Де знаходиться центр Всесвіту?

Якщо ми знаємо, що Всесвіт розширюється а всі далекі галактики віддаляються від нас із прискоренням чи не означає це, що ми знаходимося у самому центрі цього розширення? Це логічне питання переслідувало людство й до моменту відкриття розширення Всесвіту. Фактично дивлячись вгору ми інтуїтивно думаємо, що все це захоплююче зоренебо обертається навколо нас.

Тисячі років людство думало що Земля це центр космосу, а всі зорі та планети обертаються навколо нас. Однак з часом ми виявили, що Земля обертається навколо Сонця і навіть більше, що наша сонячна система лежить на околицях нічим не примітної галактики.

Відкриття Едвіна Габбла сколихнуло світ, так як він визначив, що чим дальше галактика від нас знаходиться тим швидше від нас втікає. Звісно це створює враження, що ми є центром Всесвіту. Але це не так. Більше того, скоріше за все у Всесвіту взагалі не має центру.

Природа розширення Всесвіту

Для того, щоб зрозуміти природу розширення Всесвіту потрібно зрозуміти одну просту але водночас складну істину - Великий Вибух це не вибух. Можна подякувати лише Фреду Гойлу, що він дав таку назву, але це скоріше заплутує ніж відображає реальну суть явища.

Це ймовірно правда, що матерія та енергія перебувала в дуже гарячому та щільному стані й в процесі розширення поступово охолоджувалися, але це зовсім не означає, що потрібно уявляти іменно вибух. Великий Вибух насправді не є ні великим ні вибухом взагалі.

Якщо розглядати звичайний вибух не зважаючи, що його викликало можна з впевненістю сказати, що він починається в певному місці простору. Але ключова ідея полягає в тому, що Великий Вибух не відбувався у просторі - це розширення самого простору, який й був створений під час Великого Вибуху. Тому не має сенсу визначати положення вибуху у просторі, адже самого простору ще не існувало. Розширення відбувалося у всьому Всесвіті, воно відбувалося скрізь незалежно, яке місце у просторі обрати.

Спочатку він був дуже маленький, тобто відстані між об'єктами були вкрай малими, але з часом вони ставали все більшими. Іншими словами Великий Вибух це розподіл всієї матерії та енергії із розширенням простору і цей розподіл не має спільного нічого із звичайним вибухом.

Під час вибуху легенькі частинки розлітаються дальше ніж більш масивні. Це пов'язано з тим, що для штовхання важких частинок потрібна більша енергія вибуху. Як наслідок на околицях вибуху щільність матерії та енергії буде нижчою. І досить легко відшукати центр вибуху вимірявши руху цих частинок і розрахувати їхнє початкове положення. Але у Всесвіті такого не спостерігається, ми бачимо, що він асолютно однаковий у всі сторони. І на всіх відстаннях приблизно однакова щільність матерії та енергії та середня кількість галактик. Виходить, що Всесвіт просто не має ознак вибуху.

Чому люди думають, що ми знаходимося в центрі Всесвіту?

Розширення відбувається таким чином, що чим дальше від нас знаходяться галактики тим швидше вони від нас втікають і це основна причина, чому люди думають, що ми вважаємо, що ми знаходимося в центрі Всесвіту, адже здається, що якщо відмотати час назад то всі галактики, які зараз віддаляються мають впасти нам на голову, але це так.

Всі галактики віддаляються одна від одної, але це не стосується галактики місцевих груп, які навпаки тримаються разом завдяки взаємній гравітації. Космос просто розширюється і між галактиками стає більше простору.

Способи пояснення розширення простору та наявності в ньому центру

Розширення не те, що створюється більше Всесвіту, воно не передбачає створення додаткового матеріалу, а тільки означає, що наявний простір розтягується і за рахунок цього відстань між об'єктами в ньому збільшується. Саме тому нам здається, що галактики від нас втікають, але перемістившись в іншу галактику ми б бачили абсолютно ту саму картину.

На зображені вище зображено що галактика яка віддаляється від нашої 5000 км/с, а галактика, яка знаходиться вдвічі дальше віддаляється уже зі швидкістю 10000 км/с.

