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

Культурный виноград появился на Сардинии больше трех тысяч лет назад Культурный виноград появился на Сардинии больше трех тысяч лет назад

Самый ранний культурный виноград выращивали на Сардинии

N+1
Как правильно мыть голову: 12 советов от врача Как правильно мыть голову: 12 советов от врача

Правильный алгоритм мытья волос

Cosmopolitan
Роковая любовь в «эпоху джаза»: что вдохновило Фрэнсиса Скотта Фицджеральда на создание «Великого Гэтсби» Роковая любовь в «эпоху джаза»: что вдохновило Фрэнсиса Скотта Фицджеральда на создание «Великого Гэтсби»

Почему «Великого Гэтсби» можно считать пророчеством для американской мечты?

Правила жизни
Победа союза над изоляцией Победа союза над изоляцией

О первой совместной коллекции Миуччи Прады и Рафа Симонса

Weekend
Потрясно: что такое турбулентность и почему ее не надо бояться Потрясно: что такое турбулентность и почему ее не надо бояться

Рассказываем, что такое турбулентность и почему ее совершенно не стоит бояться

ТехИнсайдер
Ставка на прорабов: как сеть «Петрович» стала крупнейшим российским продавцом стройматериалов Ставка на прорабов: как сеть «Петрович» стала крупнейшим российским продавцом стройматериалов

На запуск «Петровича» потребовалось всего $2000

Forbes
Не родила, но воспитала: Фокс, Бундхен, Кларксон и другие крутые звездные мачехи Не родила, но воспитала: Фокс, Бундхен, Кларксон и другие крутые звездные мачехи

Самые добрые и ответственные мачехи среди знаменитостей

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
Билл Мюррей объясняет, почему мужчины так часто изменяют Билл Мюррей объясняет, почему мужчины так часто изменяют

Новый фильм Софии Копполы — трогательная история одной семьи

GQ
Как правильно разморозить холодильник: инструкции и лайфхаки для хозяек Как правильно разморозить холодильник: инструкции и лайфхаки для хозяек

Чтобы холодильник прослужил дольше, его нужно правильно размораживать

Cosmopolitan
Знакомьтесь, Ксения Шойгу Знакомьтесь, Ксения Шойгу

Как дочь министра обороны меняет Кронштадт

Собака.ru
Мирный атом и водородный мир: новая энергетическая революция Мирный атом и водородный мир: новая энергетическая революция

Что там – на том конце энергетической цепочки?

Популярная механика
Заветный термояд: новая эра атомной энергетики Заветный термояд: новая эра атомной энергетики

Как Россия помогает строить крупнейший термоядерный реактор в мире

Популярная механика
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
Оборотистый «капитал» Оборотистый «капитал»

Capital Group заняла первое место в рейтинге девелоперов элитного жилья Forbes

Forbes
Шесть машин, припаркованных на Луне: история луноходов Шесть машин, припаркованных на Луне: история луноходов

Герои освоения Луны - луноходы

Популярная механика
Пустили в оборот: сколько блогеры тратят на производство и продвижение на YouTube Пустили в оборот: сколько блогеры тратят на производство и продвижение на YouTube

Какова цена поддержания популярности в YouTube

Forbes
Арман Давлетяров: Арман Давлетяров:

Как Арман Давлетяров изменил судьбу и стал влиятельным человеком в шоу-бизнесе

Караван историй
Монохром, клетчатые пиджаки и цветные носки: как Эндрю Скотт одевается на выход Монохром, клетчатые пиджаки и цветные носки: как Эндрю Скотт одевается на выход

Главные составляющие стиля Эндрю Скотта

Esquire
Как полюбить учиться: 5 правил, которые помогут сохранить мотивацию Как полюбить учиться: 5 правил, которые помогут сохранить мотивацию

Как вернуть интерес к учебе и блеск в глазах?

Psychologies
На две страны На две страны

История создания интерьера, в котором сочетаются классика и современность

SALON-Interior
Бизнесмен, коллекционер и адвокат — о своих хобби и увлечениях Бизнесмен, коллекционер и адвокат — о своих хобби и увлечениях

Коллекционирование и увлечения, которые становятся популярными в деловой среде

РБК
Особая диета: 10 реальных примеров каннибализма среди людей Особая диета: 10 реальных примеров каннибализма среди людей

Обычные людоеды вполне себе реальны

Популярная механика
Профессиональный дознаватель дал 3 совета, как распознать, что кандидат лжет вам на собеседовании Профессиональный дознаватель дал 3 совета, как распознать, что кандидат лжет вам на собеседовании

Как понять, что кандидат утаивает от вас часть важной информации?

Inc.
Достигнута сверхпроводимость при комнатной температуре: скоро ли человечеству ждать летающие поезда Достигнута сверхпроводимость при комнатной температуре: скоро ли человечеству ждать летающие поезда

Скоро ли стоит ждать переворота в технологиях?

Forbes
Мужской мозг отличился большей вариативностью Мужской мозг отличился большей вариативностью

Особенно ярко гендерные различия мозга выражены в молодом возрасте

N+1
Делай, как Гвинет Пэлтроу Делай, как Гвинет Пэлтроу

Секрет стройности актрисы — комплекс упражнений

Худеем правильно
9 cамых нелепых видов оружия в боевиках 9 cамых нелепых видов оружия в боевиках

Иногда режиссерам наскучивают банальные пистолеты и ножи

Maxim
«Город встанет до XXII века». Как мегаполисам избавиться от пробок «Город встанет до XXII века». Как мегаполисам избавиться от пробок

Проблемы, с которыми транспортная система не справляется

РБК
Шпион, который всех покорил: ушел из жизни сэр Шон Коннери Шпион, который всех покорил: ушел из жизни сэр Шон Коннери

Сэр Шон Коннери навсегда останется в памяти настоящим английским аристократом

Forbes
Открыть в приложении