Отрывок из сборника статей об астрофизике от Валерия Рубакова

N+1Культура

«Астрофизика. Троицкий вариант»

Книга «Астрофизика. Троицкий вариант» (издательство «АСТ») — это сборник статей, ранее опубликованных в научно-популярном издании «Троицкий вариант — наука». Специально для этой книги астрофизик, ведущий научный сотрудник Института ядерных исследований РАН Борис Штерн и физик-теоретик, академик РАН Валерий Рубаков, снабдили материалы послесловиями и комментариями, а также написали несколько новых статей. Обходясь без сложных формул и поясняя терминологию, ученые рассказывают обо всем, что сегодня занимает людей, которые изучают и интересуются космосом: открытие бозона Хиггса, становление «прецизионной космологии», экзопланеты, космологическая инфляция и многое другое. N + 1 предлагает своим читателям ознакомиться с отрывком, посвященным изучению расширения Вселенной и теории инфляционной стадии ее эволюции, а также темной материи, которая играет в этом процессе важную роль.

Немного истории

 

То, что в нашей Вселенной «что-то не так», стало ясно космологам уже к началу 1990-х годов. Для пояснения полезно напомнить о законе расширения Вселенной. Удаленные друг от друга галактики разбегаются, причем, чем дальше галактика, тем быстрее она удаляется от нас. Количественно темп расширения характеризуется параметром Хаббла. К началу 1990-х значение параметра Хаббла в современной Вселенной было довольно хорошо измерено: темп расширения Вселенной сегодня таков, что галактики, удаленные от Земли на расстояние 1 млрд световых лет, убегают от нас со скоростью 24 тыс. км/с.

Отметим, что параметр Хаббла зависит от времени: в далеком прошлом Вселенная расширялась гораздо быстрее, чем сейчас, и, соответственно, параметр Хаббла был гораздо больше.

В современной теории гравитации — общей теории относительности — параметр Хаббла однозначно связан с двумя другими характеристиками Вселенной: во-первых, с суммарной плотностью энергии всех форм материи, вакуума и т.д, во-вторых, с кривизной трехмерного пространства. Наше трехмерное пространство, вообще говоря, не обязано быть евклидовым; его геометрия может, например, быть аналогична геометрии сферы; сумма углов треугольника может не равняться 180°. В таком случае «упругость» пространства с точки зрения расширения Вселенной играет ту же роль, что и плотность энергии.

К началу 1990-х годов с неплохой точностью была оценена и плотность энергии «нормальной» материи в современной Вселенной. «Нормальная» она в том смысле, что испытывает такие же гравитационные взаимодействия, что и обычное вещество. Дело, впрочем, осложнилось тем, что большая часть «нормальной» материи — это так называемая темная материя. Темная материя, по-видимому, состоит из новых, не открытых пока в земных экспериментах элементарных частиц, чрезвычайно слабо взаимодействующих с веществом (слабее нейтрино!), но на равных испытывающих гравитационное взаимодействие. Именно по эффекту гравитационного притяжения она и была обнаружена. Более того, измерения гравитационных сил в скоплениях галактик позволили определить массу темной материи в них, а в конечном итоге — в целом во Вселенной. таким образом и была найдена полная плотность энергии «нормальной» материи (для нее справедлива знаменитая формула Е = mс2).

И что же оказалось? Выяснилось, что «нормальной» материи явно не хватает для объяснения измеренного темпа расширения Вселенной. Причем сильно не хватает: «недостача» составляла около 2/3 (по современным оценкам — около 70%). Возможных объяснений этому факту было два: либо трехмерное пространство искривлено, и недостающий вклад в параметр Хаббла связан с его «упругостью», либо во Вселенной присутствует новая форма энергии, которую впоследствии и стали называть «темной энергией».

С теоретической точки зрения обе эти возможности — и неевклидовость пространства, и темная энергия — выглядели крайне неправдоподобными.

Начнем с кривизны трехмерного пространства. В процессе расширения Вселенной пространство разглаживается, его кривизна уменьшается. Если кривизна отличается от нуля сейчас, то в прошлом она была больше, чем сегодня. Однако плотность энергии (массы) материи убывает при расширении Вселенной еще быстрее. Это означает, что в прошлом относительный вклад кривизны в параметр Хаббла был очень мал, а главным — с большим запасом — был вклад материи. Для того чтобы сегодня расширение Вселенной на 70% обеспечивалось кривизной, необходимо «подогнать» значение радиуса кривизны пространства в прошлом с фантастической точностью — через секунду после Большого взрыва он должен был быть равен миллиарду радиусов наблюдаемой тогда части Вселенной, не больше и не меньше! Без такой подгонки кривизна сегодня была бы либо на много порядков больше, либо на много порядков меньше, чем необходимо для объяснения наблюдений.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Воздушные винты помогли ходячему роботу сохранить равновесие во время бега Воздушные винты помогли ходячему роботу сохранить равновесие во время бега

Робот KOU-III не может летать — он использует винты для равновесия

N+1
Монохром, клетчатые пиджаки и цветные носки: как Эндрю Скотт одевается на выход Монохром, клетчатые пиджаки и цветные носки: как Эндрю Скотт одевается на выход

Главные составляющие стиля Эндрю Скотта

Esquire
«Наука о чужих. Как ученые объясняют возможность жизни на других планетах» «Наука о чужих. Как ученые объясняют возможность жизни на других планетах»

