Преди около век учените се опитват да преодолеят противоречието в общата теория на относителността на Алберт Айнщайн. Публикувана през 1915 г. и вече широко приета в целия свят от физици и математици, теорията предполагаше, че Вселената е статична - непроменяща се, неподвижна и неизменна. Накратко, Айнщайн вярваше, че размерът и формата на Вселената днес са повече или по-малко същите като тези, които винаги са били. Но когато астрономите погледнаха в нощното небе към далечните галактики с мощни телескопи, те видяха намеци, че Вселената е всичко друго, но не и това. Новите наблюдения показват обратното - че тя се разширява.
Скоро учените осъзнаха, че теорията на Айнщайн всъщност не казва, че Вселената трябва да е статична; теорията може да подкрепи и разширяваща се Вселена. Всъщност, използвайки същите математически инструменти, предоставени от теорията на Айнщайн, учените създават нови модели, които показват, че Вселената всъщност е динамична и се развива. Трудно е да си представим, че нещо толкова голямо като Вселената изобщо няма център, но според физиката това е реалността.
Пространството между галактиките
Още: 6 знака, че сте получили информация от Вселената
Първо, нека определим какво се има предвид под „разширяване“. На Земята „разширяване“ означава, че нещо се увеличава. И по отношение на Вселената това е вярно, донякъде. Разширяването може да означава и „всичко се отдалечава от нас“, което също е вярно по отношение на Вселената. Ако насочим телескоп към далечни галактики, всички те изглеждат като отдалечаващи се от нас.
Нещо повече, колкото по-далеч са, толкова по-бързо изглежда, че се движат. Тези галактики също изглежда се отдалечават една от друга. Затова е по-точно да се каже, че всичко във Вселената се отдалечава от всичко останало едновременно.
Тази идея е изключително важна. Лесно е да мислим за създаването на Вселената като за експлодиращи фойерверки: Започваме с голям взрив, а след това всички галактики във Вселената се разпръскват във всички посоки от някаква централна точка. Но тази аналогия не е правилна. Тя не само погрешно внушава, че разширяването на Вселената е започнало от една точка, което не е така, но и предполага, че галактиките са нещата, които се движат, което не е съвсем точно.
Не толкова галактиките се отдалечават една от друга, колкото пространството между тях, тъканта на самата Вселена, която с течение на времето непрекъснато се разширява. С други думи, не самите галактики се движат през Вселената, а по-скоро самата Вселена ги отнася все по-далеч, докато се разширява.
Още: Странното поведение на мистериозни атомни частици може да промени представите ни за Вселената
Често срещана аналогия е да си представим, че на повърхността на балон са залепени няколко точки. Когато надувате въздуха в балона, той се разширява. Тъй като точките са залепени на повърхността на балона, те се отдалечават една от друга. Сега си представете точките като галактики, а балона - като тъканта на Вселената, и ще разберете картината.
Четвъртото измерение
Важно за всяка аналогия е да се разберат нейните ограничения. Някои недостатъци са очевидни: балонът е достатъчно малък, за да се побере в ръката ви, но не и Вселената. Друг недостатък е по-незабележим. Балонът има две части: латексова повърхност и изпълнена с въздух вътрешност. Тези две части на балона се описват по различен начин на езика на математиката. Повърхността на балона е двуизмерна. Ако се разхождате по него, можете да се движите напред, назад, наляво или надясно, но не можете да се движите нагоре или надолу, без да напуснете повърхността. Сега може да звучи така, сякаш тук назоваваме четири посоки - напред, назад, наляво и надясно - но това са само движения по два основни пътя: от страна на страна и отпред назад. Това е, което прави повърхността двуизмерна - дължина и ширина.
Тук възниква объркването. Това, което смятаме за „център“ на балона, е точка някъде във вътрешността му, в изпълненото с въздух пространство под повърхността. Но в тази аналогия Вселената е по-скоро латексовата повърхност на балона. Запълнената с въздух вътрешност на балона няма аналог в нашата Вселена, така че не можем да използваме тази част от аналогията - важна е само повърхността.
Още: Учени откриха "галактика-чудовище", 10 пъти по-голяма от Млечния път
Така че въпросът „Къде е центърът на Вселената?“ е донякъде като въпроса „Къде е центърът на повърхността на балона?“. Просто няма такъв. Можете да пътувате по повърхността на балона в каквато и да е посока, колкото и дълго да искате, и никога няма да стигнете до място, което можете да наречете център, защото всъщност никога няма да напуснете повърхността.
Част от причините, поради които това може да бъде толкова трудно за разбиране, се дължат на начина, по който Вселената се описва на езика на математиката. Повърхността на балона има две измерения, а вътрешността на балона - три, но Вселената съществува в четири измерения. Защото става въпрос не само за това как нещата се движат в пространството, но и как се движат във времето.
Мозъците ни са устроени така, че да мислят за пространството и времето поотделно. Но във Вселената те са преплетени в единна тъкан, наречена „пространство-време“. Това обединение променя начина, по който функционира Вселената, в сравнение с очакванията на интуицията ни. И това обяснение дори не дава отговор на въпроса как нещо може да се разширява безкрайно - учените все още се опитват да разгадаят какво захранва това разширяване.
Така че, задавайки въпроса за центъра на Вселената, ние се сблъскваме с границите на нашата интуиция.
Автор на статията: Роб Койн, преподавател по физика, Университет на Роуд Айлънд
