В соответствии со стандартной космологической моделью, а также результатами спектральных измерений галактик, вселенная расширяется. Но куда она расширяется? Именно так ставят вопрос многие, кто интересуется космосом и вселенной. Но именно в самом вопросе кроется распространенное непонимание или недопонимание этого явления.
Пространство расширяется – во всяком случае, между галактическими скоплениями. Фото космического телескопа «Хаббл» показывает кластер Cluster SDSS J0333+0651. Спиральная галактка слева внизу находится далеко на переднем плане Фото: ESA/Hubble & NASA
Общая теория относительности Альберта Эйнштейна представляет собой великолепно подтвержденную сегодня измерениями теорию гравитации, космического времени и вселенной в целом. Из нее следует, что космос в больших масштабах не может быть статичным. Он должен был бы быть нестабильным, пришел к выводу Эйнштейн в 1917 году (но поначалу не хотел в это верить). То есть пространство должно сокращаться или расширяться. Измерения спектральных линий далеких галактик и галактических скоплений, а также прочие данные наблюдений подтвердили, что вселенная все-таки расширяется. И примечательно то, что делает она это уже на протяжении шести миллиардов лет, причем скорость такого расширения становится все быстрее.
Три ошибки в понимании процесса
Широко распространены три недопонимания:
• Вселенная расширяется относительно некой центральной точки, в которой произошел Большой взрыв.
• С тех пор вселенная расширяется равномерно во все стороны.
• Вселенная расширяется от своей «внешней границы» наружу.
Все эти утверждения к корне неправильны.
Четыре космологических вывода
Правильными являются четыре следующие вывода космологии, которые зиждутся на принципах Общей теории относительности:
• Большой взрыв не был взрывом в пространстве и времени, а взрывом пространства и времени. Пространственное время нашей вселенной возникло именно с Большим взрывом. То есть, нет никакого центра вселенной, а Большой взрыв произошел, хоть это и тяжело осознать, везде.
• Пространство расширяется только там, где гравитация материи и энергия ограничены. Поэтому пространство не расширяется внутри галактик или комплексных галактических групп, а только между галактическими скоплениями и сверхскоплениями. Кратность расширения (которую часто ошибочно называют константой Хаббла) никакой константой не является, изменяясь в координатах пространства-времени. (Поэтому в данном случае лучше всего говорить о локальных параметрах Хаббла и глобальном, зависимом от времени параметре Хаббла в качестве усредненного значения.)
• Не существует никакой внешней границы или внешнего края вселенной – независимо от того, конечна она или бесконечна в своих размерах. Правда, при этом для каждой точки вселенной существуют принципиальные пределы возможного наблюдения: космические горизонты. Они являются результатом конечной скорости света в вакууме. То есть свету необходимо время, чтобы преодолевать расстояния. Поэтому любой взгляд в пространство является взглядом в прошлое. Так как наша вселенная имеет конечный возраст и расширяется, мы можем наблюдать лишь определенный фрагмент вселенной.
Конкретное положение вещей: возраст вселенной составляет примерно 13,8 миллиарда лет, а скорость ее расширения в настоящее время оценивается примерно в 70 километров в секунду на мегапарсек (константа Хаббла). Это значит, что мы теоретически могли бы заглянуть на 13,8 миллиарда лет назад – первый, все еще измеримый в микроволновом диапазоне свет возник через 380 тысяч лет после Большого взрыва. Но на самом деле мы способны заглянуть вглубь пространства на только на 13,8 миллиарда световых лет, но и дальше. Потому что оно (пространство) не статично, а расширялось и продолжает это делать. Насколько далеко мы можем посмотреть в принципе, зависит от истории расширения вселенной. Согласно последним данным, наш космический горизонт составляет вокруг нас расстояние в 46 миллиардов световых лет.
• Вселенная расширяется не только на космическом горизонте (причем такой горизонт для каждого наблюдателя в разных местах – разный), а везде между галактическими суперскоплениями. То есть пространство расширяется не «наружу», или, как предполагают некоторые теоретики, вообще внутри пространства по ту сторону вселенной, за счет некоего дополнительного «окружающего пространства». Свидетельств и даже минимальных признаков такого специального пространства не существует, да оно и не нужно для космологии теории относительности. В значительно большей степени вселенная расширяется «внутренне». Это значит, что она расширяется повсюду, где ее не сдерживает гравитация, а такое расширение суммируется увеличивающимися расстояниями. И увеличиваются при этом гравитационно слабые регионы: расстояние длиной в один мегапарсек (т.е. 3,26 миллиона световых лет) увеличивается со скоростью расширения около 70 километров в секунду.
0
