Нашей Вселенной около 13,8 миллиардов лет, а наблюдаемый пузырь этого космоса имеет диаметр около 93 миллиардов световых лет. И все мы знаем знаменитый принцип специальной теории относительности Альберта Эйнштейна: ничто не может двигаться быстрее света.
В совокупности это ставит перед нами сложную загадку о природе самого космоса: как Вселенная могла стать такой умопомрачительно большой за такой короткий промежуток времени?
Что значит «быстрее скорости света»?
Есть два способа ответить на этот вопрос. Эти два способа совершенно эквивалентны с точки зрения математики, вам может понравиться или один, или оба. Но лишь вам решать, где для вас больше смысла.
Специальная теория относительности Эйнштейна
Первый способ — указать, что специальная теория относительности Эйнштейна — это локальная теория физики. Согласно ей, если ракета взлетит перед вашим лицом, вы никогда не зафиксируете ее скорость как скорость, превышающую скорость света.
Само понятие «скорость» — это всего лишь то, что вы можете измерить рядом с вашим текущим положением. Специальная теория относительности абсолютно ничего не говорит о поведении объектов на дальней стороне Вселенной — такие понятия, как ограничение скорости света, просто к ним неприменимы, потому что они слишком далеко, и специальная теория относительности больше не подходит.
Общая теория относительности Эйнштейна
Чтобы разобраться с удаленными объектами, вы должны использовать более широкую, более общую теорию, такую как общая теория относительности Эйнштейна, которая описывает, как гравитация влияет на ткань пространства-времени.
Другими словами, самые далекие галактики, вероятно, могут двигаться быстрее скорости света, потому что, по сути, Вселенной нет дела до скорости света.
Расширяющаяся Вселенная
И именно в общей теории относительности мы получаем второй способ решения загадки. Согласно этой модели, при нашем понимании космоса, мы живем в расширяющейся Вселенной. С каждым днем наш космос становится все больше и больше, а среднее расстояние между галактиками всегда увеличивается.
Пока все хорошо, правда? Но это расширение вызвано не движением галактик во Вселенной, а расширением пространства между галактиками. Если бы вы прикрепили акселерометр к каждой галактике, он не зарегистрировал бы никаких движений (за исключением небольших локальных движений местами).
Локально ни одна галактика не движется. Но пространство между ними есть. Так что здесь нет никаких ограничений, основанных на скорости света, потому что они не двигаются в буквальном смысле. Нет предела тому, как быстро пространство может расширяться (поскольку «расширение» — это не движение с точки зрения теории относительности), поэтому Вселенная может расти так быстро, как ей заблагорассудится.
Насколько велика наблюдаемая Вселенная?
По сути, Вселенная такая большая, потому что она может расширяться быстрее света. И это действительно происходит в настоящее время. Современная скорость расширения Вселенной измеряется с помощью так называемой постоянной Хаббла, которая составляет около 68 километров в секунду на мегапарсек.
Это означает, что на каждый мегапарсек расстояния, которое вы удаляете от Млечного Пути, скорость расширения Вселенной будет увеличиваться на 68 км/с. Галактика, удаленная на два мегапарсека, кажется, удаляется со скоростью 136 км/с, галактика, удаленная на десять мегапарсеков, будет удаляться со скоростью 680 км/с и так далее.
Постоянная Хаббла гарантирует, что как только вы достигнете определенного расстояния — около 13 миллиардов световых лет (расстояние, известное как радиус Хаббла), — галактики будут удаляться от нас быстрее скорости света.
То же самое было бы, если бы вы и я стояли на противоположных концах эластичной резиновой ленты. Пока резинка не порвалась, пока растяжение сохраняет постоянную скорость, в какой-то момент кажется, что мы удаляемся друг от друга быстрее света.
Далекие галактики
Свет от галактик за пределами радиуса Хаббла был испущен миллиарды лет назад и только сейчас достигает Земли. Мы вычисляем, где сейчас находятся эти галактики, основываясь на нашем понимании космологии, и именно так мы можем оценить размер Вселенной. Тот факт, что они двигались быстрее скорости света, означает, что любой свет, который они посылают сейчас, никогда не достигнет нас, потому что этот свет не сможет преодолеть расширение Вселенной.
Поскольку большая часть Вселенной находится за пределами радиуса Хаббла, все эти галактики навсегда останутся вне досягаемости. Со временем эти галактики одна за другой полностью исчезнут из поля зрения. Не из-за какого-то обмана законов физики, а из-за простого (и неизбежного) растяжения.
Я думаю вы можете, предложить ещё несколько теорий, только прошу не стоит привносить Божественную силу, я думаю Бога и так всё устраивает. Жду ваших ответов!
Подписывайтесь на канал, чтобы не пропустить статьи и видео!
