Глава 3. Чем дальше в пространство - тем глубже во времени

§3.5. Космический горизонт

Поскольку Вселенная имеет конечный возраст, свет за время ее существования мог распространиться только на конечное расстояние, значение которого в световых годах по порядку величины равно возрасту Вселенной, выраженному в годах: примерно 14—16 млрд. св. лет. Множество точек Вселенной, находящихся на этом расстоянии от нас, называется космическим горизонтом (точнее, горизонтом частиц). Поскольку свет — самое быстрое, что есть в мире, то дальше этого расстояния ничто наблюдаться не может, и горизонт имеет характер границы наблюдаемой части Вселенной. Подчеркнем, что наличие этой границы никак не связано с несовершенством наших органов чувств и приборов, оно имеет принципиальный характер. Красное смещение горизонта равно бесконечности.

Космический горизонт постоянно расширяется. Существуют две причины его расширения: во-первых, свет движется по пространству, во-вторых, само пространство расширяется. Из-за второй причины радиус горизонта в момент времени t превосходит произведение ct, где c - скорость света. Например, если Вселенная расширяется по закону a~t^2/3 (именно таким был закон расширения в первые несколько миллиардов лет существования Вселенной), радиус горизонта растет со временем как 3 ct. По мере расширения горизонта в него попадают все новые и новые галактики (рис. 3.5.1), которые сначала показываются на краю видимой Вселенной как очень молодые звездные системы, потом мы видим их все более и более близкими и старыми. Естественно, чтобы в действительности заметить это старение, нам понадобилось бы время в миллиарды лет, но на помощь приходит принцип “чем дальше в пространстве — тем глубже во времени”, благодаря которому мы можем зримо наблюдать эволюцию звездных систем.

А что находится за горизонтом? Для ответа на этот вопрос мы должны уяснить, что горизонт — это граница, расположенная в прошлом. Действительно, объект, видимый нами на расстоянии N световых лет от нас, наблюдается нами таким, каким он был N лет назад. Поэтому горизонт, если бы мы могли его непосредственно наблюдать, мог бы рассказать нам об условиях во Вселенной в самый момент Большого Взрыва (впрочем, вещество, расположенное на более близких расстояниях от нас, поглощает все электромагнитные волны, идущие от горизонта). Поэтому за горизонтом находится материя в сингулярном состоянии, котором она была до Большого Взрыва. Если справедливо приведенное выше утверждение том, что понятие времени до Большого Взрыва не имело смысла, то придется признать, что дальше горизонта нет ничего, в том числе и пространства.

Ко всем парадоксальным свойствам горизонта можно добавить еще одно: площадь космического горизонта равна нулю! Действительно, если бы мы могли увидеть горизонт, мы бы увидели материю в самом начале расширения Вселенной, а в этот момент времени расстояние между любыми двумя точками было равно нулю. Таким образом, правильнее всего было бы сказать, что космический горизонт — это не поверхность, а точка. Мы живем, со всех сторон окруженные одной и той же точкой!