Dažnai galite išgirsti astrofizikų ir kosmologų teiginius, kad ypač atokūs Visatos regionai nutolsta nuo mūsų greičiau nei šviesos greitis. Bet ką tai tiksliai reiškia? Ar jie reiškia, kad visatoje yra objektų, kurie gali viršyti vieną iš pagrindinių vertybių.
Svarbiausias specialaus reliatyvumo dėsnis vienu metu paskatino Einšteiną įgyvendinti proveržiškiausią fizikos idėją - kad niekas negali judėti greičiau už šviesą. Masinės dalelės vakuume juda šviesos greičiu, tuo tarpu visa kita - dalelė, kurios masė yra kažkur arba terpė - be masės, visada judės lėčiau nei šviesos greitis. Tačiau kai kalbama apie Visatos plėtimąsi, dažnai kyla minčių, kad tai vyksta greičiau nei šviesos greičiu. Pabandykime išsiaiškinti, ar taip yra.
- „Salik.biz“
Visata, kokią mes matome šiandien, gyvuoja maždaug 13,8 milijardo metų nuo karštojo Didžiojo sprogimo. Bet jei paklaustumėte, kaip toli galime pažvelgti bet kuria kryptimi, atsakymas yra ne 13,8 milijardo šviesmečių, o daug daugiau. Jei pagalvojate, galite įsivaizduoti dvigubai didesnį atstumą: jei objektas, skleidžiantis šviesą, buvo 13,8 milijardo šviesmečių prieš 13,8 milijardo metų nuo „mūsų“, tada greičiausiai jis skleidė šviesą, toldamas nuo mūsų - galbūt net greičiu, artimu šviesai. Jei šviesus objektas egzistuotų taip ilgai ir nuolat toltų nuo mūsų 299 792 kilometrų per sekundę greičiu, jo šviesa mus pasiektų tik dabar, nors pats objektas jau būtų nutolęs nuo 27,6 milijardo metų nuo mūsų. Visa tai skamba pagrįstai, tačiau tai gali mus privesti prie nelabai geros prielaidos, kad pati erdvė yra statiška.
Erdvė, kurioje gyvename, nėra statiška - ji plečiasi. Be to, dabartinį plėtros tempą galime išmatuoti taip, kaip buvo tolimoje praeityje ir kaip jis buvo visais „tarpiniais“laikotarpiais. Pasirodo, objekto, kuris Didžiojo sprogimo metu buvo tik 168 metrų atstumu nuo mūsų (gerai, 10–33 sekundės po Didžiojo sprogimo), šviesa mus pasieks tik šiandien, po 13,8 milijardo metų, po neįtikėtinų kelionių ir nerealaus tempimo laipsnio, ir pats objektas nuo mūsų nutoltų 46,1 milijardo metų.
Visatos evoliucija nuo Didžiojo sprogimo momento pagal standartinį kosmologinį modelį.
„Aha! tu sušuko. "Taigi erdvė išsiplėtė greičiau nei šviesos greitis!"
Ar ne? Kad kažkas judėtų greičiau nei šviesa, jis turi turėti greitį: tai, ką galima išmatuoti, pavyzdžiui, kilometrais per sekundę. Tačiau ne taip visata plečiasi.
Priešingai, jis plečiasi atstumo vienetui greičiu. Paprastai tai matuojama kaip kilometrai per sekundę per megaparseką, kur megaparsekas yra apie 3,26 milijono šviesos metų. Jei išsiplėtimo greitis yra 70 km / s / Mpc, tai reiškia, kad vidutiniškai objektas, esantis 10 Mpc atstumu nuo mūsų, pasitraukia 700 km / s greičiu, mūsų požiūriu, esant 200 Mpc - 14 000 km / s, o esant Jei objektas yra 5000 Mpc, mums atrodys, kad jis tolsta 350 tūkst. Km / s greičiu.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Tačiau ar iš to išplaukia, kad kai kurie objektai juda greičiau nei šviesa? Grįžkime prie Einšteino ypatingos tikimybės ir pagalvokime, ką turime omenyje sakydami, kad niekas negali keliauti greičiau nei šviesa. Tai reiškia, kad jei tame pačiame erdvės ir laiko įvykyje yra du objektai, užimantys tą pačią erdvę tuo pačiu metu, tada jie negali judėti vienas kito atžvilgiu greičiau nei šviesos greitis. Net jei vienas iš jų juda į šiaurę esant 99% šviesos greičio, o kitas juda tuo pačiu greičiu į pietus, jų greitis nebus 198% šviesos greičio vienas kito atžvilgiu, bet bus lygus 99,995% šviesos greičio. Nesvarbu, kaip greitai juda kiekvienas iš jų, jie niekada neviršys šviesos greičio vienas kito atžvilgiu.
