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

Ген ожирения объединил людей с собаками Ген ожирения объединил людей с собаками

Ученые выявили у собак ген, связанный с развитием ожирения

N+1
Рецензия: «Суд над чикагской семеркой» Аарона Соркина как инъекция идеализма Рецензия: «Суд над чикагской семеркой» Аарона Соркина как инъекция идеализма

«Суд над чикагской семеркой» — самые цивилизованные предвыборные дебаты

Esquire
Какой он будет, постапокалипсис? Пять художников с позитивным прогнозом на «непрекрасное далеко» Какой он будет, постапокалипсис? Пять художников с позитивным прогнозом на «непрекрасное далеко»

О пяти авторах, которые попытались предопределить будущее

СНОБ
Как строят дороги: асфальтовый сэндвич против российской реальности Как строят дороги: асфальтовый сэндвич против российской реальности

Как использование новых технологий укладки асфальта влияет на качество дорог

Популярная механика
Психология стресса Психология стресса

Нашумевшее руководство по борьбе со стрессом и связанными с ним болезнями

kiozk originals
«Моя Шарлотта – это катастрофа»: принц Уильям рассказал о детях от Кейт Миддлтон «Моя Шарлотта – это катастрофа»: принц Уильям рассказал о детях от Кейт Миддлтон

Принц Уильям рассказал о своей семье, отношении к природе и экологии

Cosmopolitan
Все фильмы Никиты Михалкова от худшего к лучшему Все фильмы Никиты Михалкова от худшего к лучшему

Дряхлые старики и ветераны утверждают, что когда-то Никита Михалков был хорош!

Maxim
Тренировки, правильное питание, медитации и красота: что нужно мозгу Тренировки, правильное питание, медитации и красота: что нужно мозгу

Как на мозг влияют практики медитации, а также фастфуд, печенье и круассаны

РБК
«Культ Ким Мандок». Как сирота смогла накормить остров для ссыльных и основать торговую компанию в Корее «Культ Ким Мандок». Как сирота смогла накормить остров для ссыльных и основать торговую компанию в Корее

Ким Мандок прошла непростой путь, став самой богатой женщиной периода Чосон

Forbes
Всему свое место Всему свое место

Как организовать пространство маленькой прихожей

Добрые советы
Физики измерили нутацию спина в ферромагнетиках Физики измерили нутацию спина в ферромагнетиках

Это поможет создать более быстрые и эффективные методы записи информации

N+1
Десять самых удивительных «капсул времени», которые когда-либо были найдены Десять самых удивительных «капсул времени», которые когда-либо были найдены

Топ-10 уникальных сокровищ из прошлого, которые находили в ХХ веке

Maxim
Саундтреки к фильмам Тарантино: от худшего к лучшему Саундтреки к фильмам Тарантино: от худшего к лучшему

Отличительная черта фильмов Тарантино — саундтреки

Maxim
Антидепрессанты: да или нет? Антидепрессанты: да или нет?

Разбираем в деталях главное «оружие» против депрессии

Cosmopolitan
Самые татуированные люди, которые смогли найти нормальную работу (фото) Самые татуированные люди, которые смогли найти нормальную работу (фото)

Забей на предрассудки, тебя возьмут на нормальную работу даже с татуировками!

Maxim
Глеб Глинка: «С Лизой уже через неделю знали, что проживем вместе всю жизнь» Глеб Глинка: «С Лизой уже через неделю знали, что проживем вместе всю жизнь»

Если счастье длится так долго, к нему привыкаешь. Его не замечаешь

Караван историй
No Diving No Diving

Александра Ревенко о роли современной московской ведьмы

OK!
10 необычных BMW 10 необычных BMW

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

Популярная механика
Что стиль одежды может рассказать о здоровье? Что стиль одежды может рассказать о здоровье?

Одежда и способ подачи себя могут многое рассказать о нашем физическом состоянии

Psychologies
Это наша история Это наша история

Некоторые люди несут в себе память о травмах своих предков

Psychologies
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
Уловки интернет-магазинов: как перестать на них попадаться? Уловки интернет-магазинов: как перестать на них попадаться?

Плохая новость: за нами следят, но не Большой брат, а интернет-магазины

Psychologies
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
Правила жизни Сигурни Уивер Правила жизни Сигурни Уивер

Правила жизни актрисы Сигурни Уивер

Esquire
Мягко говоря Мягко говоря

Безгендерная коллаборация Moncler с ирландцем Джонатаном Андерсоном

Vogue
Гриль-вечеринка на уровне: шеф-повар поделился секретами приготовления мяса и овощей на огне Гриль-вечеринка на уровне: шеф-повар поделился секретами приготовления мяса и овощей на огне

Поиграй с огнем и поймай лето за хвост!

Playboy
Стержни, спринклер, контейнмент: как устроена система безопасности АЭС Стержни, спринклер, контейнмент: как устроена система безопасности АЭС

Развиваем мифы о вреде атомной энергетики

Популярная механика
Венера в зените Венера в зените

Лучшие способы улучшить или попросту вернуть ощущения от секса

Vogue
Когда женщины стали учиться в российских университетах наравне с мужчинами? Когда женщины стали учиться в российских университетах наравне с мужчинами?

Когда в России высшее образование стало доступно женщинам

Культура.РФ
«Ты что, издеваешься надо мной?» «Ты что, издеваешься надо мной?»

Отрывок из книги воспоминаний Деми Мур «Наизнанку»

Glamour
Открыть в приложении