć, zobaczmy, co mówi ogólna teoria względności na temat czasoprzestrzeni.

W ogólnej teorii względności (jak mówią specjaliści) najważniejszą właściwością przestrzeni (i czasu) jest odległość (i przedział czasu) między dwoma punktami. W rzeczywistości odległość w pełni określa przestrzeń. Ewolucja skali odległości jest określona przez ilość materii i energii w przestrzeni, a wraz z upływem czasu skala wzrasta, a także odległość między galaktykami. Jednak - i to jest dziwne - dzieje się to bez faktycznego ruchu galaktyk..

Być może w tym momencie twoja intuicja zawiodła. Ale to nie przeszkodzi nam w zrozumieniu dziwności..

Powiedzieliśmy już, że galaktyki oddalają się od nas. Nie do końca. Naukowcom łatwiej jest wyjaśnić, co dzieje się w rzeczywistości. Oni cię zdradzają.

„Ale poczekaj!”, Powiedzą ci najbardziej doświadczeni naukowo. - „Mierzymy przesunięcie dopplerowskie odległych galaktyk”. Ta tak zwana „redshift”, o której wiesz, jest ustawiona na Ziemi i, jak syrena przejeżdżającej karetki, informuje nas, że istnieje ruch. Ale to nie dzieje się w skali kosmologicznej. Odkąd odległe galaktyki emitowały światło, a on dotarł do nas, skala przestrzeni poważnie się zmieniła, wzrosła. Wraz ze wzrostem przestrzeni, długość fali fotonu również wzrosła, więc światło wydziela czerwone.

Z tego podejścia rodzi się kolejne pytanie: „Czy wszechświat rozszerza się szybciej niż prędkość światła?” Jest absolutnie prawdą, że najbardziej odległe galaktyki zwiększają odległość do nas szybciej niż prędkość światła, więc co? Nie poruszają się szybciej niż światło (zwykle stoją w miejscu). Ponadto wiedza o tym nie pomoże: informacje nie są przesyłane. Jeśli wyślesz paczkę z jedzeniem do innej galaktyki, szybciej niż z prędkością światła, nie rób tego (i tutaj, w zasadzie, musisz spróbować). Prędkość światła pozostaje uniwersalnym ogranicznikiem prędkości..

Cytowaliśmy najbardziej powszechną (lub dobrze ugruntowaną w dziedzinie relatywistów) opinię na temat ekspansji kosmologicznej, ale logiczne byłoby wyciągnięcie wniosku, że w ogóle nie rozumiemy. Wszystko, co opisano powyżej, działa świetnie, jeśli masz miejsce, w którym możesz zrobić krok naprzód i rozciągnąć. Ale co się stało na samym początku, dlaczego przestrzeń dosłownie tworzyła się z niczego? Fizyka nie ma odpowiedzi na to pytanie. I będziemy musieli poczekać, aż pojawi się teoria grawitacji kwantowej i rzucimy światło na to pytanie..