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

Святая вода из Эфиопии вызвала семь случаев устойчивой холеры в Европе Святая вода из Эфиопии вызвала семь случаев устойчивой холеры в Европе

Вспышка холеры в Европе: во всем виновата святая вода из Эфиопии

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
Бытовая нумерология: почему мы одержимы числами и чем опасен подсчет шагов и лайков Бытовая нумерология: почему мы одержимы числами и чем опасен подсчет шагов и лайков

Чем опасен непрерывный мониторинг здоровья и продуктивности?

Forbes
Редактирование гена для чайников: как открытие Дженнифер Дудны и Эмманюэль Шарпантье изменило биологию и принесло им Нобелевскую премию Редактирование гена для чайников: как открытие Дженнифер Дудны и Эмманюэль Шарпантье изменило биологию и принесло им Нобелевскую премию

Нобелевскую премию получили ученые, открывшие систему редактирования генов

Forbes
Первая минута Первая минута

Как заставить начало разговора работать на результат

kiozk originals
Полоса удачи Полоса удачи

Что такое тейпирование и помогает ли оно подтянуть овал лица

Лиза
Пирамида стройности Пирамида стройности

Средиземноморская диета — самая сытная и безопасная

Худеем правильно
Лендок Лендок

Ринат Умяров — гений нетворкинга

Собака.ru
Subaru Forester — хищник средней полосы Subaru Forester — хищник средней полосы

Самый японский из всех кроссоверов

Maxim
Бизнесмен, коллекционер и адвокат — о своих хобби и увлечениях Бизнесмен, коллекционер и адвокат — о своих хобби и увлечениях

Коллекционирование и увлечения, которые становятся популярными в деловой среде

РБК
Татуировки каких иероглифов делают себе сами китайцы Татуировки каких иероглифов делают себе сами китайцы

Вопреки мифам, китайцы делают татуировки как и везде

Maxim
Как исправить ошибку 0xc0000007b при запуске программы Как исправить ошибку 0xc0000007b при запуске программы

Как убрать ошибку 0xc0000007b на Windows

CHIP
Под крышей дома твоего Под крышей дома твоего

Архитектор Наталия Мольбо оформила в Воронеже квартиру с мансардой

AD
Игорь Дуардович: Поэзия как этап взросления. Можно ли вырасти из стихов, как из пеленок, игрушек и субкультур Игорь Дуардович: Поэзия как этап взросления. Можно ли вырасти из стихов, как из пеленок, игрушек и субкультур

Почему, говоря о поэзии, мы так или иначе затрагиваем тему возраста?

СНОБ
Ана де Армас. Девушка Бонда с фигурой Монро Ана де Армас. Девушка Бонда с фигурой Монро

Сегодня Ана де Армас — одна из самых востребованных голливудских актрис

Караван историй
Приключения Электроника Приключения Электроника

Фабрика «цифровых сотрудников» позволяет людям не чувствовать себя роботами

Forbes
Навальные и Путин. Новое оружие в руках оппозиционера Навальные и Путин. Новое оружие в руках оппозиционера

В видеофильме явился живым и ироничным тот, кто был на грани жизни и смерти

СНОБ
Бизнесмены назвали 6 ошибок, которые никогда не совершают успешные люди Бизнесмены назвали 6 ошибок, которые никогда не совершают успешные люди

Учась на чужих провалах, можно добиться по-настоящему больших успехов

Playboy
Взгляд изнутри Взгляд изнутри

Зачем клиники красоты нанимают на работу эндокринологов и гастроэнтерологов

Vogue
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
Пицца, сгущенка и картофель фри: что на самом деле едят модели Пицца, сгущенка и картофель фри: что на самом деле едят модели

Модели делятся секретами стройной фигуры, которые не исключают любимых блюд

РБК
Почему потребность в безопасности важнее потребности в любви Почему потребность в безопасности важнее потребности в любви

Почему безопасность так важна для нас — особенно в личных отношениях

Psychologies
Моя земля! Моя земля!

Самые ценные советы в путешествиях всегда дают местные жители или завсегдатаи

Grazia
Снотворное помогло мужчине с травмой головного мозга снова ходить и говорить. Но ненадолго Снотворное помогло мужчине с травмой головного мозга снова ходить и говорить. Но ненадолго

Редкий случай, когда снотворное выводит из комы

N+1
Образ Германии в русском искусстве. Часть 2 Образ Германии в русском искусстве. Часть 2

Как в разные века Германия влияла на российскую культуру — продолжение

Культура.РФ
Тонкие нервные волокна не позволили людям с аутизмом ощутить тепло Тонкие нервные волокна не позволили людям с аутизмом ощутить тепло

Симптомы аутизма связаны с недостатком тонких нервных волокон под кожей

N+1
Ветра и тающие льды изменили цикл питательных элементов в Байкале Ветра и тающие льды изменили цикл питательных элементов в Байкале

Эти факторы способствовали интенсивному даунвеллингу в Байкале

N+1
Рак молочной железы: что нужно знать, чтобы не бояться Рак молочной железы: что нужно знать, чтобы не бояться

Рак молочной железы – одно из самых распространенных онкологических заболеваний

Cosmopolitan
Как простой студент совершил переворот в спорте и научил весь мир прыгать в высоту Как простой студент совершил переворот в спорте и научил весь мир прыгать в высоту

История изобретателя революционной техники прыжка

Maxim
Что читать: новый сборник Людмилы Улицкой «Бумажный театр» Что читать: новый сборник Людмилы Улицкой «Бумажный театр»

Фрагмент из новой книги Людмилы Улицкой о театре

Esquire
Открыть в приложении