Как инопланетян начали искать с помощью радиотелескопов

N+1
Советы дальнобойфренду: 9 правил отношений на расстоянии Советы дальнобойфренду: 9 правил отношений на расстоянии

Статья о том, как сохранить и даже улучшить отношения, соблюдая дистанцию

Maxim
6 мифов о сексе, которые подрывают отношения 6 мифов о сексе, которые подрывают отношения

Самые популярные мифы, касающиеся секса

Psychologies
Правила жизни Сигурни Уивер Правила жизни Сигурни Уивер

Правила жизни актрисы Сигурни Уивер

Esquire
Большие маленькие деньги Большие маленькие деньги

Татьяна Алешичева о быте и нравах Верхнего Ист-Сайда в сериале Дэвида Келли

Weekend
10 необычных Lamborghini 10 необычных Lamborghini

Марка Lamborghini породила целый ряд очень необычных концептов

Популярная механика
Бычки вымели хвостами сперму конкурентов из гнезд Бычки вымели хвостами сперму конкурентов из гнезд

Это первый пример удаления спермы соперников у видов с внешним оплодотворением

N+1
Скримеры, edutainment и секс в бункере: как делают квесты в России Скримеры, edutainment и секс в бункере: как делают квесты в России

Как «Клаустрофобия» погружает человека в другую реальность?

СНОБ
«Ты что, издеваешься надо мной?» «Ты что, издеваешься надо мной?»

Отрывок из книги воспоминаний Деми Мур «Наизнанку»

Glamour
Юрский период Юрский период

Актер Юрий Колокольников рассказал, как приближается к 40-летнему юбилею

Esquire
Данила Козловский: «Если ты снимаешь хорошие фильмы, кино — дело прибыльное» Данила Козловский: «Если ты снимаешь хорошие фильмы, кино — дело прибыльное»

Данила Козловский рассказал о подготовке своего нового фильма

Forbes
Ученые построили веревочные мосты для самых редких гиббонов Ученые построили веревочные мосты для самых редких гиббонов

Конструкция помогла хайнаньским гиббонам справиться с последствиями тайфуна

N+1
Утепляемся! Утепляемся!

Что обязательно должно быть в доме, чтобы в нем было комфортно в холодный сезон

Лиза
Почему у тебя сохнет ночью во рту? 5 основных причин и способы решения проблемы Почему у тебя сохнет ночью во рту? 5 основных причин и способы решения проблемы

Опять внутри Сахара?

Playboy
«Важно, сколько у вас энергии и решимости». Богатейшие self-made женщины Америки — о том, как запустить бизнес после 40 лет «Важно, сколько у вас энергии и решимости». Богатейшие self-made женщины Америки — о том, как запустить бизнес после 40 лет

Истории четырех женщин, которые вошли в новый рейтинг Forbes self-made женщин

Forbes
Александр Поломодов: Как инвестировать в цифровой маркетинг и работать с данными Александр Поломодов: Как инвестировать в цифровой маркетинг и работать с данными

Какую роль играет руководитель в сфере маркетинга

СНОБ
Отрывок из книги Сергея Шойгу «Про вчера» Отрывок из книги Сергея Шойгу «Про вчера»

Отрывок из книги министра обороны, посвященный строительству завода

СНОБ
Украсть «финское чудо»: почему скандинавские школьники не боятся ошибиться и рассердить учителя Украсть «финское чудо»: почему скандинавские школьники не боятся ошибиться и рассердить учителя

Финские школы стали феноменом, который изучают на международном уровне

Forbes
Тамара Гвердцители: Тамара Гвердцители:

Большое интервью с Тамарой Гвердцители

Караван историй
Жуки-навозники: 70 миллионов лет эволюции Жуки-навозники: 70 миллионов лет эволюции

Деятельность жуков-навозников имеет воистину планетарное значение

Наука и жизнь
Достучались до небес Достучались до небес

Публикации «Огонька» об уничтожении уникального сорта пшеницы дали плоды

Огонёк
Николай Губенко. На скоростях Николай Губенко. На скоростях

Друзья и коллеги вспоминают Николая Губенко

Караван историй
«Не все в этой жизни про деньги»: банкир Татьяна Орлова — о продаже семейного дела после смерти отца, рисках акционера и борьбе с мужчинами «Не все в этой жизни про деньги»: банкир Татьяна Орлова — о продаже семейного дела после смерти отца, рисках акционера и борьбе с мужчинами

Почему Татьяне Орловой пришлось продать семейный бизнес после смерти отца

Forbes
Во имя будущего Во имя будущего

Российские селебрити — в проекте, посвященном правам животных

OK!
Преступные мысли: почему мы думаем о плохом и что с этим делать Преступные мысли: почему мы думаем о плохом и что с этим делать

Каждую из нас порой посещают ужасные мысли: почему это происходит и норма ли это

Cosmopolitan
Крестная мать Крестная мать

Татьяна Алешичева о бандитской Америке в четвертом сезоне «Фарго»

Weekend
Таяние ледников Аляски может изменить течения в Тихом океане Таяние ледников Аляски может изменить течения в Тихом океане

Изменение течений Тихого океана приведет к катастрофическому изменению климата

Популярная механика
Правила жизни Кэрри Фишер Правила жизни Кэрри Фишер

Правила жизни актрисы Кэрри Фишер

Esquire
Открыть в приложении