Закон Хаббла

Закон Хаббла-Леметра — фундаментальное соотношение космологии: скорость удаления галактики (v) прямо пропорциональна расстоянию до неё (d). Формула v = H₀ × d, где H₀ — постоянная Хаббла (~67-73 км/с/Мпк). Открыт Эдвином Хабблом в 1929 году, предсказан Жоржем Леметром в 1927 году из уравнений Эйнштейна.

Что означает формула

Формула v = H₀ × d описывает простую линейную зависимость. При H₀ = 70 км/с/Мпк: галактика на расстоянии 10 Мпк удаляется со скоростью 700 км/с; на 100 Мпк — 7 000 км/с; на 4 300 Мпк — 300 000 км/с (скорость света). Области за этой границей удаляются быстрее света — и свет оттуда никогда не достигнет Земли.

Важно понимать: галактики не «летят» через пространство. Расширяется само пространство между ними — как точки на надувающемся шарике удаляются друг от друга, хотя ни одна не движется по поверхности. Поэтому расширение быстрее света не нарушает теорию относительности — ограничение скорости касается движения через пространство, а не расширения самого пространства.

Вывод возраста Вселенной

Если галактики разлетаются, раньше они были ближе. «Перемотав» расширение назад, получаем момент, когда всё было сжато в одну точку — Большой взрыв. Время «перемотки»: t ≈ 1/H₀. При H₀ = 70 км/с/Мпк: t ≈ 14 миллиардов лет. Точное значение — 13.8 ± 0.02 млрд лет — учитывает, что расширение не было постоянным: сначала замедлялось (гравитация), затем ускорялось (тёмная энергия).

Линейность и её пределы

Закон Хаббла линеен (v ~ d) только для «близких» галактик (z < 0.1, до ~400 Мпк). На больших расстояниях нужна общая теория относительности: скорость зависит от красного смещения z нелинейно, а понятие «расстояние» становится неоднозначным (сопутствующее расстояние vs расстояние по яркости).

Для z = 1 (расстояние ~3 300 Мпк) наивная формула v = H₀ × d даёт скорость ~230 000 км/с — 77% скорости света. Но релятивистская формула даёт другое значение. Для z > 1.5 скорость «удаления» превышает скорость света — что физически корректно, поскольку расширяется пространство, а не материя движется сквозь него.

Леметр: забытый первооткрыватель

В 1927 году Жорж Леметр — бельгийский физик, католический священник и доктор MIT — опубликовал статью в «Annales de la Société Scientifique de Bruxelles». Он вывел расширение из уравнений общей теории относительности и оценил H₀ по данным Слайфера. Статья вышла на французском в малоизвестном журнале и осталась незамеченной.

Хаббл опубликовал свой результат в 1929 году в престижном американском журнале — на английском, с собственными данными. Слава досталась ему. Только в 2018 году Международный астрономический союз проголосовал за переименование в «закон Хаббла-Леметра», восстановив приоритет бельгийца.