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

Буддийские и даосские храмы Китая оказались убежищами для вековых деревьев Буддийские и даосские храмы Китая оказались убежищами для вековых деревьев

На территории буддийских и даосских храмов Китая сохранились вековые деревья

N+1
Квадрат или круг? Как определить форму своего лица правильно — гид Квадрат или круг? Как определить форму своего лица правильно — гид

Как правильно соотнести реальную внешность с геометрическими терминами?

Cosmopolitan
Как визионерские идеи проникают в литературу Как визионерские идеи проникают в литературу

О том, кто такой визионер в нарративных искусствах

РБК
Сверхпроводимость добралась до комнатной температуры Сверхпроводимость добралась до комнатной температуры

Фаза высокого давления на основе сероводорода и метана оказалась сверхпроводящей

N+1
Бухенвальдская ведьма: история Ильзы Кох, одного из крупнейших монстров Холокоста Бухенвальдская ведьма: история Ильзы Кох, одного из крупнейших монстров Холокоста

Ильза Кох — одна из самых жестких представительниц гитлеровского режима

ТехИнсайдер
Ненадежный пересказчик Ненадежный пересказчик

Новый сериал Netflix — вольная экранизация повести Генри Джеймса «Поворот винта»

Weekend
Даосская система «пяти элементов»: как избавиться от осенней хандры Даосская система «пяти элементов»: как избавиться от осенней хандры

Как легко и быстро выйти из осенней хандры?

Psychologies
Непереводимость дистанции Непереводимость дистанции

Игорь Гулин о поэзии Луизы Глик

Weekend
Что такое троттлинг процессора и стоит ли его бояться? Что такое троттлинг процессора и стоит ли его бояться?

Если компьютер периодически отключается, возможно вы столкнулись с троттлингом

CHIP
5 порнофильмов, которые больше, чем порнофильмы 5 порнофильмов, которые больше, чем порнофильмы

Что снимал Энди Уорхол, хвалил Роджер Эберт и как порнография спасала леса

Weekend
Как придумать имя компании: 4 совета по неймингу от экспертов Как придумать имя компании: 4 совета по неймингу от экспертов

Как создать запоминающееся название для бренда

Playboy
Осенняя бессонница: что делать, чтобы быстро уснуть Осенняя бессонница: что делать, чтобы быстро уснуть

Осенью днем мы все время хотим спать, а ночью не можем заснуть

Cosmopolitan
План развития не по годам: как из оболтуса вырастить кандидата наук План развития не по годам: как из оболтуса вырастить кандидата наук

Как вырастить умного ребенка, который выпрашивает приставку на десяти языках

Maxim
10 фактов о Питере Джексоне 10 фактов о Питере Джексоне

Что интересного происходило в жизни повелителя хоббитов и дрессировщика драконов

Maxim
Ставка на прорабов: как сеть «Петрович» стала крупнейшим российским продавцом стройматериалов Ставка на прорабов: как сеть «Петрович» стала крупнейшим российским продавцом стройматериалов

На запуск «Петровича» потребовалось всего $2000

Forbes
Меньше игр, больше «развивашек»: 5 ошибок в воспитании дошкольника Меньше игр, больше «развивашек»: 5 ошибок в воспитании дошкольника

Как развивать ребенка, не пытаясь вырастить из него юного гения

Psychologies
Жидовствующие: ересь-призрак Жидовствующие: ересь-призрак

Мрачный закат независимости Новгорода

Weekend
Как отменить платную подписку на айфоне или айпаде Как отменить платную подписку на айфоне или айпаде

Случайно оплатили подписку, а теперь не знаете, как её отменить?

CHIP
Пауки-дейнопиды услышали жертв ногами Пауки-дейнопиды услышали жертв ногами

Эксперименты показали чувствительность этих членистоногих к широкому спектру

N+1
«У нее секс есть»: Талызина пояснила, как Брыльска стала звездой «Иронии судьбы» «У нее секс есть»: Талызина пояснила, как Брыльска стала звездой «Иронии судьбы»

Почему Эльдар Рязанов выбрал польскую актрису на главную роль?

Cosmopolitan
6 типов энергетических вампиров, которых нужно избегать (они тебя съедают) 6 типов энергетических вампиров, которых нужно избегать (они тебя съедают)

Такие люди опаснее вымышленных кровопийц

Playboy
MAXIM рецензирует белорусский хоррор «Спайс бойз» MAXIM рецензирует белорусский хоррор «Спайс бойз»

Сначала это «Горько, предубеждение и зомби», а потом кино делает поворот не туда

Maxim
Перманентное состояние Перманентное состояние

Задаем профессионалам все главные вопросы про татуаж и микроблейдинг

Glamour
Технический специалист Volvo: «Причина 94% аварий — человеческий фактор» Технический специалист Volvo: «Причина 94% аварий — человеческий фактор»

О чем должны помнить водители и особенно родители детей за рулем?

РБК
12 качеств по-настоящему классных людей 12 качеств по-настоящему классных людей

Многие из нас хотели бы стать «круче», но как это сделать?

Psychologies
Microsoft: сотрудники на удалёнке оказались неожиданно продуктивными, но их креативность пострадала Microsoft: сотрудники на удалёнке оказались неожиданно продуктивными, но их креативность пострадала

Удаленная работа может мешать развитию творческого мышления

Inc.
«Я постоянно тренирую терпение и чувство юмора». Чулпан Хаматова — о возрасте, роли Раисы Горбачевой и кризисе благотворительности «Я постоянно тренирую терпение и чувство юмора». Чулпан Хаматова — о возрасте, роли Раисы Горбачевой и кризисе благотворительности

Чулпан Хаматова о материнстве, отношении к возрасту и работе ее фонда

Forbes
Углеволокно нас связало Углеволокно нас связало

Как российские композитные технологии спасли самолет МС-21

N+1
8 волнующих фактов о канкане 8 волнующих фактов о канкане

Пляши — сегодня день рожденья у канкана!

Maxim
Не смотрит фильмы, в которых снималась, и ещё 9 фактов о Сальме Хайек Не смотрит фильмы, в которых снималась, и ещё 9 фактов о Сальме Хайек

За что миллионы людей во всём мире обожают Сальму Хайек?

Cosmopolitan
Открыть в приложении