29.12.2018
Редакция Naked Science
23

Расширяется ли Вселенная быстрее скорости света

3.7

Нередко можно услышать заявления астрофизиков и космологов о том, что крайне далекие регионы Вселенной отдаляются от нас быстрее скорости света. Но что именно это значит? Имеют ли они в виду то, что во Вселенной есть объекты, способные превысить одну из самых фундаментальных величин.

расширение Вселенной
©Wikipedia

Самый фундаментальный закон Специальной теории относительности в свое время привел Эйнштейна к осознанию самой прорывной идеи в физике — о том, что ничто не может двигаться быстрее света. Безмассовые частицы в вакууме движутся со скоростью света, тогда как все остальное — частица с массой где-либо или безмассовая частица в среде — будут всегда двигаться медленнее скорости света. Но когда разговор заходит о расширении Вселенной, часто возникают мысли о том, что это происходит быстрее скорости света. Попробуем разобраться, так ли это.

Вселенная, какой мы ее видим сегодня, существует уже примерно 13,8 миллиарда лет — со времен горячего Большого взрыва. Но если вы спросите, как далеко мы можем смотреть в какую-либо сторону, то ответ будет не 13,8 миллиарда световых лет, а гораздо больше. Если задуматься, то можно представить расстояние вдвое большее: если объект, излучающий свет, находился от «нас» в 13,8 миллиарда световых лет 13,8 миллиарда лет назад, то он, скорее всего, излучал свет, отдаляясь от нас — возможно, даже со скоростью, близкой к световой. Если яркий объект существовал так давно и постоянно двигался от нас со скоростью 299 792 километра в секунду, его свет достиг бы нас только сейчас, хотя сам объект уже был бы в 27,6 миллиарда лет от нас. Все это звучит разумно, но может привести нас к не очень хорошему предположению о том, что само пространство статично.

Пространство, в котором мы живем, не статично — оно расширяется. Более того, мы можем измерить сегодняшнюю скорость расширения, какой она была в далеком прошлом и какой она была во все «промежуточные» эпохи. Оказывается, свет объекта, находившегося от нас всего в 168 метрах в момент Большого взрыва (ладно, 10-33 секунд после Большого взрыва), достиг бы нас только сегодня, спустя 13,8 миллиарда лет, после невероятного путешествия и нереальной степени растягивания, а сам объект находился бы сейчас в 46,1 миллиарда световых лет от нас.

Эволюция Вселенной от момента Большого взрыва, согласно стандартной космологической модели / © NASA / GSFC

«Ага! — воскликните вы. — Значит, пространство расширилось быстрее скорости света!»

Так ли? Просто для того, чтобы что-то двигалось быстрее света, ему должна быть свойственна скорость: что-то, что можно измерить, например километры в секунду. Но Вселенная расширяется совсем не так.

Напротив, она расширяется со скоростью на единицу расстояния. Обычно это измеряется как километры в секунду на мегапарсек, где мегапарсек — около 3,26 миллиона световых лет. Если скорость расширения составляет 70 км/с/Мпк, это означает, что в среднем объект, расположенный в 10 Мпк от нас, отдаляется со скоростью 700 км/с с нашей точки зрения, в 200 Мпк — 14 000 км/с, а в случае с объектом в 5 000 Мпк нам будет казаться, что он отдаляется со скоростью 350 тысяч км/с.

Однако следует ли из этого, что какие-то объекты движутся быстрее света? Давайте вернемся к Специальной теории относительности Эйнштейна и подумаем, что мы имеем в виду, когда говорим, что ничто не может двигаться быстрее света. Это означает, что если у вас есть два объекта в одном пространственно-временном событии — занимающие одно и то же пространство в одно и то же время, — то они не могут двигаться относительно друг друга быстрее скорости света. Даже если один из них движется на север на 99% скорости света, а другой движется с такой же скоростью на юг, их скорость не будет составлять 198% скорости света относительно друг друга, а будет равняться 99,995% скорости света. Не важно, как быстро каждый из них движется, — они никогда не превысят скорость света относительно друг друга.

