Jeśli wszechświat jest nieograniczony i pełen gwiazd i galaktyk, dlaczego nie widzimy ich wszędzie, gdzie spojrzymy? Czasami najprostsze pytania mają głębokie korzenie. A jeśli spojrzymy w nocne niebo i zobaczymy tylko czerń i gwiazdy, których jest znacznie mniej niż gwiazdy we wszechświecie, czy dzieje się tak dlatego, że jesteśmy ludźmi i nie możemy więcej zobaczyć? Dlaczego nocne niebo jest czarne i pozbawione światła?
Na początku może się to wydawać bzdurą. Oczywiście mamy przezroczystą atmosferę, która pozwala nam zajrzeć w rozległe głębiny kosmosu, gdy Słońce znajduje się po przeciwnej stronie naszego świata. A nasze położenie w galaktyce oznacza, że tylko ułamek Wszechświata jest zasłonięty przez gaz i pył galaktyczny, który zwykle blokuje większość światła w centralnych obszarach Drogi Mlecznej. Niemniej jednak, gdybyśmy żyli w naprawdę nieskończonym wszechświecie, gdyby pustka głębokiej przestrzeni trwała wystarczająco długo w dowolnym kierunku, to gdziekolwiek spojrzelibyśmy, wszędzie zobaczylibyśmy świecące punkty światła.
Oczywiście, możemy spojrzeć w najgłębsze głębiny pustej przestrzeni, gdzie nie ma gwiazd ani galaktyk, które można zobaczyć gołym okiem lub zwykłymi teleskopami, możemy skierować Kosmiczny Teleskop Hubble'a, aby spoglądał w tę ciemność godzinami, a nawet dniami. A potem okazuje się, że wszechświat jest pełen gwiazd i galaktyk. Starlight przemierza miliony, miliardy, a nawet dziesiątki miliardów lat świetlnych i dociera do naszego najlepszego sprzętu. Przechwycenie wystarczającej ilości fotonów z tak dużej odległości może zająć dużo czasu, ale biorąc pod uwagę co najmniej 170 miliardów galaktyk obecnych w części Wszechświata, którą mieliśmy okazję obserwować, można by pomyśleć, że jest ich w rzeczywistości nieskończona liczba.
W każdym razie wyraźnie widzimy, a nie nieskończoność. W 1800 roku Heinrich Olbers zdał sobie sprawę, że gdyby wszechświat był naprawdę nieskończony - z nieskończoną liczbą świecących gwiazd - to ostatecznie, gdziekolwiek spojrzysz, twoje oczy uderzyłyby w powierzchnię gwiazdy. Nie zobaczyłbyś galaktyk, które widzimy, które w większości są pustą przestrzenią; zobaczyłbyś wszystkie ich gwiazdy i gwiazdy w galaktykach za nimi i dalej i dalej. Podróżując przez miliardy, tryliony, biliardy lat świetlnych, dotarłbyś do gwiazdy.
To prosty fakt matematyczny: jeśli weźmiesz nieskończoną przestrzeń o skończonej, niezerowej gęstości „substancji”, a następnie patrząc w dowolne miejsce (i w dowolnym kierunku), z pewnością dojdziesz do tej substancji przez skończoną odległość. Zakładając, że kosmos jest pełen gwiazd - nawet jeśli są one rozrzedzone - ale mają nieskończoną i jednolitą gęstość, nieuchronnie dotrzesz do gwiazdy, niezależnie od kierunku.
Film promocyjny:
To samo twierdzenie matematyczne mówi ci, że ostatecznie światło gwiazd ze wszystkich kierunków dotrze do ciebie, a także do wszystkich miejsc w przestrzeni. Gdyby nasz Wszechświat był taki - statyczny, nieskończony, z wiecznie świecącymi gwiazdami - nocne niebo zawsze byłoby jasne.
Co nas przed tym uratowało? Wierz lub nie, ale to jest Wielki Wybuch. Fakt, że wszechświat nie zawsze istniał i że możemy obserwować gwiazdy i galaktyki tylko z pewnej odległości - co oznacza, że otrzymujemy od nich ograniczoną ilość światła, ciepła i energii - wyjaśnia, dlaczego na naszym nocnym niebie jest tak mało światła. Oczywiście we wszechświecie jest ogromna liczba punktów świetlnych. Ale liczba, którą widzimy, jest ograniczona prędkością światła i fizyką rozszerzającego się Wszechświata. Gdzieś jest ogromny Wszechświat, grupa gwiazd i galaktyk, których nie widzimy, ale nie mogą oświetlić naszego nieba, ponieważ od Wielkiego Wybuchu nie minęło tyle czasu, aby ich światło dotarło do nas.
„Poczekaj chwilę”, zauważysz, „Wielki Wybuch mówi nam, że w przeszłości Wszechświat był gorętszy i gęstszy, co oznacza, że promieniowanie z tego gęstego i gorącego stanu powinno być dziś wszędzie i rozprzestrzeniać się we wszystkich kierunkach”. I masz rację: 13,8 miliarda lat temu Wszechświat był tak gorący, że nie mogły powstać neutralne atomy, a co dopiero gwiazdy i galaktyki. Kiedy te neutralne atomy w końcu się uformowały, światło zaczęło przemieszczać się w linii prostej i powinno docierać do naszych oczu przez cały czas ze wszystkich kierunków, bez względu na to, co robimy.
I widzimy to światło za każdym razem, gdy włączamy stary telewizor na martwy kanał. Ten „śnieg”, czarno-biały szum, który widzisz na ekranie telewizora, pochodzi ze wszystkich źródeł: audycji radiowych, Słońca, czarnych dziur i wszelkiego rodzaju astrofizycznych zjawisk. Około 1% pochodzi z poświaty Wielkiego Wybuchu: kosmicznego mikrofalowego tła. Gdybyśmy mogli zobaczyć w zakresie mikrofalowym i radiowym widmo elektromagnetyczne - nie tylko w zakresie widzialnym - zauważylibyśmy, że nocne niebo ma prawie jednolitą jasność i nigdzie nie ma czarnych plam.
Jest to połączenie dwóch faktów:
- że wszechświat istniał przez określony czas;
- i że widzimy światło tylko w zakresie widzialnym
odpowiedzialny za ciemność nocnego nieba. W rzeczywistości jedynym powodem, dla którego jesteśmy dobrze przystosowani do widzenia światła, jest to, że światło naszego słońca ma zakres tysięcy stopni Kelvina, więc widzimy wszystko, od czego odbija się. W pewnym sensie nasze ograniczone zmysły zmusiły nas do zbadania wszechświata.
ILYA KHEL