Уявимо, що придумали спосіб переміститися в іншу галактику і ми вже бачимо як Чумацький Шлях віддаляється від нас зі швидкість 5000 км/с , а галактика, яка знаходиться в двічі дальше віддаляється в двічі з більшою швидкістю.

Найпопулярнішим способом в поясненні суті розширення полягає у використанні повітряної кульки, яка імітує наш Всесвіт, крапки на поверхні кульки імітують галактики. Тепер коли надувати кульку, сама кулька розширюється і відповідно відстані між крапками збільшується. Ця аналогія не позбавлена недоліків, так як при надувані і розтягуються крапки, на відміну від галактик, так як галактики це гравітаційно зв'язані структури.

Також можна стверджувати, що у кульки є центр, але Всесвіт це поверхня кулі, тому центр в цій аналогії не має ніякого фізичного значення. Також ми бачимо, що кулька - це сфера, тобто скінченна замкненна система. Ми можемо "гуляти" по її поверхні і не навштовхнувшися на який край, що може бути справедливим для Всесвіту, і так само може і не бути, так як ми ще досі не впевнені в геометричній формі Всесвіту(детальніше розглянуто у статті "георметрія Всесвіту").

Всесвіт може бути скінченний, але також може бути нескінченний. Тобто, в процесі розширення нічого нового не створюється, а відбувається розширення самої тканини простору-часу.

Звісно поверхня кулі двовмірна на відміну від Всесвіту, який 4-вимірний. Тож на змодельованій поверхні кулі галактики рухаються кудись ліворуч-праворуч, а вгору-вниз ніяк.

Але звісно ми собі уявляємо Всесвіт у вигляді сфери, так як більшість об'єктів, які ми спостерігаємо - сферичні. Також ми завжди будемо бачити так далеко, звідки світло встигло до нас дістатися з моменту Великого Вибуху, томи ми бачимо тільки обмежено його частину. Ми не можемо бачити об'єкти світло від яких до нас ще не долетіло. Виходить коли ми не глянемо у Всесвіт ми повинні бачити сферу з радіусом 13,8 млрд світлових років. Однак ми бачимо галактики, які знаходяться значно дальше у зв'язку із розширення Всесвіту.

Не зважаючи на величезні розміри видимої його частини, але це врядчи весь Всесвіт. Важливо розуміти, що ми як спостерігачі завжди будемо в його центрі. І не взажливо в якій частині ми будемо знаходитися ми завжди будемо бачити сферу.

Фактично наші знання засновані на тій частині простору, яку ми можемо спостерігати і це є причина, що ми не можемо пізнати всю природу космосу.

Існує обмежена кількість інформації, яку ми можемо зібрати про Всесвіт не залежно від того, які потужні телескопи збудуємо.

Чому ми стверджуємо, що у Всесвіту не має центру

Так як ми можемо спостерігати тільки обмежену його частину, ми можемо робити якісь висновки на основі спостережень. І ось один із них: Слоанівський огляд неба.

Під час цього дослідження було проведено спостереження за рухом тисячі галактик. І астрономи не виявили ознак, які характеризують, що у Всесвіту є точка навколо якої оберталися всі ті галактики. Спостережуваний рух просто не підтверджує наявність центру.

Але знову ж таки те, що ми спостерігаємо можливо є крихітною цяткою того насправді чим є Всесвіт, тому можливо наші теорії справедливі лише для видимої його частини, а не для Всесвіту в цілому. Можливо дійсно загадковий центр існує але знаходиться від нас надзвичайно далеко. Так чи інакше ми можемо ніколи про це і не дізнатися. Врешті решт нам залишається дивитися лише на те, що ми можемо побачити і робити з цього якісь висновки. І те, що ми спостерігаємо підтверджує, що у Всесвіту не має центру.

Але також в певному розумінні на запитанні чи ми у центрі Всесвіту можна відповісти - так, але в центрі того Всесвіту, що ми можемо спостерігати. Ми завжди будемо бачити те, як галактики від нас віддаляються і бачитимемо так далеко звідки світло встигло да нас дістатися. А отже бачитимемо однакову частину Всесвіту на однакову відстань з усіх сторін.