Многие полагают, что Вселенная расширялась быстрее скорости света только в краткий период «инфляции» сразу после Большого взрыва. Однако Дерек Мюллер, ведущий канала Veritasium, развенчивает этот миф: на самом деле космическое пространство всегда расширялось и продолжает расширяться со сверхсветовой скоростью, не нарушая при этом законов физики.
🌌 Сверхсветовое расширение: нарушение правил или норма? 0:04
Вопреки распространенному мнению, расширение Вселенной со скоростью, превышающей световую, — это не исключительное событие прошлого, а текущая реальность. По словам Дерека Мюллера, если выбрать две достаточно удаленные друг от друга точки, они всегда будут отдаляться друг от друга быстрее скорости света.
Это явление не противоречит специальной теории относительности Эйнштейна по следующим причинам:
- Ограничение движения «сквозь» пространство: Теория относительности гласит, что ни один объект не может перемещаться сквозь пространство быстрее света.
- Свобода самого пространства: На само пространство это ограничение не распространяется — оно может расширяться с любой скоростью, какой «пожелает».
Основы этой концепции заложил Эдвин Хаббл в конце 1920-х годов. Его наблюдения показали: чем дальше объект находится от нас, тем быстрее он удаляется.
🔮 Сфера Хаббла и парадокс видимости 1:27
Существует воображаемая граница, называемая сферой Хаббла. Это сфера, на поверхности которой объекты удаляются от нас ровно со скоростью света. Логично предположить, что свет от объектов за этой границей (в сверхсветовой области) никогда до нас не дойдет, но Дерек Мюллер утверждает, что это не так.
Механизм, позволяющий нам видеть «невидимое», выглядит следующим образом:
- Галактика за пределами сферы Хаббла испускает свет в нашу сторону.
- Изначально этот свет фактически удаляется от нас, так как пространство под ним расширяется слишком быстро.
- Однако из-за ускоряющегося расширения Вселенной сама сфера Хаббла увеличивается в размерах.
- Если сфера Хаббла растет быстрее, чем свет «убегает» от нас, фотоны в конечном итоге переходят из сверхсветовой зоны в субсветовую (где расширение медленнее скорости света).
- Как только свет оказывается в субсветовой зоне, он начинает реально приближаться к Земле, пока не будет зафиксирован нашими телескопами.
Дерек Мюллер подчеркивает поразительный факт: все фотоны, которые мы получаем сегодня из первых 5 миллиардов лет существования Вселенной, были испущены объектами, которые уже тогда находились в сверхсветовых областях пространства относительно нас.
📏 Истинные масштабы наблюдаемой Вселенной 3:23
Граница того, что мы можем видеть, определяется не сферой Хаббла, а так называемым горизонтом частиц. Этот предел зависит от времени, которое было у света на путешествие с момента начала времен — примерно 13,8 миллиарда лет назад.
[Image of the observable universe scale]
Из-за того, что Вселенная постоянно расширялась (причем с ускорением), объекты, свет от которых шел к нам 13,8 миллиарда лет, сейчас находятся гораздо дальше:
- Радиус наблюдаемой Вселенной: составляет более 46 миллиардов световых лет.
- Диаметр наблюдаемой Вселенной: достигает примерно 93 миллиардов световых лет.
💥 Большой взрыв: не точка, а состояние 4:07
Еще одно популярное заблуждение касается самого момента рождения Вселенной. Часто говорят, что всё вещество было сжато в бесконечно малую точку — сингулярность. Дерек Мюллер уточняет: это верно только в том случае, если Вселенная конечна.
Однако современные данные указывают на то, что Вселенная, скорее всего, бесконечна. В этом случае она всегда была бесконечной, даже в момент своего зарождения. Согласно этой версии:
- Большой взрыв произошел не в одной точке, а буквально повсюду сразу.
- Вселенная не расширяется «во что-то» (в некое внешнее пространство) — она расширяется «в саму себя».
- Бесконечность позволяет пространству расширяться бесконечно долго, так как «место» в ней никогда не заканчивается.
В завершение выпуска Дерек напомнил о связи логотипа Veritasium с числом 42. Это отсылка к книге Дугласа Адамса «Автостопом по галактике», где данное число является ответом на «главный вопрос жизни, Вселенной и всего такого».
