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

Чернохвостые оленихи унаследовали миграционные маршруты матерей Чернохвостые оленихи унаследовали миграционные маршруты матерей

Как самки оленей учатся мигрировать у собственных матерей

N+1
Правило №58. Вам доступны обновления. Загрузить сейчас? Правило №58. Вам доступны обновления. Загрузить сейчас?

Коуч Алексей Ситников объясняет, как сделать апгрейд своей личности

Tatler
«Когда-нибудь, возможно»: как потеря близкого человека меняет отношения в семье «Когда-нибудь, возможно»: как потеря близкого человека меняет отношения в семье

Отрывок из книги «Когда-нибудь, возможно» — как говорить о потере близкого

Forbes
Прокладки и тампоны в прошлом? Насколько менструальные чаши и трусы безопасны Прокладки и тампоны в прошлом? Насколько менструальные чаши и трусы безопасны

Какое средство женской гигиены считается самым безопасным

Cosmopolitan
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
«Триумф Моргенштерна»: как независимые артисты окончательно вытеснили музыкальные лейблы в России «Триумф Моргенштерна»: как независимые артисты окончательно вытеснили музыкальные лейблы в России

Почему на смену идеальной инфраструктуры лейблов пришли независимые артисты

Forbes
О чем расскажет имя на вашей визитке? О чем расскажет имя на вашей визитке?

По имени встречают, а по уму провожают

Psychologies
Чашка настроения: чайные церемонии Востока и Запада Чашка настроения: чайные церемонии Востока и Запада

Что может быть лучше в холодный сезон, чем чашечка свежезаваренного чая?

Psychologies
Не та культура: 37% женщин уходят из IT из-за атмосферы в компании Не та культура: 37% женщин уходят из IT из-за атмосферы в компании

Как удержать женщин в IT, несмотря на отсутствие инклюзивной среды?

Forbes
10 необычных Citroën 10 необычных Citroën

Citroën всегда славилась революционными дизайнерскими решениями

Популярная механика
Крестная мать Крестная мать

Татьяна Алешичева о бандитской Америке в четвертом сезоне «Фарго»

Weekend
В свободном плавании В свободном плавании

Елена Лядова о том, чем она живет здесь и сейчас

Glamour
Особый взгляд Особый взгляд

Интервью с тремя дебютантками «Кинотавра»

Vogue
Успеть за 15 секунд Успеть за 15 секунд

Людям надоело притворяться – в TikTok они остаются собой

Популярная механика
В Новгороде нашли берестяную грамоту с вопросом о военном походе В Новгороде нашли берестяную грамоту с вопросом о военном походе

Уникальная берестяная грамота о военных операциях

N+1
Как осветлить волосы в домашних условиях быстро и безопасно Как осветлить волосы в домашних условиях быстро и безопасно

Полный гид по всем способам осветления волос!

Cosmopolitan
«Мы прячем свои солнечные стороны» «Мы прячем свои солнечные стороны»

Стоит ли погружаться в бессознательное? Какие тайны оно скрывает?

Psychologies
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
Механическая деформация превратит алмаз из диэлектрика в полупроводник и обратно Механическая деформация превратит алмаз из диэлектрика в полупроводник и обратно

Зависимость ширины запрещенной зоны алмаза от механического напряжения

N+1
Почему самолеты стреляют прямо через пропеллер и не падают Почему самолеты стреляют прямо через пропеллер и не падают

Отвечаем на вопрос, который возникает в голове после пересмотра «Пёрл-Харбора»

Maxim
Как перестать выживать в кризис и начать, наконец, жить Как перестать выживать в кризис и начать, наконец, жить

Как перестать сжиматься от тревоги в сложные времена?

Cosmopolitan
Источники питания Источники питания

Лучшие локации для отдыха и лечения на курортах Кавказских Минеральных Вод

Добрые советы
Древнейшее ископаемое перо вновь приписали археоптериксу Древнейшее ископаемое перо вновь приписали археоптериксу

Древнейшее ископаемое перо все-таки принадлежало археоптериксу

N+1
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
Бар Рафаэли, модель Бар Рафаэли, модель

Известная израильская модель, за внешностью которой скрываются повороты судьбы

Худеем правильно
«Аудиалов», «визуалов» и «кинестетиков» не бывает «Аудиалов», «визуалов» и «кинестетиков» не бывает

Ученые развенчивают популярные мифы о мозге и обучении, в которые мы верим

Psychologies
«Наступило время «еаптек»: владелец «Р-Фарм» Алексей Репик о сделке со «Сбером», маркировке лекарств и будущем интернет-аптек «Наступило время «еаптек»: владелец «Р-Фарм» Алексей Репик о сделке со «Сбером», маркировке лекарств и будущем интернет-аптек

Зачем Алексей Репик вместе со «Сбером» купил крупнейшую интернет-аптеку России

Forbes
Мечта о роли в экранизации Булгакова и еще 9 фактов из жизни Владимира Машкова Мечта о роли в экранизации Булгакова и еще 9 фактов из жизни Владимира Машкова

Владимир Машков — абсолютный любимец российских зрителей

Cosmopolitan
Белое золото пустыни Белое золото пустыни

Места добычи лития — главного элемента аккумуляторов — поражает белая смерть

GQ
Не жизнь, а кино Не жизнь, а кино

Наладить отношения с партнером поможет искусство!

Лиза
Открыть в приложении