Наблюдаемая Вселенная может достигать 46 миллиардов световых лет во всех направлениях с нашей точки зрения, но за ее пределами определенно есть области, которые мы не можем наблюдать. 46 миллиардов световых лет – это всего лишь предел, доступный для нашего наблюдения / © Frédéric MICHEL/Andrew Z. Colvin

Именно поэтому это и называется относительностью: она измеряет относительное движение между двумя объектами в одной точке в пространстве и времени. Но этот тип относительности — Специальная теория относительности — устанавливает правила в вашей области нерасширяющегося пространства. Общая теория относительности добавляет к этому еще один уровень: факт расширения самого пространства. Измерив количество обычного вещества, темного вещества, темной энергии, нейтрино, излучения и других вещей в сегодняшней Вселенной, а также то, как свет, достигающий нас с разных расстояний во Вселенной, смещается в красный спектр в результате расширения, мы можем воссоздать, насколько большой была Вселенная в любой момент прошлого.

Когда Вселенной было около 10 тысяч лет, ее наблюдаемая часть уже была размером в 10 миллионов световых лет. Когда ей был всего год, наблюдаемая Вселенная была размером 100 тысяч световых лет. Когда ей была всего одна секунда, она уже была размером 10 световых лет. Да, все это и правда звучит так, будто она расширяется быстрее света. Но ни в один момент времени ни одна частица не двигалась быстрее света по отношению к другой частицей, с которой взаимодействовала.

Чем дальше галактика, тем быстрее она от нас отдаляется и тем сильнее ее свет смещается в красный спектр, вынуждая нас смотреть на все боле длинные волны. За пределами определенного расстояния, галактики становятся недостижимыми даже на скорости света / © Larry McNish/RASC Calgary Center

Напротив, расширялось само пространство между частицами, в процессе чего расстояние между ними увеличивалось, а длина волны излучения в этом пространстве растягивалась. Это продолжалось много миллиардов лет в течение космической истории и продолжается сегодня. Несмотря на то что мы никогда не сможем достичь никаких объектов, находящихся дальше 15,6 миллиарда лет на данный момент, даже если будем двигаться со скоростью света (что по определению невозможно), то не из-за того, что они отдаляются быстрее света, а потому, что пространство между разными точками продолжает расширяться.

Главный вывод заключается в том, что пространство не расширяется с какой-то конкретной скоростью, а скорее с определенной степенью: со скоростью на единицу расстояния. В итоге чем дальше объект, на который вы смотрите, тем больше расширение влияет на расстояние между вами. Чем дальше от вас объект, тем краснее он будет выглядеть и тем быстрее будет отдаляться с вашей точки зрения. Но быстрее ли света? Для того чтобы измерить это, вам надо находиться в той же области. Относительно вашего местоположения ничто не движется быстрее света, и это можно сказать о любом месте во Вселенной в любое время. Пространство расширяется, но не быстрее света, более того, у этого расширения нет скорости.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Позавчера, 11:34
Илья Ведмеденко

Российские инженеры спроектировали самолет для межконтинентальных полетов в стратосфере. Его можно назвать условным аналогом британского Skylon.

Вчера, 14:21
Ольга Иванова

Исследовательская группа из Великобритании провела эксперимент и выяснила, какие факторы могут быть причиной удовольствия, получаемого от объятий.

Вчера, 12:12
Анастасия Михалева

За всю историю исследования в космосе побывали более 500 человек. В океан на глубину более 10 километров спускались всего трое. Мы до сих пор знаем о Мировом океане и его обитателях недопустимо мало.

23 ноября
Мария Азарова

Международная команда ученых на примере более чем 30 тысяч жителей Западной Европы и США оценила связь между возникновением сердечной недостаточности и приемом аспирина.

21 ноября
Александр Березин

Зачем Россия во время испытания нового оружия создала кучу обломков, угрожающих МКС? Верно ли, что подобные действия сделают ближний космос непригодным к использованию? Naked Science рассказывает, почему ответы на оба эти вопроса — совсем не такие, как кажется.

Позавчера, 11:14
Александр Березин

Группа японских исследователей выдвинула крайне интересную гипотезу: дельта-штамм в Японии был, но… «самоликвидировался» под грузом накопленных мутаций. Предположение вызывает изумление: истории неизвестны случаи самоуничтожения вирусных заболеваний, отчего же в этот раз ученые рассуждают именно так?

3 ноября
Ольга Иванова

Исследований на эту тему, как ни странно, мало, хотя предположений — великое множество. По мнению ученых из Венгрии, одна из причин такого поведения — высокая концентрация внимания на речи хозяина, а еще это означает, что собака слышит знакомое слово.

28 октября
Мария Азарова

Все образцы продукции популярных ресторанов быстрого питания, протестированные американскими учеными, содержали один или несколько видов фталатов либо других пластификаторов.

