Загадка расширения Вселенной

1. Почему скорость расширения может быть «сверхсветовой»?

В космологии нет ограничения скорости для самого пространства. Ограничение скорости света ( c;300 000  км/с) действует только на объекты, движущиеся внутри пространства.
Сам же вакуум (ткань пространства-времени) может расширяться с любой скоростью. В далеком прошлом (во время инфляции) и в далеком будущем (из-за темной энергии) галактики удаляются друг от друга быстрее скорости света. При этом они никуда «не летят» — просто между ними становится больше пространства.

Если бы Вселенная расширялась слишком быстро с самого начала, мы бы никогда не увидели свет далеких звезд или начала мира.

2. Тонкая настройка: Почему мы видим то, что видим?

То, что мы видим реликтовое излучение (то самое «начало мира»), означает, что в первые 380 000 лет Вселенная расширялась с одной скоростью, а потом скорость расширения начала вести себя особым образом.

Представьте бегуна (свет), который бежит к нам по растягивающейся резиновой дорожке (расширяющееся пространство).

· Если дорожку растягивают слишком быстро — бегун никогда не добежит (мы ничего не увидим).
· Если дорожку не растягивают вообще — бегун добежит мгновенно, и небо пылало бы ярким светом (Вселенная была бы совсем другой).

Наш случай уникален: Свет от Большого взрыва стартовал 13,8 млрд лет назад. Вначале дорожка расширялась настолько быстро, что свет почти «топтался на месте» и не мог достичь нас. Но затем, из-за гравитации материи, расширение замедлилось.

В этот момент свет «вырвался» и начал догонять нас. А потом (около 5-7 млрд лет назад) расширение снова начало ускоряться (темная энергия), но было уже поздно — свет уже преодолел большую часть пути и успел долететь.

3. Почему именно 13,8 миллиарда лет?

Цифра 13,8 млрд лет — это не «расстояние до края света», а время, которое свет был в пути.

Но здесь есть парадокс: если бы Вселенная не расширялась, свет прошел бы расстояние в 13,8 млрд световых лет. Но из-за того, что пространство за это время растянулось, те точки, откуда пришел свет, сейчас находятся от нас на расстоянии около 46 миллиардов световых лет.

Так почему мы видим свет именно оттуда, а не с более далекого расстояния?
Потому что существует Горизонт Частиц — граница, дальше которой свет просто еще не успел до нас долететь за все 13,8 млрд лет существования Вселенной.

Совпадение тут в том, что скорость расширения была именно такой, что «горизонт» (то, что мы видим) оказался больше, чем «возраст» (время), но не бесконечным.

4. А могло ли быть иначе?

Да, могло. И в других гипотетических вселенных было бы так, как вы описали:

1. Слишком быстрая инфляция: Если бы расширение после Большого взрыва не замедлилось, свет никогда бы не догнал нас. Вселенная была бы абсолютно черной и пустой для наблюдателя (кроме ближайших фотонов, но их почти нет).
2. Слишком медленное расширение: Вселенная схлопнулась бы обратно (Большое сжатие) до того, как успели бы сформироваться звезды и галактики.

Итог

То, что мы видим свет ранней Вселенной, связано с историей изменения скорости расширения.
В начале скорость была огромной, но затем гравитация затормозила мир, позволив свету добраться до нас. Сейчас темная энергия снова разгоняет галактики до сверхсветовых скоростей, но свет прошлого уже в пути или дошел.

Мы видим начало мира не вопреки расширению, а благодаря тому, что расширение на время замедлилось.