На уроках физики (независимо от уровня образования) мы узнаём, что ничто во Вселенной не может двигаться быстрее света. Скорость приближается к 300 миллионам метров в секунду.(почти 1,1 млрд км в час) — предел, который ничто и никто не может превзойти. По крайней мере, до тех пор, пока астрономы вдруг не объявят, что «обнаружена галактика, которая удаляется от нас быстрее скорости света».
Этот тип информации время от времени прокатывается по научному миру, что потом очень хорошо смотрится в заголовках, подзаголовках или тизерах в статьях, публикуемых в научно-популярных журналах и на сайтах. Это связано с постоянным расширением Вселенной , а значит, с постоянным изменением положения, удалением друг от друга галактик, планетных систем, астероидов или пыли в космосе.
Теоретически можно предположить, что галактики движутся с определенной скоростью — какой именно скоростью? Эдвин Хаббл, американский астроном, заметил, что галактики удаляются от нас (наблюдателей на Земле), и чем дальше находится совокупность звездных систем и систем, тем быстрее ее видимая скорость . Свое открытие ученый подкрепил расчетами, важнейшей частью которых были так называемые постоянная Хаббла около 70 (км/с)/Мпк [километров в секунду на мегапарсек].
Мегапарсек — это один миллион парсеков, или расстояние примерно в 3,26 миллиона световых лет , что является невообразимо большим расстоянием. Например - диаметр Млечного Пути, галактики, в которой находится Земля, составляет 105,7 тыс. световые годы . Так как же понимать ранее упомянутые 70 (км/с)/Мпк? Если мы посмотрим на галактику, которая находится в мегапарсеке от нас, видимая скорость, с которой она будет удаляться от нас, будет около 70 км в секунду . Учитывая галактику на расстоянии двух мегапарсеков, эта скорость уже увеличится примерно до 140 км в секунду .
Так что можно предположить, что если рассматривать действительно далекую галактику, то скорость, с которой она будет удаляться от Земли, будет больше скорости света . Размер не будет проблемой, потому что Вселенная огромна — по современным оценкам, ее диаметр составляет 23 триллиона (триллионов) световых лет — и , используя расчеты Хаббла, можно легко рассчитать предельное расстояние .
Достаточно разделить скорость света (300 000 км в секунду) на постоянную Хаббла, чтобы узнать, что точка, в которой удаляющаяся от Земли галактика достигает предела, рассчитанного Эйнштейном, составляет около 4 285 000. Мпк или 4,2 Гпк (гигапарсек). Это так называемое Горизонт Хаббла — это означает, что все далекие галактики будут двигаться быстрее скорости света.
Все это звучит очень разумно, и расчеты ясно показывают, что некоторые галактики очень далеко от Земли будут двигаться быстрее, чем скорость, с которой движется свет в вакууме . Означает ли это, что современные законы физики неверны, а Эйнштейн ошибался? Если посмотреть на расширение Вселенной повнимательнее, то окажется, что дело обстоит сложнее , и честь величайших ученых в истории не запятнана.
У скорости нет имени
Особенно подходящая аналогия того, как расширяется Вселенная, — это надувание воздушного шара с точками . Чем больше воздуха мы нагнетаем, тем больше точки на резиновой поверхности начнут «отдаляться» друг от друга. Если рассмотреть две соседние точки, то можно увидеть, что по мере надувания шарика расстояние между точками увеличивается быстрее, чем было вначале . Однако стоит иметь в виду, что сами точки на самом деле не двигаются — увеличивается пространство между ними .
То же самое относится и к расширению Вселенной — то, что мы измеряем на Земле и называем «скоростью движущейся галактики», на самом деле является не движением совокупности звездных систем и систем, а расширением пространства между ними. Галактики движутся вместе с космосом, но не пересекают его , подобно ракетам и самоходным космическим кораблям, прорывающимся сквозь вакуум, или более мелким объектам, притягиваемым гравитационным полем большой звезды или планеты.
Это означает, что утверждение Эйнштейна о фотонах (частицах света) как о самых быстрых вещах, движущихся в вакууме, по-прежнему верно, и ни один объект с массой, движущийся в космосе, не может превышать почти 300 миллионов метров в секунду. (ровно 299792458 метров в секунду).
Скорость света и расширение Вселенной
Скорость в контексте расширения Вселенной — расплывчатый термин, потому что, как мы уже упоминали, галактики на самом деле не движутся сами по себе . Чтобы иметь возможность говорить об измерении скорости в том контексте, в котором мы это делаем на Земле, мы делим пройденное расстояние на время, затраченное на его преодоление. Вот как мы получаем единицы измерения скорости , такие как м/с [метр в секунду], км/ч [километр в час] или км/с [километр в секунду].
В случае расширения Вселенной расчет единицы происходит следующим образом - пройденное галактикой расстояние делится на затраченное на это время, а полученный результат дополнительно делится на расстояние между Землей и объектом проценты, выраженные в мегапарсеках .
Таким образом, единицей для описания расширения Вселенной является уже упомянутый километр в секунду на мегапарсек, или (км/с)/Мпк . Как вы можете легко догадаться, это не имеет ничего общего со скоростью — это скорее показатель того, как изменяется размер Вселенной.
Скорость света и скорость расширения Вселенной - две разные вещи
Согласно закону заголовков Беттериджа, «на любой газетный заголовок, оканчивающийся знаком вопроса, можно ответить «нет». Этот принцип был известен и раньше, но его стали ассоциировать с Яном Беттериджем , британским журналистом, после того, как он написал в одной из своих колонок 2009 года, опубликованных на Technovia:
[…] На любой заголовок, оканчивающийся знаком вопроса, можно ответить «нет». Причина, по которой журналисты используют такие заголовки, заключается в том, что они знают, что эта история, вероятно, является чушью и не имеет под собой никаких источников или фактов, но они все же хотят, чтобы она вышла наружу.
Хотя ответ на вопрос, поставленный в заголовке нашей статьи, действительно «нет», расширение Вселенной до сих пор недостаточно изучено , так что на первый взгляд может действительно показаться, что она расширяется со скоростью, превышающей скорость света. В действительности, однако, эти два вопроса слишком отличаются друг от друга, чтобы их можно было напрямую сравнивать . Поэтому стоит помнить, что на самом деле измеряемое нами движение галактик не является их реальной скоростью, хотя расстояние между ними и Землей увеличивается.