12 ноября
Мария Азарова

Кошки оказывались сбиты с толку, когда их человек, как им казалось, «телепортировался» в новое, неожиданное место. Однако они не реагировали таким же образом на чужих людей или других животных.

[miniorange_social_login]

Комментарии

23 Комментариев

-
0
+
А почему мы не можем рассчитать общий объем вселенной, если мы знаем ее возраст и степень расширения пространства в любой момент времени?
17.12.2020
-
0
+
Согласен с г. Шашковым :пространство - не физическая, не материальная субстанция. Расширяться могут только мысли от полученных результатов существующей парадигмы.
10.03.2019
-
0
+
Большого взрыва не было. Вселенская Разумная Энергетическая Система (ВРЭС) колеблется. От частоты и амплитуды колебательного процесса зависят свойства материи, пространства и времени. ВРЭС многоуровневая и фрактальная субстанция, сейчас фрактал ВРЭС расширяется. В основе всего мироздания лежит энергетическая конструкция похожая на ленту Мебиуса - одностороння поверхность с двумя зарядами - плюс и минус, борьба которых является разумной и предсказуемой. Всё в нашем мире материально, тут вопрос уровней. Идеализм низшего уровня является материализмом высшего уровня и так, как вверх, так и вниз по уровням до бесконечности.
    10.01.2020
    -
    0
    +
    Ничего с этого бреда не понял и не жалею. У Теории Большого Взрыва есть хоть какие-то доказательства. Какие доказательства есть у твоего ВРЭС?
    +
      ещё комментарии
      11.01.2020
      -
      0
      +
      1) Ну дак пойди и докажи, что эта твоя больше философская, нежели научная, теория верна. Большинство учёных сошлось именно на том, что Теория БВ верна. Заметь: не кучка диванных теоретиков, а бл*ть БОЛЬШИНСТВО. 2) Ну естественно они притянуты за уши! На данный момент, мы можем только предполагать, точно что-то говорить не можно. 3) Отсутствие доказательств верности одной теории, не является доказательством другой, так что ВРЭС свой доказывай отдельно, а не приводи недочёты БВ.
        12.01.2020
        -
        0
        +
        Ты РЕН-ТВ пересмотрел? Где доказательства к твоей теории? Я не спорю - может эта теория и верна, НО ГДЕ ТВОИ АРГУМЕНТЫ. Ты приводишь какую-то антинаучную, философскую чушь и НИ ОДНОГО аргумента!
        12.01.2020
        -
        0
        +
        "Большинство, что создало Теорию Относительности? А может, это твое большинство открыло закон тяготения сидя под яблоней или, может, это твое большинство бежало мокрым из ванной с криком - Эврика!, открыв закон Архимеда?" Я не говорил, что теорию создало большинство: "Большинство учёных сошлось именно на том, что Теория БВ верна". Они просто приняли эту теорию, но не создали. Создал ещё один безумный учёный-теоретик, вроде тебя, но он АРГУМЕНТИРОВАЛ свою теорию, да и знаешь, что-то в ней наверное есть, что научный мир её принял, а не отверг, как сотни других! "Что, например, ты, придумал или создал, убл*док?" Ничего. Я не учёный. Не диванный теоретик, вроде тебя. Изобрети я какую-то необоснованную чушь о фракталах, местах силы и колебаниях ВРЭС, от которой зависят свойства материи - надо мной бы посмеялись. Почему тогда я должен верить в твою теорию? Давай, ну же, печатай эту хр*нотень, пусть весь мир узрит ИСТИННОГО учёного, чья теория ИСТИННО верна! НО НЕТ, ты сидишь в ссаных коментах к голой науке и распинаешся перед д*билами, вроде меня. Странно, не так ли?
Как замечательна голая наука - кучка околонаучных дебилов яростно минусят и поливают друг друга помоями. (это я про комментарии) А статья интересная.
    10.01.2020
    -
    1
    +
    Комментарии к научному сайту - рай для всяких шизиков-теоретиков.
    6 дней назад
    -
