Такой вот двухэтажный вопрос, но что поделаешь, если он был задан в комментариях к заметке о «сверхпустоте Эридана»? Вопрос, в принципе, правильный. В предыдущих публикациях действительно много раз говорилось, что расширение вселенной не влияет на размеры объектов. И данный тезис действительно можно не понять.
Ранее уже неоднократно подчёркивалось, что расширение – не движение. Свойствами движения оно не обладает ни физически, не даже метафизически. К убегающему, – всё быстрее, пропорционально расстоянию, – объекту не приложена ускоряющая сила. Двигаясь же, можно попасть из одного места в другое, приблизиться к цели, тогда как убегание таких возможностей не даёт. Просто увеличиваются расстояния. Все.
Размеры же, да. Не меняются.
...В чём физическая разница между расстоянием и размером понять, между тем, легко. Тут всё прозрачно. Линейка обладает размером. И Солнечная система обладает размером. Как следствие, эффекты расширения в данных случаях не наблюдаемы. Ведь, линейку можно растянуть. Землю можно удалить от Солнца, – «поднять» её в гравитационной яме звезды. Но в обоих случаях потребуется приложить силу. Расширение никакой «силой» не обладает, и преодолевать сопротивление не способно.
Размером обладают объекты, части (это могут быть галактики или элементарные частицы) которых связаны взаимодействием. «Расстояние» же в данном контексте, это дистанция между двумя любыми несвязными объектами.
Всё, конечно, чуть сложнее. Но не слишком. Разумеется, наблюдатель на Земле гравитационно взаимодействует даже с самым удалённым квазаром. Однако, способа обнаружить и измерить данное взаимодействие нет… Точно также нет и способа наблюдать влияние расширения на размер. Нет заведомо, – принцип неопределённости о таких величинах говорить запрещает.
...То есть, расстояния и размеры – это разное, и при расширении вселенной первые растут, а вторые нет. Остаётся вопрос, почему падает плотность вещества во вселенной.
Ну… вселенная, как таковая, не обладает плотностью, так как деление бесконечной массы на бесконечный объём даёт неопределённость, и про неопределённость нельзя сказать, что она падает. Эффект падения плотности наблюдаем в пределах Метагалактики – наблюдаемой части вселенной в радиусе 13.8 миллиардов световых лет от наблюдателя. Почему, 13.8? Потому что 13.8 миллиардов лет возраст вселенной, а значит, до наблюдателя свет может дойти только с дистанции 13.8 миллиардов световых лет… Кстати, возраст вселенной был достаточно точно измерен ещё до появления Теории Большого Взрыва.
И каждый год радиус Метагалактики становится больше на один световой год, потому что вселенная становится на один год старше. Таким образом, объём Метагалактики растёт со временем в кубе.
Плотность падает, поскольку с ростом объёма, масса галактик в пределах Метагалактики не увеличивается. Пространство расширяется (и это не связанный с расширением поля зрения наблюдателя процесс!) Расстояния до удалённых объектов растут, они убегают, и на дистанции 13.8 миллиардов световых лет скорость убегания в пределах погрешности измерения совпадает со скоростью света. Соответственно, более удалённые галактики убегают быстрее света, и «горизонт» наблюдателя их никогда не догонит.