Якщо Всесвіт безмежний і сповнена зірок і галактик, чому ми не бачимо їх всюди, куди б не подивилися? Іноді найпростіші питання мають під собою глибоке підставу. Що, якщо коли ми дивимося в нічне небо і бачимо там лише чорноту і зірки, яких набагато менше, ніж зірок у Всесвіті, то це тому, що ми люди і не можемо побачити більше? Чому нічне небо чорне і позбавлене світла?
Спочатку це може здатися нісенітницею. Звичайно, у нас є прозора атмосфера, що дозволяє нам вдивлятися в великі глибини космосу, коли Сонце знаходиться на протилежній стороні нашого світу. І наше розташування в галактиці означає, що лише частина Всесвіту прихована галактичним газом і пилом, які зазвичай блокують більшу частину світла в центральних регіонах Чумацького Шляху. Проте якби ми жили в дійсно нескінченного Всесвіту, якби порожнеча глибокого космосу тривала досить довго в будь-якому напрямку, то куди б ми не поглянули, ми всюди бачили б сяючі точки світла.
Найповніша фотографія видимого Всесвіту від Hubble (в кінці поста викладу посилання на зображення з високою роздільною здатністю).
Звичайно ж, ми можемо зазирнути в найглибші глибини порожнього простору, де немає ні зірок, ні галактик, які можна побачити неозброєним оком або за допомогою звичайних телескопів, можемо направити космічний телескоп Хаббла, щоб той вдивлявся в цю темряву годинами або навіть днями. І тоді ми виявляємо, що Всесвіт повний зірок і галактик. Світло зірок проходить мільйони, мільярди або навіть десятки мільярдів світлових років і досягає нашого кращого обладнання. Може знадобитися довгий час, щоб зловити досить фотонів на такій великій відстані, але з огляду на щонайменше 170 мільярдів галактик, присутніх в тій частині Всесвіту, яку ми мали можливість спостерігати, можна задуматися про те, що їх насправді нескінченне число.
У всякому разі ми бачимо явно не нескінченність. Ще в 1800 році Генріх Ольберс зрозумів, що якби Всесвіт була дійсно нескінченна - з нескінченним числом сяючих зірочок - то в кінцевому підсумку, куди б ви не подивилися, ваші очі потрапили б на поверхню зірки. Ви побачили б не ті галактики, що бачимо ми, які здебільшого порожнє місце; ви побачили б все їх зірки, а також зірки в галактиках за ними, і ще далі і далі. Подорожуючи через мільярди, трильйони, квадрильйонів світлових років, ви потрапляли б до зірки.
Це простий математичний факт: якщо взяти нескінченний простір з кінцевої, ненульовий щільністю #xAB; речовини # xBB; в ньому, то глянувши на будь-яке його місце (і в будь-якому напрямку), ви точно приходили б до цієї речовини через кінцеве відстань. Якщо допустити, що космос сповнений зірок - навіть якщо вони зріджені - але нескінченний і володіє однорідною щільністю, ви будете неминуче приходити до зірки, незалежно від напрямку.
Та ж математична теорема говорить вам, що в кінцевому підсумку зоряне світло з усіх боків прибуде до вашого місця, а також до всіх місць в просторі. Якби наш Всесвіт був такий - статичною, нескінченної, з вічно сяючими зірками - нічне небо завжди було б яскравим.
Що ж врятувало нас від усього цього? Вірте чи ні, але це Великий Вибух. Той факт, що Всесвіт не існувала завжди і що ми можемо спостерігати зірки і галактики лише на певній відстані - а значить, отримуємо обмежену кількість світла, тепла і енергії від них - пояснює, чому в нашому нічному небі так мало світла. Звичайно, по всьому Всесвіті розкидано колосальну кількість точок світла. Але їх кількість, яке ми бачимо, воно обмежене швидкістю світла і фізикою розширення Всесвіту. Десь там є величезна Всесвіт, купа зірок і галактик, яких ми не бачимо, але висвітлювати наше небо вони не можуть, оскільки з моменту Великого Вибуху пройшло не так багато часу, щоб їх світло нас досяг.
#xAB; Стривайте хвилинку, - помітите ви, - Великий Вибух говорить нам, що Всесвіт був гаряче і щільніше в минулому, а значить випромінювання від цього щільного та гарячого стану має сьогодні бути всюди, поширюватися в усіх напрямках # xBB ;. І матимете рацію: 13,8 мільярда років тому Всесвіт була настільки гарячою, що не могли утворитися нейтральні атоми, не кажучи вже про зірок і галактиках. Коли ці нейтральні атоми, нарешті, сформувалися, світло почало поширюватися по прямій лінії і повинен прибувати до наших очей зі всіх напрямків постійно, незалежно від того, що ми робимо.
І ми бачимо цей світ щоразу, коли включаємо старий телевізор, налаштований на мертвий канал. цей #xAB; сніг # xBB ;, чорно-білий шум, який ви бачите на екрані телевізора, надходить з усіх джерел: від радіопередач, Сонця, чорних дір і всіляких астрофізичних явищ. Близько 1% надходить від післясвітіння Великого Вибуху: космічного мікрохвильового фону. Якби ми могли бачити в мікрохвильовому і радіодіапазоні електромагнітного спектра - не тільки у видимому - ми помітили б, що нічне небо практично рівномірно по яскравості і чорних плям немає ніде.
Саме комбінація двох фактів:
-що Всесвіт існував кінцевий час;
-і що ми бачимо тільки світло видимої частини спектра
відповідає за темряву нічного неба. Насправді, єдина причина того, що ми добре пристосувалися бачити світло, полягає в тому, що світло нашого сонця лежить в діапазоні тисяч градусів Кельвіна, тому ми бачимо все, від чого він відбивається. В якомусь сенсі наші обмежені органи чуття змусили нас досліджувати Всесвіт.
В кінці як і обіцяв найповніша фотографія видимого Всесвіту від Hubble в дозволі: