Где искать центр Вселенной

Центр Солнечной системы — Солнце. В центре галактики Млечный Путь — сверхмассивная черная дыра Стрелец A*. А где находится центр Вселенной? Ответ на этот вопрос намного сложнее, чем кажется.

Как расширяется Вселенная

Чуть больше века назад ученые пытались разобраться с тем, что выглядело как противоречие в общей теории относительности Альберта Эйнштейна. Теория предполагала статичную Вселенную: неизменную и неподвижную. В общем, Эйнштейн думал, что размер и форма Вселенной были всегда одними и теми же.

Затем астрономы стали внимательнее изучать галактики и поняли, что Вселенная расширяется. Постепенно стало ясно, что сама теория Эйнштейна вовсе не требовала статичности: ее можно использовать и для описания расширяющейся Вселенной. Пользуясь теорией относительности, ученые смогли установить, что Вселенная эволюционирует и постоянно находится в движении.

Представить себе, что такое расширяющаяся Вселенная на самом деле — очень сложно. Сначала стоит уточнить, что вообще имеется в виду под расширением. Обычно это значит, что нечто становится больше. Но для Вселенной это верно только отчасти. В масштабах Вселенной расширение означает, что наблюдаемые галактики удаляются от нас. И чем дальше галактика, тем быстрее она удаляется. Причем то же самое увидел бы наблюдатель и в любой другой галактике. 

Похоже, что во Вселенной в целом расстояния растут повсюду одновременно. Вот почему неправильно думать о Большом взрыве как о космическом фейерверке, после которого все галактики разлетелись из какой-то одной точки. Дело в том, что у Большого взрыва не было центра и Вселенная расширялась сразу в во всех направлениях.

Но и говорить, что галактики сами по себе летят сквозь пространство, некорректно. Не галактики удаляются друг от друга, а само пространство между ними — ткань Вселенной — расширяется. 

Почему центр Вселенной не там, где мы его ищем

Часто это пытаются изобразить с помощью воздушного шарика. Представьте, что на его поверхности нарисованы точки. Эти точки — галактики. Пока шарик надувают, поверхность расширяется, и расстояние между точками растет. Если смотреть только на точки, можно решить, что они удаляются друг от друга. Но на самом деле каждая из них остается на своем месте на поверхности шара. Увеличивается только сама поверхность.

Для первого приближения аналогия очень полезна. Самая очевидная проблема в том, что шарик мал и конечен, а Вселенную не удержишь в ладони. Но есть и более серьезная. Поверхность шара двумерна. Если бы на ней кто-то жил, он мог бы двигаться влево, вправо, вперед и назад. Хотя, кажется, что направлений четыре, на самом деле их всего два: длина и ширина. Это и есть двумерность.

Внутреннее пространство шара трехмерно. В нем можно двигаться не только вперед-назад и из стороны в сторону, но и вверх-вниз, то есть по длине, ширине и высоте. 

Именно в этом и заключается главная сложность в вопросе о центре Вселенной. Когда мы спрашиваем, где центр воздушного шарика, мы обычно имеем в виду точку внутри него, в объеме, окруженном поверхностью. Но в аналогии с расширяющейся Вселенной внутренняя полость шара не имеет никакого значения: ей здесь ничего не соответствует. 

Вселенную можно представить только как поверхность шарика. Путешествуя по ней сколь угодно долго в любом направлении, вы не встретите ни единой точки, которую удалось бы назвать центром. Его попросту не существует. Точно также нет центра и у Вселенной. 

Почему мы не можем увидеть Вселенную такой, какая она есть 

Физика описывает Вселенную на языке математики, и сделать этот язык понятным — задача не из легких. В аналогии с шариком мы говорили о двухмерной поверхности. Живем мы в трехмерном пространстве. 

А Вселенная существует в четырехмерном, и четвертое измерение — время. Наш мозг воспринимает пространство и время по отдельности, но во Вселенной они переплетены друг с другом в единую структуру, которую физики так и называют «пространство-время».

Конечно, это не значит, что у ученых есть ответы на все вопросы. Например, физики до сих пор пытаются лучше понять, как устроена Вселенная и почему она может бесконечно расширяться. 

Но ответ на вопрос о центре Вселенной, который мы получили, показывает, насколько причудлива и восхитительна реальность, в которой нам посчастливилось жить. 

По материалам theconversation.com.