|
Где находится центр Вселенной
|
|
|
|
Около ста лет назад ученые пытались разрешить то, что казалось противоречием в общей теории относительности Альберта Эйнштейна. Опубликованная в 1915 году и уже получившая широкое признание физиков и математиков во всем мире, эта теория предполагала, что Вселенная статична — неизменна, неподвижная и неизменяемостьь. Короче говоря, Эйнштейн верил, что размер и форма современной Вселенной — более или менее — такие же, как и всегда.
|
|
|
|
Но когда астрономы посмотрели в ночное небо на далекие галактики с помощью мощных телескопов, они увидели намеки на то, что Вселенная была совсем не такой. Эти новые наблюдения показали обратное — что вместо этого она расширялась.
|
|
|
|
Вскоре ученые поняли, что теория Эйнштейна на самом деле не утверждает, что Вселенная должна быть статичной; теория также может поддерживать существование расширяющейся Вселенной. Действительно, используя те же математические инструменты, что и теория Эйнштейна, ученые создали новые модели, которые показали, что Вселенная на самом деле динамична и развивается.
|
|
|
|
Я потратил десятилетия, пытаясь понять общую теорию относительности, в том числе и на своей нынешней работе в качестве профессора физики, преподавая курсы по этой теме. Я знаю, что осознание идеи постоянно расширяющейся Вселенной может показаться вам сложным, и часть проблемы заключается в том, чтобы преодолеть вашу естественную интуицию в отношении того, как все устроено. Например, трудно представить, что у чего-то такого большого, как Вселенная, вообще нет центра, но физика утверждает, что это реальность.
|
|
|
|
|
|
|
Пространство между галактиками
|
|
|
|
Для начала давайте определим, что подразумевается под "расширением". На Земле "расширение" означает, что что-то становится больше. И в отношении Вселенной это в некотором роде правда. Расширение может также означать, что "все удаляется от нас", что также верно в отношении Вселенной. Наведите телескоп на далекие галактики, и вам покажется, что все они удаляются от нас.
|
|
|
|
Более того, чем дальше они находятся, тем быстрее кажется, что они движутся. Кажется, что эти галактики также удаляются друг от друга. Таким образом, правильнее сказать, что все во Вселенной удаляется от всего остального, причем одновременно.
|
|
|
|
Эта идея тонкая, но очень важная. Легко представить себе создание Вселенной как взрывающийся фейерверк: все начинается с большого взрыва, а затем все галактики во Вселенной разлетаются во все стороны из некой центральной точки.
|
|
|
|
Но эта аналогия неверна. Это не только ложно подразумевает, что расширение Вселенной началось из одной точки, чего на самом деле не было, но и предполагает, что галактики - это движущиеся объекты, что не совсем точно.
|
|
|
|
Дело не столько в удалении галактик друг от друга, сколько в пространстве между галактиками, в самой структуре Вселенной, которая постоянно расширяется с течением времени. Другими словами, на самом деле не сами галактики движутся по Вселенной; скорее, сама вселенная уносит их все дальше по мере своего расширения.
|
|
|
|
Распространенная аналогия заключается в том, чтобы представить, что вы наклеиваете несколько точек на поверхность воздушного шара. Когда вы вдуваете воздух в воздушный шар, он расширяется. Поскольку точки прилипают к поверхности воздушного шара, они отдаляются друг от друга. Хотя может показаться, что точки движутся, на самом деле они остаются там, где вы их разместили, а расстояние между ними увеличивается просто за счет расширения шарика.
|
|
|
|
Теперь представьте, что точки - это галактики, а шарик - основа Вселенной, и вы начнете понимать картину.
|
|
|
|
К сожалению, хотя эта аналогия и является хорошим началом, она также не совсем точно передает детали.
|
|
|
|
Четвертое измерение
|
|
|
|
Для любой аналогии важно понимать ее ограничения. Некоторые недостатки очевидны: воздушный шарик достаточно мал, чтобы поместиться в вашей руке, в отличие от Вселенной. Другой недостаток более тонкий. Воздушный шарик состоит из двух частей: латексной поверхности и наполненной воздухом внутренней части.
|
|
|
|
На языке математики эти две части воздушного шара описываются по-разному. Поверхность воздушного шара двумерна. Если бы вы ходили по ней, вы могли бы двигаться вперед, назад, влево или вправо, но вы не могли бы двигаться вверх или вниз, не отрываясь от поверхности.
|
|
|
|
Может показаться, что мы называем четыре направления — вперед, назад, влево и вправо, но это всего лишь движения по двум основным траекториям: из стороны в сторону и спереди назад. Именно это делает поверхность двумерной — длина и ширина.
|
|
|
|
С другой стороны, внутренняя часть воздушного шара трехмерна, поэтому вы сможете свободно перемещаться в любом направлении, в том числе вверх или вниз - по длине, ширине и высоте.
|
|
|
|
Вот в чем заключается путаница. То, что мы считаем "центром" воздушного шара, - это точка где-то внутри него, в заполненном воздухом пространстве под поверхностью.
|
|
|
|
Но в этой аналогии Вселенная больше похожа на латексную поверхность воздушного шара. Наполненная воздухом внутренняя часть воздушного шара не имеет аналога в нашей вселенной, поэтому мы не можем использовать эту часть аналогии - важна только поверхность.
|
|
|
|
Поэтому спрашивать: "Где находится центр Вселенной?" - все равно что спрашивать: "Где находится центр поверхности воздушного шара?" Такого центра просто нет. Вы могли бы путешествовать по поверхности воздушного шара в любом направлении, сколько угодно долго, и вы бы никогда не достигли места, которое можно было бы назвать его центром, потому что на самом деле вы бы никогда не покинули поверхность.
|
|
|
|
Точно так же вы могли бы путешествовать по Вселенной в любом направлении и никогда не нашли бы ее центра, потому что, подобно поверхности воздушного шара, у нее его просто нет.
|
|
|
|
Одна из причин, по которой это может быть так сложно понять, заключается в том, что Вселенная описывается на языке математики. Поверхность воздушного шара имеет два измерения, а внутренняя часть - три, но Вселенная существует в четырех измерениях. Потому что дело не только в том, как предметы перемещаются в пространстве, но и в том, как они перемещаются во времени.
|
|
|
|
Наш мозг настроен на то, чтобы воспринимать пространство и время по отдельности. Но во Вселенной они переплетены в единую структуру, называемую "пространство-время". Это объединение меняет способ работы Вселенной относительно того, что ожидает наша интуиция.
|
|
|
|
И это объяснение даже близко не подходит к ответу на вопрос о том, как что—то может расширяться бесконечно - ученые все еще пытаются разгадать, что движет этим расширением.
|
|
|
|
Таким образом, задавая вопрос о центре Вселенной, мы сталкиваемся с ограничениями нашей интуиции. Ответ, который мы находим — все, расширяющееся повсюду и одновременно, — это представление о том, насколько странной и прекрасной является наша Вселенная.
|
|
|
|
Источник
|
