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

Древнему жителю Китаю ампутировали ногу в наказание Древнему жителю Китаю ампутировали ногу в наказание

Ампутацию считают древнейшей хирургической операцией

N+1
Вадим Долгачев: Вадим Долгачев:

Вадим Долгачев — о бывшей жене Марине Голуб

Караван историй
Рекордное состоит из 55 букв: 10 самых длинных слов в русском языке Рекордное состоит из 55 букв: 10 самых длинных слов в русском языке

Громоздкие слова русского языка, которые состоят из более чем полусотни букв

ТехИнсайдер
Он не хочет жениться Он не хочет жениться

Как выйти замуж

9 месяцев
Чистота Чистота

Почему современная одержимость гигиеной может принести больше вреда, чем пользы

kiozk originals
Как справляться с эмоциями, когда хочется накричать Как справляться с эмоциями, когда хочется накричать

Одно из самых сложных испытаний родительства – научиться управлять гневом

Домашний Очаг
Из столицы в столицу: где правил Иван Грозный Из столицы в столицу: где правил Иван Грозный

Автомобильный маршрут от Москвы до города Александрова — столицы Ивана Грозного

Популярная механика
На беспорядок выше На беспорядок выше

О собрании Антуана де Гальбера и настоящем искусстве коллекционирования

Weekend
8 экранизаций Стивена Кинга, которые отличались от книг, и это пошло им на пользу 8 экранизаций Стивена Кинга, которые отличались от книг, и это пошло им на пользу

Тот случай, когда книга не обязательно лучше

Maxim
Приключения Электроника Приключения Электроника

Фабрика «цифровых сотрудников» позволяет людям не чувствовать себя роботами

Forbes
Китайская династия Китайская династия

Мария Брагинская оформила интерьер квартиры для ценителя китайского антиквариата

AD
Отрывок из книги Александра Кравцова «Найди ментора» Отрывок из книги Александра Кравцова «Найди ментора»

Для чего нужен ментор, где его найти и как выстроить правильное сотрудничество

СНОБ
Взгляд изнутри Взгляд изнутри

Зачем клиники красоты нанимают на работу эндокринологов и гастроэнтерологов

Vogue
Бесчувственное тело. Как жертва сексуального насилия сумела изменить калифорнийское законодательство Бесчувственное тело. Как жертва сексуального насилия сумела изменить калифорнийское законодательство

Книга жертвы насилия «Знай мое имя. Правдивая история», ставшую бестселлером

Forbes
Бумажный театр: непроза. Отрывок из книги Бумажный театр: непроза. Отрывок из книги

Фрагмент новой книги Людмилы Улицкой

СНОБ
9 странных вещей, в которых обвиняли евреев 9 странных вещей, в которых обвиняли евреев

Абсурдные претензии, которые предъявлялись евреям

Maxim
Архиважное Архиважное

Фотограф Федор Савинцев собрал для этого номера истории трех архитектурных семей

Seasons of life
Домашний антистресс: 5 вещей в помощь тем, кто любит комнатные растения Домашний антистресс: 5 вещей в помощь тем, кто любит комнатные растения

Полезные вещи для ухода за комнатными цветами

Esquire
10 главных книг о кино: выбор Esquire 10 главных книг о кино: выбор Esquire

Можно ли составить идеальную полку с книгами о кино?

Esquire
Маленькие помощники следователя: насекомые в судебной экспертизе Маленькие помощники следователя: насекомые в судебной экспертизе

По насекомым, найденным на трупе, можно определить многие подробности смерти

Популярная механика
OSA – битмейкер, музыкант и продюсер, чье имя вам точно нужно запомнить OSA – битмейкер, музыкант и продюсер, чье имя вам точно нужно запомнить

OSA - о работе с Saluki, деньгах, новом релизе Хаски и TikTok

GQ
Зачем в России учиться ходить под парусом Зачем в России учиться ходить под парусом

Яхтинг – отличный спорт и нагрузка для мозга одновременно

GQ
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
Сумасшедший бизнес: 15 моделей, которых называли «слишком полными» Сумасшедший бизнес: 15 моделей, которых называли «слишком полными»

Каждая из этих моделей столкнулась с обвинениями в излишнем весе и унижениями

Cosmopolitan
Двойное проникновение труда и капитала Двойное проникновение труда и капитала

Английском вариант истории порноиндустрии в мини-сериале «Трудовые будни»

Weekend
10 необычных BMW 10 необычных BMW

Десять редких «бумеров», которые никогда не появлялись на наших дорогах

Популярная механика
Курящий Санта, рекомендации врачей и средство для похудения: как рекламировали табак Lucky Strike в прошлом веке Курящий Санта, рекомендации врачей и средство для похудения: как рекламировали табак Lucky Strike в прошлом веке

Маркетинговый кейс из XX века: история позиционирования сигарет Lucky Strike

VC.RU
Проклятые экономики. Отрывок из книги Проклятые экономики. Отрывок из книги

Отрывок из книги Андрея Мовчана об экономических катастрофах

СНОБ
Вся правда о родительстве в смешных твитах Вся правда о родительстве в смешных твитах

Что помогает мамам и папам справляться со всеми тяготами родительства?

Psychologies
Как оставить офис и начать работать на себя: 7 шагов Как оставить офис и начать работать на себя: 7 шагов

Как начать собственное дело и пройти адаптацию к новой роли?

Psychologies
Открыть в приложении