Наверное для вас не станет новостью, что традиционно Вселенная расширяется. Об этом свидетельствует множество разных фактов и эксперименты подтверждают эту идею. Самое простое тут - вспомнить про красное смещение.
Но нас беспокоит даже не столько проблема существования этого интересного факта, сколько момент попытки применить эти знания на наше понимание реальности. Если всё постоянно расширяется, то как возможно, что планеты остаются такими же или объекты вокруг нас не становятся больше?
Что же, тут есть два уровня понимания этого процесса. Даже три, но давайте исходить из знаний того, кто случайно услышал про эту проблему. Человек будет полагать, что или всё увеличивается вместе со Вселенной, или если оно не увеличивается, то и сама идея скорее похожа на миф. Но, как это часто бывает, истина где-то рядом, но не здесь. Реальность работает сложнее, а потому и недопониманий у вас так много.
Вот, например, галактика Андромеда движется к Млечному Пути, а не от него несмотря на то, что Вселенная расширяется. В этом и заключается ключ к пониманию того, почему атомы и галактики не раздуваются вместе с пространством.
Интересно то, что ничто локально не сопротивляется расширению так же, как пружина сопротивляется растяжению.
В общей теории относительности космическое расширение - это не вещество, оказывающее давление на объекты. Это утверждение о том, как расстояние между достаточно удаленными друг от друга свободно движущимися объектами изменяется по мере эволюции Вселенной.
Именно это различие объясняет, почему и атомы не растут незаметно вместе с космосом.
Полезно представить это так:
- Космическое расширение описывает крупномасштабную геометрию пространства-времени.
- Связанные системы подчиняются локальным силам или собственной гравитации.
Эти два факта сосуществуют без противоречий.
Внутри атома электрон связан с ядром посредством электромагнетизма. Эта сила намного сильнее, чем крайне малое влияние, связанное со средним расширением Вселенной в атомном масштабе.
Что еще более важно, атом - это не пара частиц, просто расходящихся вслед за течением Хаббла. Это стабильное связанное состояние. Уравнения, описывающие его, уже имеют предпочтительный размер, заданный такими константами, как постоянная Планка, масса электрона и электрический заряд. Космическое расширение не отменяет эту локальную связь.
Та же логика применима и к молекулам или даже планетам. Их внутренние силы полностью доминируют.
Галактики удерживаются вместе гравитацией. То же самое относится и к скоплениям галактик, по крайней мере, частично. Как только материя коллапсирует в гравитационно связанную структуру, она фактически отрывается от общего расширения Вселенной.
Именно поэтому Млечный Путь не расширяется по мере расширения пространства, и именно поэтому Солнечная система не растягивается. Галактика Андромеды на самом деле движется к Млечному Пути, а не от него, потому что их взаимная гравитация преодолевает слабое воздействие космического расширения на таком расстоянии.
Так что же тогда расширяется? В очень больших масштабах между группами галактик и скоплениями материя достаточно разрежена, чтобы объекты могли вести себя приблизительно как свободные пробные частицы в расширяющейся метрике. Тогда расстояние между ними увеличивается в соответствии с масштабным фактором Вселенной. Именно здесь закон Хаббла проявляется в полной мере.
Люди часто представляют себе расширяющееся пространство так, будто участки пространства внутри объектов раздуваются и увеличивают всё вокруг. Эта картина вводит в заблуждение. Общая теория относительности не требует, чтобы каждый связанный объект участвовал в глобальном расширении. Решение, предполагающее расширяющуюся Вселенную, применимо к плавному, крупномасштабному распределению материи, а не к каждой локальной системе независимо от её внутренней динамики.
Космическое расширение - это очень слабый крупномасштабный эффект, в то время как локальные силы связи определяют размеры реальных объектов. На масштабах, где сила связи преобладает, объекты сохраняют свой размер. На масштабах, где ничто не связано, геометрия Вселенной проявляется как увеличение расстояния.
Не забывайте ставить лайки 👍 и подписываться на канал ✔️, если материал понравился! Так вы увидите больше интересных статей, а моему каналу это поможет развиваться.