Как Вселенная расширяется, и почему это не похоже на взрыв

Почти сто лет назад теория Эйнштейна предполагала статичную вселенную, но наблюдения показали, что она расширяется. Ученые объясняют, как происходит это расширение, и почему у вселенной нет центра.
Владимир Барышев
Автор Наука Mail
Вселенная
Вопреки интуиции, у расширяющейся вселенной нет точки, откуда все началось. Она расширяется везде и сразу, потому что само пространство растягивается. Это означает, что вопрос «где центр?» — не имеет смысла в физикеИсточник: unsplash

В статье, опубликованной на платформе The Conversation, профессор физики объясняет, как изменилась научная картина мира с начала XX века. Первоначально общая теория относительности, предложенная Альбертом Эйнштейном в 1915 году, допускала статичную вселенную. Сам Эйнштейн считал, что космос в целом неизменен и вечен. Но вскоре после этого мощные телескопы показали, что удаленные галактики как будто «убегают» от нас.

Эти наблюдения привели к радикальному переосмыслению: стало ясно, что вселенная расширяется. Но это расширение не следует понимать буквально — как разлет галактик в пустоте. На самом деле увеличивается само пространство между ними. Галактики остаются на своих местах, но расстояние между ними со временем становится больше.

Шар
Галактики не «разлетаются» как обломки после взрыва, а сохраняют свои позиции, в то время как само пространство между ними растягивается. Это делает расширение вселенной фундаментально отличным от любых земных аналогийИсточник: Unsplash

Одна из популярных аналогий — воздушный шар с точками на поверхности. При надувании шара точки отдаляются друг от друга, хотя сами не движутся. Но даже эта аналогия неполна: у воздушного шара есть центр внутри, а у вселенной его нет. Космос не расширяется от какой-то конкретной точки, а растет везде и сразу.

Все это связано с тем, что вселенная не просто трехмерна. Она описывается как четырехмерное пространство-время, в котором объединены измерения пространства и времени. Это сложно представить, поскольку мы воспринимаем их отдельно, но именно такая модель лучше всего соответствует наблюдаемой реальности.

Понять, как может существовать вселенная без центра и как она может бесконечно расширяться, — значит выйти за пределы повседневной интуиции. Это один из тех случаев, когда математика и наблюдения уводят нас далеко от привычного восприятия, но дают более точное представление о природе мира.

Расширение
Пространство и время в теории относительности сливаются в единое целое — пространство-время. Мы привыкли воспринимать их по отдельности, но в масштабах космоса это искажает восприятие реальности. Чтобы понять устройство вселенной, приходится перестраивать само мышлениеИсточник: Unsplash

Вопрос о том, что именно заставляет вселенную расширяться, пока остается открытым. Современная наука связывает это с темной энергией, загадочной формой энергии, пронизывающей все пространство. Но точного ответа пока нет, и исследование продолжается. Одно ясно: наша вселенная не статична и не имеет центра — она бесконечно удивительна и сложна.

Такое представление об отсутствии центра Вселенной и о растяжении самой ткани пространства кажется непривычным — но только потому, что мы привыкли мыслить в рамках начальных точек и границ. А что, если сама идея начала тоже нуждается в пересмотре? Ранее мы рассказали о смелой гипотезе, в которой Большой взрыв — не начало, а продолжение, результат отскока материи внутри черной дыры.