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

Начало неолита на северо-западе Южной Азии сдвинули примерно на три тысячи лет Начало неолита на северо-западе Южной Азии сдвинули примерно на три тысячи лет

Почему ученые пересмотрели хронологию поселения Мехргарх?

N+1
Немного прозрачности не повредит: зачем компании раскрывают количество запросов от властей Немного прозрачности не повредит: зачем компании раскрывают количество запросов от властей

Почему другим российским интернет-компаниям надо брать пример с «Яндекса»

Forbes
Переосмыслить Петербург: как архитектура и фотография  помогут увидеть город по-новому Переосмыслить Петербург: как архитектура и фотография  помогут увидеть город по-новому

Архитектура может быть не только функциональной, но и трогательной

VOICE
Пять опор крепкого иммунитета Пять опор крепкого иммунитета

Можно ли «прокачать», усилить и простимулировать иммунитет?

Yoga Journal
Отец телевидения Владимир Зворыкин: история изобретения, изменившего мир Отец телевидения Владимир Зворыкин: история изобретения, изменившего мир

Почему отец телевидения Владимир Зворыкин возненавидел свое творение

ТехИнсайдер
Общение с человеком расслабило коров Общение с человеком расслабило коров

Поглаживания, сопровождаемые спокойным голосом, хорошо расслабляют коров

N+1
22 лучших британских детективных сериала по мере возрастания великолепия 22 лучших британских детективных сериала по мере возрастания великолепия

Убедись, что видел их все, и живи дальше с чистой совестью

Maxim
Поэт, байкер и еще 8 любопытных фактов из жизни Киану Ривза Поэт, байкер и еще 8 любопытных фактов из жизни Киану Ривза

Сегодня практически не найти киноманов, которые не знают, кто такой Киану Ривз

Cosmopolitan
В зоне комфорта В зоне комфорта

Оксана Акиньшина – о том, почему так и не получила актерского образования

Cosmopolitan
Пост сдал, пост принял Пост сдал, пост принял

Какие плюсы и минусы есть у киборгизации?

GQ
Правильные знакомства Правильные знакомства

О чем рассуждают молодые ребята, мечтающие совершить личную творческую революцию

ЖАРА Magazine
Исчез без объяснений: 6 причин, почему мужчины так поступают Исчез без объяснений: 6 причин, почему мужчины так поступают

Почему партнер оставил вас, не объяснив, что именно произошло?

Psychologies
Между нами тает лед Между нами тает лед

Ключ к жизни и смерти на Земле лежит через антарктическое озеро Восток

GQ
Медная река Медная река

Как работает брутальный бизнес Игоря Алтушкина

Forbes
Симулятор войны Симулятор войны

Современные дети не играют в войну, зато в нее играют их родители

Популярная механика
Голых землекопов уличили в оккупации соседних колоний и воровстве детенышей Голых землекопов уличили в оккупации соседних колоний и воровстве детенышей

Высокий уровень агрессии объясняет, почему колонии этих грызунов многочисленны

N+1
Ярославна, королева Норвегии Ярославна, королева Норвегии

У Ярослава Мудрого были три дочери, и все три стали королевами

Дилетант
Больной человек Европы Больной человек Европы

История прокладки Багдадской железной дороги, приблизившей Первую мировую войну

Forbes
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
Бангкванг — тюрьма с самыми худшими условиями в мире Бангкванг — тюрьма с самыми худшими условиями в мире

На Бангкванг постоянно обращают внимания организации по борьбе за права человека

Maxim
Неудобная правда о сексуальной зависимости Неудобная правда о сексуальной зависимости

Сексуальная зависимость — спорное понятие, которое критикуют многие специалисты

Psychologies
Чилийцы добились размножения редчайших лягушек из пустыни Атакама Чилийцы добились размножения редчайших лягушек из пустыни Атакама

Год назад в мире оставалось 14 лоанских свистунов, но теперь их уже почти 200

N+1
Молодой папа Молодой папа

Не всякий отличный муж легко превращается в отличного родителя

Домашний Очаг
Отношения на расстоянии: как помочь себе и партнеру Отношения на расстоянии: как помочь себе и партнеру

Как не отдалиться от партнера, если его физически нет рядом

Psychologies
Мозг собак не отличил затылок от лица Мозг собак не отличил затылок от лица

Ученые выяснили, что собаки не могут отличить лицо и затылок друг от друга

N+1
Физики обнаружили в нитрате кобальта вывернутые закрученные магнитные зонтики Физики обнаружили в нитрате кобальта вывернутые закрученные магнитные зонтики

Экзотическое строение магнитной подсистемы в безводном нитрате кобальта

N+1
Дышите глубже Дышите глубже

Дыхательные упражнения для тех, кто переболел или хочет укрепить здоровье

Лиза
«Убийца PowerPoint»: бывший основатель Wunderlist запустил сервис онлайн-презентаций Pitch и привлёк $50 млн «Убийца PowerPoint»: бывший основатель Wunderlist запустил сервис онлайн-презентаций Pitch и привлёк $50 млн

Цель Pitch — полностью переосмыслить подход к работе над слайдами

VC.RU
Из пункта А-А-А-А-А! Семь ужаснейших дорог планеты Из пункта А-А-А-А-А! Семь ужаснейших дорог планеты

Самые плохие дороги, по которым лучше не передвигаться вообще.

Maxim
Углеволокно нас связало Углеволокно нас связало

Как российские композитные технологии спасли самолет МС-21

N+1
Открыть в приложении