Почему телескопы считаются машинами времени?

 

Свет, хотя и быстрый, но не бесконечно быстрый. Ему требуется какое-то время, чтобы добраться до нас от объектов. Поэтому мы видим вещи такими, какими они были раньше.

 

Эффект запаздывания является незаметным для бытовых предметов, так как скорость света огромна — 300 000 км/с (свет в миллион раз быстрее пассажирского самолета).

 

Но Вселенная велика и расстояния огромные. Свету требуется много времени, чтобы добраться до нас от астрономических тел. Телескопы — реальные «машины времени».

 

Мы видим Луну такой, какой она была 1,3 секунды назад; Солнце — 8,3 минуты назад; ближайшую звезду — 4,2 года назад; самые дальние объекты, видимые невооруженным глазом (галактика Андромеды), — 2,5 млн лет назад.

 

Невозможно знать, как какой-то астрономический объект выглядит «сейчас» (бессмысленное понятие), мы можем знать только, как он выглядел, когда свет его покинул.

 

Предположим, свет распространяется так медленно, что ему необходимо 100 лет, чтобы пересечь улицу. Дом, который мы видим на дальней стороне, мог уже давно разрушиться. Похожая ситуация для далеких галактик.

 

Наиболее удаленные галактики, возможно, больше не существуют. Мы видим их такими, какими они были более чем 10 млрд лет назад — задолго до того, как родилась Земля.

 

Максимальное удаление назад, которое мы можем увидеть с использованием света (по существу, известных всем радиоволн), составляет 13,7 млрд лет, 380 000 лет после рождения Вселенной.

 

13,7-миллиарднолетний свет это «послесвечение» от Большого взрыва. До этого Вселенная была наполнена «туманом». Свет не мог распространяться по прямой линии.

 

1% телевизионных помех при приеме между станциями дает «послесвечение» от Большого взрыва — самый первый свет, на который приходится 99,9 % всех фотонов во Вселенной.

 

 

Вселенная

 

Насколько велика Вселенная?

 

Для того чтобы ответить на вопрос, как велика Вселенная, в первую очередь необходимо определить, что мы имеем в виду, говоря слово «Вселенная».

 

Ключевой факт: Вселенная не существовала всегда. Она была «рождена». Из того, что возникло в колоссальном взрыве 13,7 млрд лет назад, — в Большом взрыве.

 

Факт рождения Вселенной означает, что мы видим галактики, свет от которых шел к нам не более 13,7 млрд лет. Для более удаленных объектов — свет все еще в пути.

 

Мы видим объекты — около 100 млрд галактик — расположенные в гигантском «пузыре» пространства, с центром на Земле, известном как «наблюдаемая Вселенная».

 

Расстояние до края наблюдаемой Вселенной составляет около 42 млрд световых лет, что дает для наблюдаемой Вселенной около 84 млрд световых лет в поперечнике.

 

Вопрос. Как может граница располагаться в 42 млрд световых лет отсюда, если Вселенной только 13,7 млрд лет? Ответ. На начальной стадии Вселенная расширялась или «раздувалась» быстрее света!

 

Примечание: скорость света — максимальная скорость только в эйнштейновской специальной теории относительности (1905). В общей теории относительности (1915) пространство может расширяться с любой скоростью.

 

Наблюдаемая Вселенная ограничена воображаемой границей, называемой «световой горизонт» и отмечающей самый далекий объект, который можно увидеть с помощью телескопа.

 

Но «космический горизонт» очень сильно похож на горизонт в море. Так же, как мы знаем, что большая часть океана находится за горизонтом, так и большая часть Вселенной — за космическим горизонтом.

 

Согласно теории «инфляции»[27], фактически может быть бесконечное количество областей Вселенной за пределами горизонта. Вселенная бесконечна!

 

Что такое Большой взрыв?

 

Около 13,7 млрд лет назад все пространство, время, энергия и материя вспыхнули в титаническом огненном шаре, называемом большой взрыв.

 

После Большого взрыва Вселенная расширяется, галактики — подобные нашему Млечному Пути, — сгущаются из охлажденных обломков.

 

История. В 1916 Альберт Эйнштейн применяет свою теорию гравитации (общая теория относительности) к самой большой гравитирующей массе — Вселенной.

 

Его теория говорит ему, что Вселенная должна быть в движении. Но Эйнштейн, полагая, что она неизменна, пропустит это сообщение в своих же собственных уравнениях.

 

Александр Фридман (1922) и Жорж Леметр (1927) независимо друг от друга установили истину. Вселенная — не «статичная», а «эволюционирующая» (с момента Большого взрыва).

 

Леметр, бельгийский католический священник, увидел параллель между рождением Вселенной в огненном шаре Большого взрыва и библейским «Да будет свет» из книги Бытия.

 

В 1929 Эдвин Хаббл обнаружил, что Вселенная расширяется. Все, кроме ближайших галактик, убегают от нас. Чем дальше, тем быстрее.

 

Хотя сейчас галактики летают отдельно, в прошлом они были близко друг к другу. 13,7 млрд лет назад все они были одна на другой. Так было при Большом взрыве.

 

Когда Вселенная была меньше, она была также горячее (как воздух, сжатый велосипедным насосом, нагревается). Таким образом, Большой взрыв был «горячим» Большим взрывом.

 

В 1948 Хойл, Бонди и Голд предлагают «Теорию стационару Вселенной»[28]. Вселенная расширяется, но за счет новой материи, рождающейся в щелях, так что плотность вещества остается одинаковой.

 

По иронии судьбы, термин «Большой взрыв» придумал Фред Хойя (который не верил в теорию «Большого взрыва») во время программы на радио ВВС в 1949.

 

В начале 1960-х радиотелескопы показывают квазары в далекой Вселенной, которых нет в сегодняшней Вселенной. Эволюционирующая Вселенная подтверждает Большой Взрыв.

 

В 1965 Арно Пензиас (Arno Penzias) и Роберт Уилсон (Robert Wilson) обнаружили горячее «послесвечение» огненного шара Большого взрыва — космическое фоновое излучение. Это был триумф теории Большого взрыва.