Alla vet att universum expanderar. Men var? Vad är den här utvidgningen? Genom att observera hur kärnsvampen växer kan vi definitivt begränsa utrymmet där den växer. Frågan kan vara väldigt dum, å ena sidan, men väldigt intressant å andra sidan.
Så universum har expanderat eller kontrakterats (respektive ställer ut redshifts och blueshifts) sedan Big Bang. Men var slutar dess expansion? Det kan trots allt inte vara i oändligheten. Varför ska vi säga att universum expanderar som om det var det mest normala och naturliga i världen?
Först några enkla sanningar
1. Du expanderar inte nu
Jorden är inte heller. Varken solsystemet eller Vintergatan. Universumets expansion beror på tyngdkraften, vilket bara betyder att lokala gravitationsdominanseffekter observeras i områden med hög täthet. Det visar sig att inte alla galaxer rör sig bort från Vintergatan. Vår närmaste granne, Andromeda-galaxen, rusar mot oss med en hastighet av 80 km / s och kommer att kollidera med oss inom flera miljarder år.
Kampanjvideo:
2. Tro inte metaforer
Det kan tyckas att universum expanderar som en ballong som pumpas med luft. "Se, precis som universum!" En modern brittisk forskare kommer att berätta. Men du, som är smart, kommer att märka att det finns utrymme utanför bollen, och att den 2-dimensionella ytan på bollen expanderar till 3-dimensionell rymd. Men vårt universum har tre dimensioner.
3. Universum har inget slut eller slut
Vi är inte riktigt säkra på om universum är oändligt stort eller bara väldigt stort, men ändå, om du reser i en riktning tillräckligt länge kommer du fortfarande att återvända till fyrkant. Tänk på Pacman, men utan frukt och spöken. När det gäller universumets centrum, här är bollanalogin hjälper oss. Det verkar för oss att alla galaxer rör sig bort från oss, men ur deras synvinkel kommer de också att vara universumets centrum. Detta är bara en illusion.
Så var expanderar universum faktiskt? Ja till ingenstans. Det finns ingen rymdskåp full av saker. Men för att förstå detta, låt oss se vad allmän relativitet har att säga om rymdtid.
I allmänhet relativitet (som professionella säger) är den viktigaste egenskapen med rymden (och tid) avståndet (och tidsintervallet) mellan två punkter. I själva verket definierar avstånd helt utrymme. Utvecklingen av avståndsskalan bestäms av mängden materia och energi i rymden, och när tiden går, ökar skalan, så gör avståndet mellan galaxer också. Men - och det här är konstigheten - det händer utan att faktiskt flytta galaxerna.
Kanske på denna punkt har din intuition vacklat. Men det kommer inte att hindra oss från att sortera ut odligheterna.
Vi har redan sagt att galaxer flyttar bort från oss. Inte riktigt. Det är bara att det är lättare för forskare att förklara vad som verkligen händer. De lura dig.
”Men vänta!” Det mest vetenskapligt kunniga kommer att säga. - "Vi mäter Doppler-förskjutningen av avlägsna galaxer." Denna så kallade "rödförskjutning", som du vet om, är fixerad på jorden, och som sirenen från en förbipasserande ambulans, låter den oss veta att det finns rörelse. Men detta är inte något som händer på en kosmologisk skala. Det är bara att eftersom de avlägsna galaxerna sände ljus och det nådde oss har rymdskalan allvarligt förändrats, ökat. När utrymmet har expanderat har fotonens våglängd ökat, så att ljuset släpper rött.
En annan fråga följer av denna metod: "Expanderar universum verkligen snabbare än ljusets hastighet?" Det är helt sant att de flesta avlägsna galaxer ökar sitt avstånd i förhållande till oss snabbare än ljusets hastighet, så vad? De rör sig inte snabbare än ljuset (de står i allmänhet stilla). Att veta detta hjälper dig inte på något sätt: information överförs inte. Om du skickar ett paket med mat till en annan galax, snabbare än ljusets hastighet, kan du inte göra detta (och till och med här måste du i princip försöka). Ljushastigheten förblir den universella hastighetsbegränsaren.
Vi har gett den mest utbredda (väl, eller accepterade inom relativisternas område) om den kosmologiska utvidgningen, men det skulle vara logiskt att avsluta det vi inte alls förstår. Allt ovan fungerar bra om du har utrymme att gå framåt och sträcka. Men vad hände redan från början som gjorde att rymden bokstavligen inte hade nått? Fysiken har inget svar på denna fråga. Och du måste vänta tills teorin om kvanttyngd visas och belyser denna fråga.
Ilya Khel