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

Косатки снова начали носить на голове мертвых лососей Косатки снова начали носить на голове мертвых лососей

Зоологам так и не удалось выяснить, зачем косатки носят лососей на голове

N+1
Алла Демидова. Я никогда не шла против судьбы Алла Демидова. Я никогда не шла против судьбы

Алла Демидова рассказывает о своей актерской судьбе

Караван историй
Михаил Левантовский: «Невидимый Саратов». Дебютный роман Михаил Левантовский: «Невидимый Саратов». Дебютный роман

Остроумный дебютный роман поэта Михаила Левантовского о волшебном превращении

СНОБ
Милые родители, открыться не хотите ли? Милые родители, открыться не хотите ли?

К чему приводит нас искусство оберегать чужие тайны?

Psychologies
«Засветиться» в инфополе и почаще выходить из дома: как быстро завести знакомства в новой профессии «Засветиться» в инфополе и почаще выходить из дома: как быстро завести знакомства в новой профессии

Как создать полезные связи в условиях ограниченной очной коммуникации?

Inc.
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
Анастасия Меньшикова. Своя дорога Анастасия Меньшикова. Своя дорога

История жизни жены Олега Меньшикова

Караван историй
Как съездить вместе в «Икею» и не расстаться Как съездить вместе в «Икею» и не расстаться

Собираешься со своей девушкой в IKEA? Сначала изучи эти правила

Maxim
Депрессия при беременности Депрессия при беременности

Эмоциональное состояние беременной женщины не отличается постоянством

9 месяцев
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
Как парижский морг в XIX веке привлекал сотни тысяч зевак Как парижский морг в XIX веке привлекал сотни тысяч зевак

Некоторые приходили целыми семьями по выходным

Maxim
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
О питании зимой О питании зимой

Для поддержания себя в холодное время года особенно важно питание

Yoga Journal
В окрестностях Антарктиды нашли глубоководный микропластик В окрестностях Антарктиды нашли глубоководный микропластик

Эти показатели сопоставимы с загрязнением канадской реки Святого Лаврентия

N+1
Создан прибор, контролирующий диабет 2 типа Создан прибор, контролирующий диабет 2 типа

Каким образом «пульт дистанционного управления» помогает контролировать диабет

Популярная механика
Осенний блюз Осенний блюз

Михаил Жванецкий о страницах жизни и записных книжках для мыслей

Огонёк
Генеральный директор «Гранд Отеля Европа» — о женщинах в индустрии Генеральный директор «Гранд Отеля Европа» — о женщинах в индустрии

Впервые за историю петербургского «Гранд Отеля Европа» у его руля встала женщина

РБК
Под «Моной Лизой» обнаружили набросок дырочками Под «Моной Лизой» обнаружили набросок дырочками

Об этом свидетельствуют опорные точки на руках и лбу Джоконды

N+1
«У нее секс есть»: Талызина пояснила, как Брыльска стала звездой «Иронии судьбы» «У нее секс есть»: Талызина пояснила, как Брыльска стала звездой «Иронии судьбы»

Почему Эльдар Рязанов выбрал польскую актрису на главную роль?

Cosmopolitan
Валя Карнавал Валя Карнавал

Тиктокерша Валя Карнавал о том, чего никогда не будет в ее видосах

ЖАРА Magazine
Европейский протей оказался устойчив к смертельному грибку Европейский протей оказался устойчив к смертельному грибку

От смертельного грибка, который убивает саламандр, протеев защищает их слизь

N+1
«В постели с абьюзером»: прививка от деструктивных отношений «В постели с абьюзером»: прививка от деструктивных отношений

Отрывок из книги Тани Танк об отношениях с абьюзером

Psychologies
Как заснуть за 2 минуты в любой ситуации — метод американских военных пилотов Как заснуть за 2 минуты в любой ситуации — метод американских военных пилотов

Метод, который позволяет «отключиться» всего за 2 минуты

Inc.
Как конфликт в крупнейшем автоперевозчике России привел топ-менеджера банка «Траст» Михаила Хабарова в СИЗО Как конфликт в крупнейшем автоперевозчике России привел топ-менеджера банка «Траст» Михаила Хабарова в СИЗО

История конфликта в крупнейшем грузовом перевозчике России

Forbes
На таком поводке, что нельзя дышать На таком поводке, что нельзя дышать

Распознать абьюз и выйти из круга насилия

Psychologies
Заветный термояд: новая эра атомной энергетики Заветный термояд: новая эра атомной энергетики

Как Россия помогает строить крупнейший термоядерный реактор в мире

Популярная механика
Как молоды мы будем Как молоды мы будем

Какие антивозрасные пластические операции существуют и какую лучше выбрать вам?

Добрые советы
Как правильно делать планку: все способы и подробные инструкции Как правильно делать планку: все способы и подробные инструкции

Стоя в планке каждый день по паре минут, вы быстро похудеете и подкачаетесь

Cosmopolitan
10 безумных японских изобретений 10 безумных японских изобретений

Чиндогу — полезные, но нелепые японские изобретения

Популярная механика
Как богатые снова плачут. «Отыграть назад» — сериал с Николь Кидман и Хью Грантом от автора «Большой маленькой лжи» Как богатые снова плачут. «Отыграть назад» — сериал с Николь Кидман и Хью Грантом от автора «Большой маленькой лжи»

О достоинствах и недостатках нового сериала HBO «Отыграть назад»

Forbes
Открыть в приложении