    0
    +
    Статья мусорная.. старые пустые слова.. мне слово сказать не дадут. МД АФС. В мусоре рабы Хоки. утопят.. больную вооружённую... вождями.. до зубов. цивилизацию!?? Вам это надо? Массал.? .. а для чего подхрюкиваете??? как говорит вождь..
-
0
+
Материя это первовещество образующееся в зоне образования материи. Материя это сверхплотное первовещество заполняющее все ячейки пространственной структуры. По мере выхода материи из зоны образования материи (ну, объем материи растет, т.е. увеличивается в объеме!!!) материя распадается на вещества в результате разуплотнения. Т.е. материя - вещества - газы - жидкости. Так понятней? ... Евгений, 1. Надо понимать, что есть ИЗНАЧАЛЬНАЯ МАТЕРИЯ Мироздания - СУБСТАНЦИЯ, называемая, априори тождественных свойств вещественной материи, по ДМ. Менделееву - ЭФИРОМ! Эта субстанция Изначальной материи - ДО-атомарной сущности, состоящая из "пены" субатомных частиц бесконечно-большого объёма пост-процесса полного и окончательного распада атома водорода на субатомные частицы, в субстанции связанные между собой векторо-энергетическими силами точечных микро-электростатических полей. Итак, субстанция ЭФИРА Мироздания - ЭЛЕКТРОСТАТИЧНА! И, без ИЗНАЧАЛЬЯ нет ничего сущего в Мироздании! 2. Эта система бесконечно-большого объёма электростатического Изначалья - вне ВРЕМЕНИ, априори естественно-природной сущности - ДО-ВЕЩЕСТВЕННОЙ, с позиции табл. Дм.Менделеева, определённой им в ячейках таблицы до ВОДОРОДА (первой группы - первой строки) - от ЭФИРА до КОРОНИЯ! 3. Хим.физическая сущность МАТЕРИИ Вселенной(ых) начинается с Первого атома водорода - 5,0-ти процентной части (всего лишь) от общего объёме любой Вселенной, 95-ть процентов которой занимает Изначальная МАТЕРИЯ - СУБСТАНЦИЯ ЭФИРА! За границей Большой Вселенной - ОБОЛОЧКИ - только субстанция чистого ЭФИРА, в которой исключается наличие даже одного атома водорода - первого элемента табл. Дм.Менделева, или какой-либо молекулы. 4. Физическая сущность материи Вселенной - ЭЛЕКТРО-МАГНИТНОЙ сущности СРЕДЫ - "живой материи", образно выражаясь, что наглядно показана в табл. Дм.Менделеева - от атома водорода до... конца тяжелейших металлов. 5. Мёртвая материя - продукты жизни-деятельности атомо-молекулярной энергии внутри шарообразного объёма Вселенных, входящие в 5,0-ть процентов комплексной СРЕДЫ Вселенной. Итак, ЭВОЛЮЦИОННАЯ цепочка МАТЕРИИ: - ИЗНАЧАЛЬНАЯ - ЕСТЕСТВЕННО-МАТЕРИАЛЬНАЯ - МЁРТВАЯ! Ну, где-то так... В.А. Сознание определяет бытие!
-
0
+
Re: Строение среды Цитировать ЯДРО ОБЫЧНОЙ ЗВЕЗДЫ ПРИ РАССЛОЕНИИ ЭЛЕКТРОННОЙ ПЛОТНОСТИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ РАЗРЯДАХ ОБРАЗОВЫВАЕТ ХИМИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ И МЕДЛЕННО ПРЕВРАЩАЮТСЯ В ПЛАНЕТУ.НОВАЯ ЗВЕЗДА ОБРАЗОВЫВАЕТ В ОСНОВНОМ ВОДОРОД И РАССЕИВАЕТ ЕГО ПО ПРОСТРАНСТВУ ВСЕЛЕННОЙ. ... Да, ты прав, говоря о СРЕДЕ Вселенной! Но, эта парадигма не отвечает на вопрос до конца, - что из себя представляло и представляет ДО-ВСЕЛЕНСКОЕ ПРОСТРАНСТВО Мироздания? Т.е. - за ГРАНИЦЕЙ Вселенной - СРЕДЫ! А, вот, здесь нам не обойтись без ОБОЛОЧКИ между СРЕДОЙ Вселенной и пространством Мироздания. И, чтобы выйти в пространство Мироздания необходимо иметь некую Большую Вселенную, внутри которой находится бесчисленное количество Малых Вселенных. Конструкцию Большой Вселенной мы описали ранее! Итак, каждая Малая Вселенная, из бесчисленного множества, находясь внутри Большой Вселенной, имеет свою водородную оболочку, между которыми находится СУБСТАНЦИЯ ЭФИРА/ТЭ+ТМ - "пена" субстанции пространства Мироздания, в которой, точечными силами векторов ЭНЕРГИИ поддерживается/"плавает" каждая Малая Вселенная, имеющие точки касания для перетока избыточной энергии СРЕДЫ, априори "золотой пропорции" 75:20:5 по Закону круговорота, сохранения энергии в Мироздании, в механике перетока одной М.