Stebima visata gali būti 46 milijardai šviesmečių į visas puses, mūsų požiūriu, bet tikrai yra regionų, esančių už jos ribų, kurių mes negalime stebėti. 46 milijardai šviesmečių yra tik riba mūsų stebėjimui.
Štai kodėl jis vadinamas reliatyvumu: jis matuoja santykinį judėjimą tarp dviejų objektų tame pačiame erdvės ir laiko taške. Bet šis reliatyvumo tipas - ypatingas reliatyvumas - nustato taisykles jūsų neišplečiančios erdvės srityje. Bendrasis reliatyvumas prideda dar vieną sluoksnį: tai, kad pati erdvė plečiasi. Išmatuodami paprastosios materijos, tamsiosios medžiagos, tamsiosios energijos, neutrinų, radiacijos ir kitų dalykų kiekį šiandienos visatoje, taip pat tai, kaip šviesa, kuri mus pasiekia iš skirtingų atstumų Visatoje, išsiplėtus, pasislenka į raudonąjį spektrą, galime atkurti, kiek didelė buvo visata bet kuria praeities akimirka.
Kai Visata buvo maždaug 10 tūkstančių metų, jos stebima dalis buvo jau 10 milijonų šviesmečių. Kai jai buvo tik metai, stebimos visatos skersmuo buvo 100 000 šviesmečių. Kai jai buvo tik viena sekundė, jai jau buvo 10 šviesmečių. Taip, viskas skamba taip, kad plečiasi greičiau nei šviesa. Bet nė viena dalelė nė vienos dalelės nejudėjo greičiau nei šviesa kitos dalelės, su kuria ji sąveikavo, atžvilgiu.
Kuo toliau galaktika, tuo greičiau ji tolsta nuo mūsų ir tuo labiau jos šviesa pasislenka į raudonąjį spektrą, priversdama mus žiūrėti į vis ilgesnes bangas. Virš tam tikro atstumo galaktikos tampa nepasiekiamos net šviesos greičiu.
Priešingai, erdvė tarp dalelių išsiplėtė, kurios metu padidėjo atstumas tarp jų, o spinduliavimo bangos ilgis šioje erdvėje buvo ištemptas. Tai tęsėsi daugelį milijardų metų per kosminę istoriją ir tęsiasi iki šiol. Net jei niekada negalime pasiekti jokių objektų, buvusių prieš 15,6 milijardo metų, net jei judame šviesos greičiu (o tai pagal apibrėžimą neįmanoma), taip nėra todėl, kad jie tolsta greičiau nei šviesa, bet todėl, kad erdvė tarp skirtingų taškų ir toliau plečiasi.
Svarbiausia, kad erdvė plečiasi ne tam tikru greičiu, o tam tikru greičiu: greičiu, matuojamu atstumo vienetui. Todėl kuo toliau nuo objekto, į kurį žiūrite, tuo labiau išplėtimas daro įtaką atstumui tarp jūsų. Kuo objektas toliau nuo jūsų, tuo raudonesnis jis atsiras ir tuo greičiau nutolsta nuo jūsų požiūrio taško. Bet ar tai greičiau už šviesą? Norėdami tai išmatuoti, turite būti toje pačioje srityje. Niekas jūsų vietos atžvilgiu nejuda greičiau nei šviesa, ir tai bet kada galima pasakyti apie bet kurią vietą Visatoje. Erdvė plečiasi, bet ne greičiau nei šviesa, be to, ši plėtra neturi greičio.
Vladimiras Guillenas