Везде пишут про красное смещение и теорию большого взрыва, но как конкретно ученые ДОКАЗАЛИ что вселенная расширяется? Может галактики просто разлетаются в статичном пространстве?
И еще вопрос - если вселенная расширяется, то во что она расширяется? Должна же быть какая то среда или граница?
Основных доказательств расширения три.
1. Красное смещение галактик (закон Хаббла, 1929)
Эдвин Хаббл измерил спектры далеких галактик и обнаружил что линии поглощения водорода, гелия и других элементов смещены в красную (длинноволновую) область. Причем чем дальше галактика, тем сильнее смещение.
Это объясняется эффектом Доплера - когда источник света удаляется от наблюдателя, длина волны увеличивается (краснеет). Скорость удаления пропорциональна расстоянию: v = H × d (где H - постоянная Хаббла, около 70 км/с на мегапарсек).
2. Реликтовое излучение (CMB)
В 1965 году Пензиас и Вильсон случайно обнаружили микроволновое фоновое излучение с температурой 2.7 К, приходящее равномерно со всех сторон неба. Это "эхо" Большого взрыва, остывшее за 13.8 миллиардов лет.
Если Вселенная расширяется, то в прошлом она была горячее и плотнее. Расчеты показывают что через 380000 лет после Большого взрыва температура упала до 3000 К и излучение отделилось от вещества. Мы наблюдаем это излучение сейчас, остывшее в 1000 раз из за расширения пространства.
3. Распространенность легких элементов
Теория Большого взрыва предсказывает что в первые 3 минуты после взрыва образовались водород (75%), гелий (25%) и следы лития. Наблюдения подтверждают эти пропорции с точностью до долей процента.
Ответ на второй вопрос:
Вселенная не расширяется "во что то". Расширяется само пространство. Галактики не разлетаются в статичном пространстве, а остаются на месте, пока пространство между ними растягивается.
Аналогия: представь муравьев на поверхности надувающегося шарика. Муравьи неподвижны относительно поверхности, но расстояния между ними растут. Поверхность шарика - это двумерная аналогия нашего трехмерного пространства. Шарик не расширяется "в комнату", расширяется сама поверхность.
Дополню про красное смещение.
Есть два типа красного смещения - доплеровское (объект движется от нас в пространстве) и космологическое (само пространство расширяется).
Для близких галактик оба эффекта примерно равны. Но для далеких галактик (z > 1, где z - параметр красного смещения) космологическое смещение доминирует.
Самые далекие галактики имеют z около 11, что означает длина волны увеличилась в 12 раз. Если бы они просто летели от нас, их скорость превышала бы скорость света, что невозможно. Зато расширение пространства может происходить с любой скоростью.
Все эти "доказательства" основаны на интерпретации красного смещения как эффекта Доплера. Но есть альтернативная теория - усталость света (tired light). Свет теряет энергию при прохождении миллиардов световых лет через космическую пыль и плазму, поэтому краснеет.
Большой взрыв - это просто одна из гипотез, которую навязывает академическое сообщество. Статичная вселенная Эйнштейна была не менее обоснованной моделью.
Теория усталости света опровергнута еще в 1930х. Она не объясняет ни реликтовое излучение, ни нуклеосинтез легких элементов, ни зависимость яркости сверхновых от красного смещения. Это псевдонаука.
Хороший вопрос про "во что расширяется".
Тут важно понимать что Вселенная - это не объект в пространстве, это само пространство-время. Вне Вселенной нет ни пространства, ни времени, ни материи. Вопрос "что было до Большого взрыва" или "что за границей Вселенной" некорректен, потому что "до" и "за" подразумевают время и пространство, которых там нет.
По современным представлениям Вселенная может быть:
В любом случае она не расширяется "во что то внешнее".
На пальцах.
Представь точки нарисованные на резинке. Растягиваешь резинку - точки разъезжаются. Причем чем дальше точки друг от друга, тем быстрее они удаляются (если одна точка на расстоянии 1 см увеличила расстояние на 1 мм, то точка на расстоянии 10 см увеличила расстояние на 10 мм за то же время).
Вселенная - это резинка. Галактики - точки. Хаббл в 1929 году измерил что скорость разбегания галактик пропорциональна расстоянию до них. Это и есть главное доказательство расширения.
я тут недавно смотрел док фильм про это, там говорили что вселенная не просто расширяется а еще и ускоряется, из за темной энергии какой то... честно не все понял но выглядело убедительно
Огромное спасибо за развернутый ответ! С аналогией про шарик стало понятнее