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

Третий межзвездный объект оказался слабоактивной кометой Третий межзвездный объект оказался слабоактивной кометой

Астрономы подтвердили обнаружение третьего межзвездного объекта

N+1
Жидовствующие: ересь-призрак Жидовствующие: ересь-призрак

Мрачный закат независимости Новгорода

Weekend
«Кухня Древнего мира» «Кухня Древнего мира»

О сырах, которые в Древнем Риме считались скромной пищей

N+1
Почему Microsoft избежала антимонопольных разбирательств, а Google, Apple, Amazon и Facebook — нет Почему Microsoft избежала антимонопольных разбирательств, а Google, Apple, Amazon и Facebook — нет

Microsoft научилась работать с властями после проигранного дела в начале 2000-х

VC.RU
Возможно, у вас уже все есть: разбор гардероба в 4 простых правилах Возможно, у вас уже все есть: разбор гардероба в 4 простых правилах

Почему бы не заняться разбором гардероба прямо сейчас?

Правила жизни
Почему трудным детям не хватает поддержки старших Почему трудным детям не хватает поддержки старших

Порой трудным детям так не хватает поддержки старших

СНОБ
10 необычных BMW 10 необычных BMW

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

Популярная механика
Почему стыд делает нас изгоями, а совесть — объединяет Почему стыд делает нас изгоями, а совесть — объединяет

Почему культура стыда разрушительно действует на личность?

Psychologies
Одна вокруг света. Как построить дорогу в Камбодже, встретить саперов и избежать мин времен гражданской войны Одна вокруг света. Как построить дорогу в Камбодже, встретить саперов и избежать мин времен гражданской войны

92-я серия о кругосветном путешествии москвички Ирины Сидоренко и собаки Греты

Forbes
Алена Михайлова: эффектные фото актрисы с внеземной внешностью из сериала «Чики» Алена Михайлова: эффектные фото актрисы с внеземной внешностью из сериала «Чики»

Лучшие снимки звезды сериала «Чики»

Playboy
NASA оплатит разработку подпрыгивающего аппарата и сетей 4G для Луны NASA оплатит разработку подпрыгивающего аппарата и сетей 4G для Луны

Финансирование получили SpaceX, Nokia, Sierra Nevada, Blue Origin и другие

N+1
Что произойдет, если все в мире станут веганами Что произойдет, если все в мире станут веганами

Что бы произошло, если бы все на Земле отказались от мяса и животных продуктов?

Популярная механика
10 сложных и прекрасных микроорганизмов 10 сложных и прекрасных микроорганизмов

В природе существуют микроорганизмы, похожие, на героев фантастических романов

Популярная механика
Мадлен Миллер: Цирцея Мадлен Миллер: Цирцея

Отрывок из реконструкции гомеровского эпоса Мадлен Миллер "Цирцея"

СНОБ
6 отличных киноактеров, которые поздно начали 6 отличных киноактеров, которые поздно начали

Если звездой «Ютьюба» тебе стать не суждено, то у тебя в запасе всегда есть кино

Maxim
Как закончить токсичные отношения с деньгами: объясняет психолог из Гарварда Как закончить токсичные отношения с деньгами: объясняет психолог из Гарварда

К деньгам должен быть определенный подход

Playboy
Стенка на стенку: пограничных барьеров Стенка на стенку: пограничных барьеров

При всем многообразии выбора забор остается лучшим способом самоизоляции

Вокруг света
Как использовать городское пространство на благо ребенка Как использовать городское пространство на благо ребенка

Как организовать пространство для ребенка, чтобы сделать развитие гармоничным

СНОБ
Помада на зубах и еще 9 непростительных «ляпов», которые испортят любой макияж Помада на зубах и еще 9 непростительных «ляпов», которые испортят любой макияж

Эти 10 проколов способны испортить любой мейкап

Cosmopolitan
О чём тот дуб молчит красноречиво… О чём тот дуб молчит красноречиво…

Ириновский дуб — памятник живой природы

Наука и жизнь
Последние модели известных марок: как умирали «Москвич» и Pontiac Последние модели известных марок: как умирали «Москвич» и Pontiac

Чем заканчивали своё существование знаменитые марки прошлого?

Популярная механика
Больной человек Европы Больной человек Европы

История прокладки Багдадской железной дороги, приблизившей Первую мировую войну

Forbes
Заветный термояд: новая эра атомной энергетики Заветный термояд: новая эра атомной энергетики

Как Россия помогает строить крупнейший термоядерный реактор в мире

Популярная механика
Две генетические перестройки сделали самок кротов интерсексуальными Две генетические перестройки сделали самок кротов интерсексуальными

Мутации сделали самок кротов более сильными и агрессивными

N+1
Не справляетесь с тревогой и стрессом? Заведите дневник Не справляетесь с тревогой и стрессом? Заведите дневник

Попробуйте перенести тревоги на бумагу, и увидите — этот способ работает

Psychologies
CEO Google Сундар Пичаи назвал два главных принципа для успешной жизни CEO Google Сундар Пичаи назвал два главных принципа для успешной жизни

Что помогло Сундару Пичаи найти дело жизни и достичь успеха в карьере?

Inc.
Жизнь в кислотных облаках Жизнь в кислотных облаках

Как могла бы выглядеть венерианская жизнь?

Наука и жизнь
Из кино — в жизнь: 7 главных трендов мужской моды с комментариями экспертов по стилю Из кино — в жизнь: 7 главных трендов мужской моды с комментариями экспертов по стилю

Хочешь выглядеть максимально круто?

Playboy
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
Германия Германия

Воспоминания о нации

kiozk originals
Открыть в приложении