В начале прошлого века мы с удивлением узнали, что Вселенная далеко не статична, что все в ней движется, что галактики удаляются друг от друга, и чем дальше от нас находится галактика, тем быстрее она удаляется. Причем далекие галактики удаляются так быстро, что догнать их не представляется возможным, даже если двигаться со скоростью света.
Сперва это вызвало некоторый шок среди астрономов, но затем все решили, что это космическое расширение в конце концов должно замедляться за счет гравитационных связей между видимой и невидимой материей во Вселенной.
Однако, в 1990-х годах, астрономы, наблюдающие за взрывающимися звездами в других галактиках, обнаружили, что космическое расширение совсем не замедляется, а, наоборот, только ускоряется.
Теперь мы знаем, что это не галактики разлетаются друг от друга, а само пространство расширяется между ними, растягивается словно резиновый лист, а плотность материи во Вселенной падает с течением времени.
Но, если Вселенная расширяется, почему не расширяется пространство внутри галактик? Почему не растёт расстояние между звездами и планетами? Попробуем разобраться.
Темная энергия
Когда Ньютон описывал Вселенную, он представлял ее в виде неподвижной сущности, заполненной массивными объектами, гравитационно связанными друг с другом. В последствии Эйнштейн разрушил этот идеальный статичный мир доказав, что пространство похоже на ткань, которая может изгибаться, искривляться и вести себя по-разному в следствии находящейся внутри нее материи и энергии.
Однако в этой конструкции был один важный нюанс – учитывая гравитационное притяжение между массами все они должны были в конце концов слиться в одну большую черную дыру. А поскольку этого не происходило Эйнштейн понял, что в космосе есть что-то такое, что отталкивает материю друг от друга и не дает Вселенной схлопнуться и позволяет ей существовать целую вечность.
Эту загадочную сущность, создающую антигравитационные эффекты и увеличивающую расстояния между галактиками современные космологи называют «темной энергией». Что это такое они не знают, на каких принципах работает – тоже, и по сути на сегодня это одна из величайших тайн в теоретической физике.
А что внутри?
Итак, теперь мы знаем, что Вселенная расширяется под действием этой загадочной и непонятной темной энергии. Но означает ли это, что пространство внутри галактик расширяется тоже? А как насчет атома? Большая часть атома является фактически «пустым» пространством, расширяется ли оно?
И тут начинается самое интересное. Так уж сложилось, но силы, действующие внутри атома и не дающие ему развалиться гораздо сильнее, чем разрушительные силы темной энергии. Сильные и слабые ядерные взаимодействия не дают пространству внутри атома расширяться. И это хорошая новость, поскольку в противном случае нас раздуло бы как воздушный шар.
В больших масштабах все тоже самое, электромагнитные и гравитационные силы препятствуют расширению пространства между звездами и планетами. Мало того, сила гравитации, связывающая вместе звездные системы, галактики, скопления галактик, намного сильнее локальных эффектов темной энергии, для которой требуются огромные пространства для ускоренного расширения космического масштаба.
Однако тут скрываются некоторые серьезные опасности. Мы не знаем до какого предела может расширяться пространство. Космологи легко представляют Вселенные, где темная энергия доминирует над всеми остальными силами и препятствует образованию звезд, планет и материи в целом. Поэтому в бесконечно расширяющейся Вселенной темная энергия в конечном итоге может взять верх и разорвать всё пространство и даже сами атомы.
Но не будем о грустном. По самым скромным подсчётам наша Вселенная еще молода и у нее миллиарды и триллионы лет впереди. А вот, что будет потом – это уже другая история.
