Как луч света из далеких галактик позволяет нам оглянуться назад во времени?

Строго говоря, когда телескопы смотрят на луч света далеких галактик, они буквально не оглядываются назад во времени. Прошлого больше не существует, поэтому никто не может смотреть на него напрямую.

Вместо этого телескопы смотрят на современный образец луча света. Поскольку луч света проходил через почти пустой космический вакуум в течение миллионов лет, он оставался практически неизменным.

Следовательно, нынешний образец этого луча света такой же, как и образец, который он имел, когда он был впервые создан далекой галактикой миллионы лет назад. Глядя на текущее состояние луча света, мы можем сделать вывод, как галактика, создавшая свет, выглядела миллионы лет назад.

Это все равно, что сделать и распечатать фотографию своего ребенка в младенчестве, а затем посмотреть на фотографию десять лет спустя. Когда вы смотрите на распечатанную фотографию, вы образно «оглядываетесь назад во времени» и видите, как ваш ребенок выглядела в младенчестве.

Но вы не смотрите буквально в прошлое. Ваш ребенок больше не младенец и не существует как младенец ни в каком измерении или уголке вселенной. Скорее, вы смотрите на современный образец луча света, который создается отражением света комнаты от чернил на отпечатанной фотографии.

Но поскольку чернила на фотографии были специально организованы в узор, напоминающий вашего ребенка в младенчестве, и потому, что узор чернил не изменился за последние десять лет, нынешний луч света на фотографии имеет тот же рисунок, что и луч света, исходивший от вашего маленького ребенка десять лет назад.

Глядя на настоящий луч света, вы можете сделать вывод о том, как люди выглядели в прошлом. Но в этом заключении подразумеваются три предположения:

1. Камера точно уловила световой узор и преобразовала его в информационный узор. 2. Принтер точно передал этот узор информации на узор чернил на отпечатанной фотографии и 3 — фотография не изменилась с момента ее печати. Все эти предположения должны выполняться, чтобы световой узор, исходящий сейчас от фотографии, отображал внешний вид вашего ребенка десять лет назад.

Например, предположим, что капля кислоты на фотографии вызывает появление большой белой точки над головой вашего ребенка. Если бы вы буквально оглядывались назад во времени, глядя на фотографию, вы бы пришли к выводу, что десять лет назад над головой ребенка парил НЛО или шаровая молния.

Но вы, вероятно, достаточно умны, чтобы понять, что вы не буквально оглядываетесь назад во времени, а просто смотрите на световой узор настоящего времени, который уже не совсем точно отражает световой узор десять лет назад, когда вы сделали снимок.

Точно так же нынешние лучи света, попадающие в телескопы, которые направлены на далекие галактики, дают нам информацию только о прошлом, поскольку свет не изменился с годами. Более реалистично, луч света от далеких галактик может меняться по мере перемещения, но он должен меняться так, чтобы мы могли понять и вычесть что нужно, если мы хотим получить точное представление о прошлом.

Одно важное изменение, которое происходит со светом, движущимся через межгалактическое пространство, заключается в том, что свет смещается в красную сторону из-за расширения Вселенной. По мере того, как луч света распространяется через пространство, которое само расширяется, световая волна растягивается и в конечном итоге имеет компоненты с большей длиной волны.

Более длинные волны означают, что весь световой узор смещен в сторону красного цвета в видимом спектре. Следовательно, нынешний пучок света, попадающий в телескоп, не совсем соответствует внешнему виду далекой галактики, которая впервые создала свет миллионы лет назад; он краснее.

К счастью, теперь ученые понимают красное смещение и могут сдвинуть световой узор на соответствующую величину, чтобы получить точное представление о далекой галактике, когда она излучала свет.

Луч света от далеких галактик может беспрепятственно перемещаться в течение миллионов лет по двум причинам: 1. Далекие галактики находятся так далеко, что их свету просто требуются миллионы лет, чтобы пройти это расстояние по прямой, и 2. Вселенная в основном пуста, так что луч свет может проходить долгий путь, ничего не задевая.