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

Тропические болота нивелировали успехи арктических в поглощении углерода Тропические болота нивелировали успехи арктических в поглощении углерода

Почему снижается продуктивность болот, поглощающих углерод

N+1
Владимир Войнович Владимир Войнович

Владимир Войнович глазами Дмитрия Быкова

Дилетант
Конкурс страшных рассказов: «Чуткая», Марина Бутусова Конкурс страшных рассказов: «Чуткая», Марина Бутусова

Рассказ о загадочных ночных превращениях мужа и странностях семейной жизни

VOICE
Нобелевскую премию по литературе получила американская поэтесса Луиза Глик. Почему она? Объясняет литературный критик Анастасия Завозова Нобелевскую премию по литературе получила американская поэтесса Луиза Глик. Почему она? Объясняет литературный критик Анастасия Завозова

Чем примечательна поэзия Луизы Глик

Esquire
Иммунитет от хамства: как реагировать на грубость Иммунитет от хамства: как реагировать на грубость

Как защититься от хамства, не опускаясь до него?

Psychologies
«Пробросаешься» vs «Лучше быть одной, чем с кем попало»: какая стратегия лучше? «Пробросаешься» vs «Лучше быть одной, чем с кем попало»: какая стратегия лучше?

Изменить себя, чтобы встретить мужчину

Cosmopolitan
Плакать над фильмами здорово! Плакать над фильмами здорово!

Почему мы иногда не можем сдержать слез во время просмотра фильма

Psychologies
Hummer: только самые интересные факты о крутом военном джипе Hummer: только самые интересные факты о крутом военном джипе

Раньше Хаммер играл настоящими мышцами без грамма пластика

Популярная механика
Высокая температура повредила ДНК сперматоцитов Высокая температура повредила ДНК сперматоцитов

В нагретых сперматоцитах активно мобилизовались транспозоны Tc1/mariner

N+1
5 советов, которые помогут не выгореть в приложениях для знакомств 5 советов, которые помогут не выгореть в приложениях для знакомств

Почему мы не можем остановиться на ком-то одном и продолжаем искать?

Psychologies
Один в один Один в один

Ты будешь сильно удивлена, когда узнаешь, где именно были сделаны эти снимки

Лиза
Питаемся правильно: как выбрать блок питания для компьютера Питаемся правильно: как выбрать блок питания для компьютера

На какие параметры обратить внимание при выборе блока питания

CHIP
Правила жизни Никиты Михалкова Правила жизни Никиты Михалкова

Правила жизни режиссера и «бесогона» Никиты Михалкова

Esquire
Конструктивно, но обидно. Как справляться с критикой на работе Конструктивно, но обидно. Как справляться с критикой на работе

Как вести себя в ситуации, когда твою идею раскритиковали и не оценили

Forbes
Особый взгляд Особый взгляд

Интервью с тремя дебютантками «Кинотавра»

Vogue
8 развенчанных мифов о фильмах, в которые почему-то до сих пор верят 8 развенчанных мифов о фильмах, в которые почему-то до сих пор верят

Осторожно! Восемь разочарований внутри!

Maxim
Как научиться запоминать имена и зачем это нужно делать: главные правила Как научиться запоминать имена и зачем это нужно делать: главные правила

Советы для тех, кто с трудом запоминает имена

Playboy
Что такое читмил? Что такое читмил?

Как отступать от диеты, не рискуя набрать вес

Лиза
Валерий Тодоровский: «Школьником я и сам был пациентом в лаборатории гипноза» Валерий Тодоровский: «Школьником я и сам был пациентом в лаборатории гипноза»

Валерий Тодоровский рассказывает о своем новом фильме «Гипноз»

Grazia
«Перепридумать TikTok вряд ли получится»: что не так с сервисами YouTube и Facebook для создания коротких видео «Перепридумать TikTok вряд ли получится»: что не так с сервисами YouTube и Facebook для создания коротких видео

Смогут ли новые игроки откусить кусок «тиктоковского пирога»

Forbes
Как американцы обломком космической ракеты убили кубинскую корову Как американцы обломком космической ракеты убили кубинскую корову

Самая нелепая жертва холодной войны

Maxim
Размеры женской обуви: как правильно выбрать в магазине и при заказе онлайн Размеры женской обуви: как правильно выбрать в магазине и при заказе онлайн

Размер – один из важнейших, если не самый важный параметр при выборе обуви

Cosmopolitan
Кремний с нанопорами — материал с неисчерпаемыми возможностями Кремний с нанопорами — материал с неисчерпаемыми возможностями

Нанопористый кремний — перспективный материал для микроэлектроники и биомедицины

Наука и жизнь
Найти себя Найти себя

Как найти свое призвание и поменять жизнь после 50 лет

Добрые советы
5 самых крутых автомобилей из культовых фильмов 5 самых крутых автомобилей из культовых фильмов

Когда транспортное средство наравне с актерами становится суперзвездой

Популярная механика
Красный пояс: как семья Ротенбергов меняет российский спорт Красный пояс: как семья Ротенбергов меняет российский спорт

Широкий спектр спортивных интересов семьи Ротенбергов

Forbes
Три страшных башкирских рассказа про память Три страшных башкирских рассказа про память

Три талантливых писателя из Уфы и их страшные рассказы

Esquire
Как вырваться из френдзоны: 5 непростых уловок Как вырваться из френдзоны: 5 непростых уловок

Выход из френдзоны: «не верь», «не бойся», «не проси» и другие приемы

Maxim
Объяснить необъяснимое: кто подпадает под действие британского закона о неочевидных источниках благосостояния Объяснить необъяснимое: кто подпадает под действие британского закона о неочевидных источниках благосостояния

Как доказать британским властям юридическую чистоту источника денежных средств

Forbes
Художник фаюмского портрета состарил умершего мальчика Художник фаюмского портрета состарил умершего мальчика

Фаюмские портреты – часть погребального ритуала в Египте римского периода

N+1
Открыть в приложении