Глава 2. Вселенная расширяется

§2.2. Космологический принцип

Современная космологическая теория базируется на следующем основном положении, называемом космологическим принципом: каждый наблюдатель в один и тот же момент времени, независимо от места и направления наблюдения обнаруживает во Вселенной одну и ту же картину. Независимость от места наблюдений, т.е. равноправие всех точек пространства, носит название однородности, независимость от направления, т.е. отсутствие выделенного направления в пространстве — изотропии Вселенной. Отсутствие изотропии называется анизотропией. Очевидно, отсутствие однородности влекло бы за собой анизотропию, тогда как отсутствие изотропии не обязательно приводит к неоднородности (рис. 2.2.1).

В явном виде однородность и изотропию Вселенной первым предположил Альберт Эйнштейн в 1917 году, но своими корнями космологический принцип восходит к немецкому философу Николаю Кузанскому (рис. 2.2.2), который еще в XV веке утверждал: "Вечно движущаяся Вселенная не имеет ни центра, ни окружности, ни верха, ни низа, она однородна, в разных частях ее господствуют одинаковые законы." Ему же принадлежит знаменитый афоризм "Вселенная есть сфера, центр которой всюду, а окружность нигде", которое часто неверно приписывают Джордано Бруно или Паскалю, всего лишь повторившим изречение Кузанца.

Этот принцип выполняется лишь приближенно. Действительно, галактики, звезды, планеты, наконец, живые существа являются отклонениями от однородности Вселенной, поскольку их существование означает, что физические условия в разных точках различны. Однако отклонения от однородности и изотропии не очень важны, если мы перейдем к очень большим масштабам, превышающим примерно несколько сотен миллионов световых лет. Если мы возьмем куб с ребром такого размера, то число звезд и галактик внутри него окажется примерно одинаковым, в какую бы часть Вселенной мы этот куб не поместили. В видимой части Вселенной может поместиться несколько тысяч таких кубов. Это значит, что в больших масштабах Вселенная однородна и изотропна, в согласии с космологическим принципом.

Уже непосредственно из космологического принципа следуют некоторые важные выводы относительно строения Вселенной. Например, Вселенная как целое не должна вращаться (поскольку ось вращения была бы выделенным направлением), у нее не должно быть центра и пространственной границы (иначе нарушалось бы условие однородности Вселенной). Вообще, главный вывод, вытекающий из космологического принципа, это безграничность Вселенной. Можно сказать, что это утверждение является определением самого понятия “Вселенная”.