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

Иллюзия сознания и реальность игры Иллюзия сознания и реальность игры

Книги: очередная биография Эйнштейна и исследование эмоций

N+1
Топ-5 самых странных и безумных книг за всю историю Топ-5 самых странных и безумных книг за всю историю

Книги, достойные «библиотеки безумца»

Популярная механика
У Ричарда Османа выходит книга «Мы раскрываем убийства». MAXIM публикует эксклюзивный отрывок У Ричарда Османа выходит книга «Мы раскрываем убийства». MAXIM публикует эксклюзивный отрывок

Отрывок из книги «Мы раскрываем убийства» Ричарда Османа

Maxim
Творческий подход Творческий подход

Креативное ранчо в Техасе

SALON-Interior
Используй ложку и телефон: 20 способов доставить себе удовольствие Используй ложку и телефон: 20 способов доставить себе удовольствие

Двадцать разных способов мастурбации на любой вкус и цвет

Cosmopolitan
Вадим Долгачев: Вадим Долгачев:

Вадим Долгачев — о бывшей жене Марине Голуб

Караван историй
10 необычных Peugeot 10 необычных Peugeot

Компания Peugeot была основана в 1810 году и производила… кофемолки

Популярная механика
5 самых крутых автомобилей из фильмов: часть 2 5 самых крутых автомобилей из фильмов: часть 2

Автомобили, ставшие иконами киноиндустрии и полноправными героями фильмов

Популярная механика
Мегафауна: 10 невероятных созданий доисторической Австралии Мегафауна: 10 невероятных созданий доисторической Австралии

Огромный предок вомбата, гигантская черепаха, сумчатый лев и не только

Популярная механика
Бьюти-лайфхаки Бьюти-лайфхаки

Что нужно знать, чтобы всегда оставаться красивой

Худеем правильно
Как бренды борются сегодня за аудиторию и зачем им «человеческое лицо» Как бренды борются сегодня за аудиторию и зачем им «человеческое лицо»

Сторителлинг стал главным оружием брендов в борьбе за лояльную аудиторию

РБК
Мужчины-потребители: как не стать жертвой альфонса Мужчины-потребители: как не стать жертвой альфонса

Против альфонсов стоит использовать их же оружие

Psychologies
4 причины, почему ты потерял мотивацию (и что с этим делать) 4 причины, почему ты потерял мотивацию (и что с этим делать)

Четыре наиболее распространенные причины утраты мотивации

Playboy
Золотой щит: почему растет спрос на металлические счета в банках Золотой щит: почему растет спрос на металлические счета в банках

Почему металлические счета — не самый выгодный инвестиционный инструмент

Forbes
Проклятие победителя: почему Нобелевскую премию снова дали за теорию аукционов Проклятие победителя: почему Нобелевскую премию снова дали за теорию аукционов

Что особенного в аукционах и их создании?

Forbes
Плохое руководство, продажа компании и хип-хоп: с чем столкнулся гитарный бренд Fender за 70 лет работы Плохое руководство, продажа компании и хип-хоп: с чем столкнулся гитарный бренд Fender за 70 лет работы

Гитары Fender слышны на записях Боба Дилана и других известных музыкантов

VC.RU
Глава из книги Николя Матье «И дети их после них» Глава из книги Николя Матье «И дети их после них»

В центре сюжета — Антони, Хасин и Стеф, чье детство пришлось на сложные времена

СНОБ
С новым ядом С новым ядом

«Черный дрозд» — семейная драма об эвтаназии

Weekend
«Анастасию добили штыками»: рассекречены подробности расстрела царской семьи «Анастасию добили штыками»: рассекречены подробности расстрела царской семьи

Новые детали убийства семьи последнего императора России Николая II

Cosmopolitan
Операция «Поимка» Операция «Поимка»

Пётр I хотел во что бы то ни стало вернуть сбежавшего из России сына

Дилетант
Панчь, Британия Панчь, Британия

Драма о поисках идентичности на просторах бывшей Британской империи в жанре рэпа

Weekend
Знак «Шипы», штрафы и другое: о чем нужно помнить перед сменой резины Знак «Шипы», штрафы и другое: о чем нужно помнить перед сменой резины

Как когда проверить шины перед их заменой?

РБК
Гражданин неба Гражданин неба

Что чувствовали ученики Аристотеля?

Seasons of life
Юбилейное признание в любви к Никите Михалкову Юбилейное признание в любви к Никите Михалкову

Признание в любви самому спорному российскому кинорежиссеру Никите Михалкову

СНОБ
Почему трудным детям не хватает поддержки старших Почему трудным детям не хватает поддержки старших

Порой трудным детям так не хватает поддержки старших

СНОБ
Отрывок из книги Александра Кравцова «Найди ментора» Отрывок из книги Александра Кравцова «Найди ментора»

Для чего нужен ментор, где его найти и как выстроить правильное сотрудничество

СНОБ
«Это его личные заморочки»: что думают врачи и ученые о секретах молодости Павла Дурова «Это его личные заморочки»: что думают врачи и ученые о секретах молодости Павла Дурова

Что думают о рекомендациях бизнесмена Павла Дурова врачи и ученые

Forbes
Данила Козловский: «Если ты снимаешь хорошие фильмы, кино — дело прибыльное» Данила Козловский: «Если ты снимаешь хорошие фильмы, кино — дело прибыльное»

Данила Козловский рассказал о подготовке своего нового фильма

Forbes
Бактерии помогли получить катализатор для электролиза воды Бактерии помогли получить катализатор для электролиза воды

Химики получили электроды для электролиза воды с помощью бактерий

N+1
Видеоредакторы для Андроид: 7 лучших программ в 2020 году Видеоредакторы для Андроид: 7 лучших программ в 2020 году

Топ лучших приложений, которые помогут быстро отредактировать видео на смартфоне

CHIP
Открыть в приложении