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

Палеогенетики уточили популяционную историю Таримской впадины Палеогенетики уточили популяционную историю Таримской впадины

Как ученые анализировали геномы древних людей из Таримской впадины

N+1
«Мы конкурируем с диваном»: директор Политеха Юлия Шахновская о борьбе с врагом любопытства, эзоповом языке и недопустимости очередей «Мы конкурируем с диваном»: директор Политеха Юлия Шахновская о борьбе с врагом любопытства, эзоповом языке и недопустимости очередей

Почему в России конкуренция между культурными институциями во многом иллюзорна?

Forbes
От злодея поневоле до иконы супергероики: как Супермен покорил мир кино От злодея поневоле до иконы супергероики: как Супермен покорил мир кино

Путь Супермена: со страниц комиксов на большой экран

Forbes
Плохое руководство, продажа компании и хип-хоп: с чем столкнулся гитарный бренд Fender за 70 лет работы Плохое руководство, продажа компании и хип-хоп: с чем столкнулся гитарный бренд Fender за 70 лет работы

Гитары Fender слышны на записях Боба Дилана и других известных музыкантов

VC.RU
Пища для глаз: что такое визуальный голод и как фотографии еды воздействуют на мозг Пища для глаз: что такое визуальный голод и как фотографии еды воздействуют на мозг

Как наш мозг реагирует на виртуальное питание

Forbes
No Diving No Diving

Александра Ревенко о роли современной московской ведьмы

OK!
Депрессия при беременности Депрессия при беременности

Эмоциональное состояние беременной женщины не отличается постоянством

9 месяцев
Кофе, вода из-под крана и еще 6 неожиданных причин для появления прыщей Кофе, вода из-под крана и еще 6 неожиданных причин для появления прыщей

Что вызывает прыщи на лице?

Cosmopolitan
«Любовь — это всегда про грусть. И секундное счастье» «Любовь — это всегда про грусть. И секундное счастье»

Рената Литвинова берет интервью у своей дочери Ульяны Добровской

OK!
Купание в Море Ясности: на Луне оказалось больше воды, чем думали Купание в Море Ясности: на Луне оказалось больше воды, чем думали

Означает ли вода на Луне, что лунные города стали ближе к реальности?

Forbes
Легкая медийная рябь. Зачем Евгении Васильевой звание почетного академика Легкая медийная рябь. Зачем Евгении Васильевой звание почетного академика

Кому и как в России вручаются звания почетного академика

СНОБ
Матти Фридман: Безродные шпионы Матти Фридман: Безродные шпионы

Отрывок из книги Матти Фридмана о создании разведывательной службы Израиля

СНОБ
Когда можно больше, чем нужно. Тест-драйв Mercedes GLE 400d Coupe Когда можно больше, чем нужно. Тест-драйв Mercedes GLE 400d Coupe

Mercedes GLE 400d Coupe соединяет в себе неповторимый дизайн и мощь

СНОБ
Сержант, обыщите меня! Макконахи, Духовны и еще 5 горячих детективов из сериалов Сержант, обыщите меня! Макконахи, Духовны и еще 5 горячих детективов из сериалов

Лучшие детективные сериалы с напряженным сюжетом и парнями в форме и костюмах

Cosmopolitan
Чем хороша новая стрижка Роберта Паттинсона для «Бэтмена» — и надо ли вам такую? Чем хороша новая стрижка Роберта Паттинсона для «Бэтмена» — и надо ли вам такую?

Секреты прически Роберта Паттинсона для тех, кто хочет ощутить себя Бэтменом

Esquire
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
5 эпохальных фотографий в истории освоения космоса 5 эпохальных фотографий в истории освоения космоса

Лучше один раз увидеть, чем сто раз проанализировать данные радиотелескопов

Maxim
«Сердце из стекла» — автобиография легендарной солистки группы Blondie Дебби Харри. Публикуем ее фрагмент «Сердце из стекла» — автобиография легендарной солистки группы Blondie Дебби Харри. Публикуем ее фрагмент

Отрывок из автобиографии Дебби Харри, в котором она узнает о смерти Уорхола

Esquire
Мария Куликова: Каждый получает ровно то, что заслуживает Мария Куликова: Каждый получает ровно то, что заслуживает

Интервью со звездой сериала «Склифосовский» Марией Куликовой

Добрые советы
История появления Белого Крыма История появления Белого Крыма

Как появился Белый Крым

СНОБ
Невероятная история, стоящая за мужским жилетом: экономика, политика и диско Невероятная история, стоящая за мужским жилетом: экономика, политика и диско

Мужской жилет на службе Его Величества!

Maxim
Как сложилась судьба наших ЭКС и почему нас это волнует? Рассуждает Алина Фаркаш Как сложилась судьба наших ЭКС и почему нас это волнует? Рассуждает Алина Фаркаш

Зачем девушки пишут своим бывшим

Cosmopolitan
Как правильно переезжать в новую квартиру: 17 полезных советов Как правильно переезжать в новую квартиру: 17 полезных советов

Что стоит сделать до того, как переедешь в новое место

Playboy
7 лучших фильмов на Хеллоуин 7 лучших фильмов на Хеллоуин

Если вам надоели все самые страшные хорроры, посмотрите эти фильмы

GQ
Протесты детских колясок: как британские женщины боролись за равные права в XX веке Протесты детских колясок: как британские женщины боролись за равные права в XX веке

История женского протеста в Великобритании

Forbes
Закрыв глаза Закрыв глаза

Новая российская парфюмерная марка Pure Sense — это проект про жажду жизни

Seasons of life
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
Времена года Времена года

Проект ландшафтного дизайна, созданный буквально в чистом поле

SALON-Interior
10 животных, способных на чудовищную жестокость 10 животных, способных на чудовищную жестокость

Некоторым животным свойственно проявлять жестокость по отношению к себе подобным

Популярная механика
«Особое мясо» Агустины Бастеррики: провокационная антиутопия о смертельном вирусе и каннибализме «Особое мясо» Агустины Бастеррики: провокационная антиутопия о смертельном вирусе и каннибализме

10 октября на русском языке выходит антиутопия Агустины Бастеррики «Особое мясо»

Forbes
Открыть в приложении