Ако има универсално правило, което всеки знае, то е, че нищо не може да надмине скоростта на светлината във вакуум. Масивните частици не само че не могат да надвишат тази скорост, но дори не могат да я достигнат, а само да се приближат до нея. Ако сте без маса, единствената ви възможност е да се движите със скоростта на светлината във вакуум или по-бавно в други среди. Колкото по-бързо се движите в пространството, толкова по-бавно усещате времето, и обратно. Това е фундаментален принцип на относителността, който не оставя място за изключения.

И все пак, когато наблюдаваме отдалечени обекти във Вселената, те сякаш предизвикват здравия ни разум. Прецизните наблюдения показват, че Вселената е на 13.8 милиарда години. Най-отдалечената галактика, която сме открили, е на 32 милиарда светлинни години, а най-отдалечената светлина идва от точка, отдалечена на 46.1 милиарда светлинни години. Всяка галактика, отдалечена на повече от 18 милиарда светлинни години, е недостижима, дори ако днес изпратим сигнал със скоростта на светлината.

Това обаче не нарушава скоростта на светлината или законите на относителността; то само противоречи на интуицията ни за това как би трябвало да се държат нещата. Ето какво трябва да разбере всеки за разширяващата се Вселена и скоростта на светлината.

Фразата „нищо не може да се движи по-бързо от скоростта на светлината“ е вярна, но какво всъщност означава тя? Повечето хора я тълкуват по следния начин:

- Наблюдавате даден обект, като проследявате движението му във времето.
- Записвате позицията му и времето на наблюдение.
- Като прилагате определението за скорост (промяна на разстоянието във времето), изчислявате скоростта му.
- Независимо от обекта скоростта никога не трябва да надвишава скоростта на светлината.

Това разбиране е валидно в повечето случаи, но не важи универсално. То предполага, че пространството е плоско, некриволинейно и непроменящо се - подобно на Евклидовото пространство, каквото обикновено си представяме. Но реалната Вселена не може да бъде точно описана по този начин. Вместо това тя следва правилата на Общата теория на относителността, която разглежда пространство-времето като динамично. Ключовите моменти са:

- Пространството може да се разширява или свива.
- Пространството може да бъде извито, но не е задължително да е плоско.
- Законите на относителността се отнасят за обекти, които се движат в пространството, но не и за самото пространство.

Когато казваме, че „нищо не се движи по-бързо от светлината“, имаме предвид, че нищо не се движи по-бързо от светлината в пространството. Това не казва нищо за поведението на самото пространство.

Пространството не се разширява с определена скорост. Ние живеем в разширяваща се Вселена и учените са измерили скоростта на разширяване - константата на Хъбъл. Настоящата скорост е между 66 и 74 km/s/Mpc. За всеки мегапарсек (3.26 милиона светлинни години), на който се намира отдалечен обект, той сякаш се отдалечава със скорост 66 - 74 км/сек.

Това е трудно, защото обектът всъщност не се движи в пространството с тази скорост; разширява се пространството между нас и обекта. Така че, когато обектите са достатъчно отдалечени, може да изглежда, че се отдалечават по-бързо от скоростта на светлината, но това не нарушава относителността - пространството между нас е това, което се разширява.

Полезна аналогия е моделът на „козунака със стафиди“. Представете си тесто със стафиди вътре. Когато тестото се надига, то се разширява, а стафидите се отдалечават една от друга. Стафидите (галактиките) не се движат сами по себе си; това е тестото (пространството), което се разширява между тях.

Скоростта на разширяване зависи от количеството „неща“ в пространството. С разширяването на Вселената плътността на материята и радиацията намалява, но енергията в самото пространство (тъмната енергия) остава постоянна, като доминира в бъдещето на Вселената.

Когато наблюдаваме далечни галактики, виждаме светлината такава, каквато тя достига до нас сега. Светлината е разтеглена от разширяващата се Вселена - процес, наречен червено отместване. Колкото по-отдалечен е обектът, толкова по-силно е червеното отместване на светлината му. Това не е така, защото обектът се отдалечава по-бързо от светлината, а защото пространството се разширява. С течение на времето червеното отместване се увеличава, което създава впечатление, че галактиките се отдалечават с ускорение, но това е просто резултат от разширяването на пространството.

Най-отдалечената галактика, наречена GN-z11, е излъчила светлината си преди 13.4 милиарда години, а сега се намира на 32 милиарда светлинни години от нас. Някои далечни обекти на разстояние над 18 милиарда светлинни години са завинаги извън нашия обсег, тъй като пространството се разширява твърде бързо, за да може светлината им някога да ни достигне. Нищо не се движи по-бързо от светлината, дори в разширяващата се Вселена, и това може да означава, че повечето галактики ще останат недостъпни завинаги, освен ако не намерим начин да преодолеем тази бариера.

Снимка: Unsplash

Виж още: Скоро може да се сбогувате с Hey Google и да използвате Hey Gemini