Закрыть10

Расширяется ли Вселенная быстрее скорости света

29 дек 2018 Руслан Зораб Комментариев: 12

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.

30.4K
Выбор редакции

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

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

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

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.

С точки зрения науки

Naked Science Facebook VK Twitter
30.4K
Комментарии
Вчера
Хорошую вещь хуавеем не назовут.
Вчера
Вот и камунизьм погубила «Детская Болезнь Левизны..»(...
Вчера
Не пей, не пей! Кто я такой, чтобы не пить?
Комментарии
Аватар пользователя George Kite
Правильнее было бы говорить о том, что передача информации не может происходить быстрее, чем скорость света. Энштейн производил свои умозаключения, опираясь на световой луч как переносчик информации, а фотон считался безмассовой частицей с нулевой массой покоя. При этом следует отметить, что специальная теория относительности справедлива для инерциальных систем, то есть находящихся в покое или двигающихся равноускоренно.
Во многих публикациях часто забывают о том, что под Большим взрывом (Big Bang) следует понимать горячую фазу расширения Вселенной, которая описывается моделью Георгия Гамова. До этого Вселенная расширялась по модели де Ситтера. Вот как раз при этом шёл рост размеров Вселенной по экспоненте (стадия инфляции) и только по завершении фазы расширения по модели де Ситтера наступила фаза расширения по модели Георгия Гамова, в которой энергия, накопленная в так называемом ложном вакууме, освободилась, моментально нагрев раннюю Вселенную до 10 в 27-й степени градусов Кельвина. При этом передача информации в виде света стала возможной только через 300 тысяч лет, когда наступила фаза рекомбинации и ранняя Вселенная стала прозрачной для излучения.
Сейчас же Вселенная настолько велика, что наше её восприятие описывается термином наблюдаемая Вселенная, то есть та, которую мы, образно говоря, способны увидеть путём приёма сигналов излучений. О том, что расположено за пределами наблюдаемой Вселенной, мы понятия не имеем, так как не в состоянии получить из этих областей информацию.
До сих пор ведутся споры о размерах нашей Вселенной, начиная от общепризнанных 13,8 млрд. световых лет. Приводятся цифры в 27, 48 и 96 млрд. световых лет. Мы же можем судить о скорости расширения лишь наблюдаемой части Вселенной. По-моему, этот факт необходимо подчёркивать.
Откуда в комментариях столько ненависти к уже устоявшейся науке
Никакой ненависти! Речь о фактах доказанных и теоретически высказанных о процессах возникновения того что мы видим и можем инструментально измерять, осмысливать и предполагать. БАК даёт новые данные об событиях в микро мире, процессах и изменения с частицами при определённых скоростях и условиях.
ГЛУПАЯ ТЕОРИЯ ТЁМНЫХ МАТЕРИЙ ЭНЕРГИЙ ДЫР БОЗОНОВ ХИГГСА КВАРКИ А ГРАВИТОНЫ И ГРАВИТАЦИЯ ТЕПЕРЬ ЗА МАССУ НЕ ОТВЕЧАЕТ НАГОРОДИЛИ ТЁМНЫХ СУЩНОСТЕЙ И РАДУЕТЕСЬ КАК ДЕТИ ДОШКОЛЬНОГО ВОЗРАСТА А ГДЕ ВАША ЗНАМЕНИТАЯ БРИТВА ОККАММА ЗАТУПИЛАСЯ АЙ АЙ ВАМ ТО САМИМ НЕ СТЫДНО ЛАПШУ НА УШИ НАКРУЧИВАТЬ АКАДЕМИКИ ТЁМНЫХ СИЛ И СУЩНОСТЕЙ
Непонятно, кто дал слово человеку не имеющего понимания в современной науке, который с высоты стельки своей обуви стремится подчинить Мир своему уровню познания БЕЗ знаний основ строения материи.
Аватар пользователя George Kite
Гневный комментарий Александра Попова несёт в себе лишь эмоции, не предлагая взамен критикуемой им модели альтернативу. А дочитав до "академики тёмных сил и сущностей" вспомнил заявление своего бывшего коллеги, который "насмотревшись" эзотерических роликов, стал меня убеждать в истинности модели плоской Земли. За приобретение частицами массы отвечает отвечает явление, при котором гравитационное взаимодействие "откалывается" от так называемой superforce (суперсилы), в которой гравитационное, сильное, слабое и электромагнитное взаимодействия являются равноправными, то есть сила их воздействия и радиус действия являются одинаковыми. Кстати говоря, в модели великого суперобъединения всех фундаментальных сил природы, кроме гравитонов, являющихся переносчиками гравитационного взаимодействия, существуют ещё и такие гипотетиечские частицы как гравитино. Не надо мешать между собой кварки и бозоны Хиггса - эти частицы отвечают за разные области представления. Кварки - это переносчики вещества, а бозон Хиггса - это переносчик взаимодействия, возникающий при нарушении так называемой калибровочной симметрии.
Тёмная материя и тёмная энергия - это теоретическая вероятность существования, поскольку пока что только с их помощью возможно объяснение наблюдаемых расхождений между теорией и результатами инструментальных измерений.
Прежде чем гневно клеймить академиков как приверженцев "тёмных" сил, может быть стоило бы сначала разобраться в сути выдвигаемых ими теорий? А то скоро будем убеждены в том, что Земля покоится на трёх китах, а вместо космоса нас окружает хрустальная сфера.
Для того, чтобы разобраться хотя бы отчасти в сути выдвигаемых и имеющихся физико-математических теорий надо иметь не митинговый разум, а хотя разум уровня школьной программы, конечно без ЕГЭ. Конечно, запомнить все, что выходит за пределы лапши на ушах сложновато. Но если этим серьезно заниматься, то вполне можно. Сложным, сложнейшим взаимодействиям явлений, доступных для нашего наблюдения и осмысления, нет простых объяснений. Это - природа, частью которой являемся и мы. А мы - все одинаковы только внешне. И именно поэтому охватить, изучить, объяснить смысл природных явлений в их совокупности для отдельных людей и всего человечества пока что явно непосильная задача. Отсюда и возникают "простенькие" вопросы и митинговые решения, на которые ответов не бывает, кроме увещевания. Или прочтения занимательных книг Якова Исидоровича Перельмана.
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" ;)
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!
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!
Как замечательна голая наука - кучка околонаучных дебилов яростно минусят и поливают друг друга помоями. (это я про комментарии) А статья интересная.
Аватар пользователя Ilia Aksenov
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.

Быстрый вход

Или авторизуйтесь с помощью:

на сайте, чтобы оставить комментарий.
Вы сообщаете об ошибке в следующем тексте:
Нажмите Отправить ошибку