Вселенной в другую. Толщины этих атомарно-водородных оболочек Малых Вселенных постоянно подпитываются атомами водорода - "производством" ЭФИРИЧЕСКОГО ВИХРЯ Мироздания! Эти толщины оболочек гарантированно обеспечивают НЕ СТАЛКИВАНИЕ Малых Вселенных априори идентичных электромагнитных полей. Следовательно, космологический ХАОС ИСКЛЮЧЁН! Однако, внутри Малых Вселенных продолжает кипеть "ЖИЗНЬ", априори Закона борьбы противоположностей структур - борьбы подобных вихрей чистого ЭФИРА между собой уже в комплексной СРЕДЕ Малых Вселенных. Эта модель позволяет предположить КОНЕЧНОСТЬ Малых Вселенных, в гармонии "рождения Новой Вселенной в совмещённом ЦЕНТРЕ Мироздания, Большой Вселенной, но в точке центра умершей Малой Вселенной, т.е. на той же оси/"игле", зарождение которой проталкивает точками касания оболочек вышестоящие Малые Вселенные ВЫШЕ на ОСИ общей пространственной ВРЕМЕНИ, в результате чего каждая Малая Вселенная имеет свой возраст с рождения ВИХРЕМ ЭФИРА Мироздания Первого атома водорода. Итак, на "иглах" Мироздания-Большой Вселенной-Малых Вселенных, формируется ЕДИНЫЙ ПОРЯДОК Мироздания, априори исполнения Закона КРУГОВОРОТА, обмена и сохранения ЭНЕРГИИ в бесконечно-большом пространстве Мироздания! Но, как мы с Евгением описали, ПОРЯДОК Мироздания обеспечивает следующая атомарно-водородная ОБОЛОЧКА между шарообразной сферой Большой Вселенной и бесконечно-большим пространством Мироздания - ЭФИРОМ. Механизм этой оболочки заключается в постепенном уменьшении количества атомов водорода - разряжении - по мере углубления в чистое пространство ЭФИРА - субатомное пространство Мироздания/"пену" ЭФИРА. Как мы предполагаем, что только подобная МОДЕЛЬ Мироздания может обеспечить действие ЗАКОНА КРУГООБОРОТА, сохранения и обмена энергии в пространстве Мироздания, без всякого БВ и сингулярности. Итак, космологическая МОДЕЛЬ: бесконечно-большое шарообразное пространство ЭФИРА Мироздания/"пена", как субатомарно-водородная СУБСТАНЦИЯ, между Мирозданием и Большой Вселенной, далее, - субатомарно/атомарно-водородные ОБОЛОЧКИ Малых Вселенных, внутри космологического пространства Большой Вселенной! И, за атомарно-водородной оболочкой каждой Малой Вселенной - внутри - ЖИЗНЬ-БОРЬБА с кульминацией рождения СУПЕРНОВЫХ ГИГАНТОВ, в результате которой, образно выражаясь, и происходит "волшебство" ПОРЯДКА по табл. ДМ. Менделеева, вплоть до рождения элементов ГРУППЫ элементов ТЯЖЁЛЫХ МЕТАЛЛОВ, что во времени и приводит к СМЕРТИ галактик, всех звёзд, чёрных дыр и т.д. превращая 5,0-ть процентов СРЕДЫ в безжизненный пепел, свободно поднимающийся, априори "положительной плавучести" сквозь ЭФИР и оседающий в виде конденсата в иных Малых Вселенных в поясах типа ООрты и Койпера, как отработанный шлак-пепел и лёд... Если коротко и популярно... В.А. Сознание определяет бытие!
-
0
+
Все споры на эти темы предопределены расхожими заблуждениями в понятиях мироздания. "Три кита" понятий на которых "плавает" наука - материя, пространство и время. Пространство - вечно и бесконечно. Оно не может расширяться... Это свойство матери изменять размеры. Изменение размеров во времени (или перемещение части оной) - скорость... Но не забываем о теории относительности и предельно допустимых значений. Время - характеристика существования материи (само собой в пространстве). Так что получаем, что понятие "расширение пространства" - изначально расхожее заблуждение из эпохи мракобесия типа "земля - плоская" ;)
1
2

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: