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

Плюшеголовые сойки не сумели воспользоваться инструментом Плюшеголовые сойки не сумели воспользоваться инструментом

Плюшеголовые разноцветные сойки не могут решить задачу с инструментами

N+1
Французская сюита Французская сюита

Актриса Лили Тайеб перебирается на просторы мирового кино

Vogue
Черная королева русского андеграунда. Какой была Наталия Медведева Черная королева русского андеграунда. Какой была Наталия Медведева

Насколько интересны романы и стихи Наталии Медведевой в отрыве от ее биографии

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

Герои освоения Луны - луноходы

Популярная механика
7 вещей, которые никогда не делают счастливые люди 7 вещей, которые никогда не делают счастливые люди

Эксперт по счастью: 7 вещей, которые никогда не делают счастливые люди

Inc.
Секс, любовь и тактильный контакт: как они связаны? Секс, любовь и тактильный контакт: как они связаны?

Прикосновения — особая форма общения

Psychologies
Из столицы в столицу: где правил Иван Грозный Из столицы в столицу: где правил Иван Грозный

Автомобильный маршрут от Москвы до города Александрова — столицы Ивана Грозного

Популярная механика
Кого и в каком количестве убивают сексизм и гомофобия Кого и в каком количестве убивают сексизм и гомофобия

Глава из книги Васи Дж. Балакина «Спасибо бабе за победу!»

СНОБ
Сегодня или никогда? Сегодня или никогда?

Правда может как разрушить, так и скрепить отношения между людьми

Psychologies
История возникновения 7 счастливых примет и талисманов История возникновения 7 счастливых примет и талисманов

Если чёрный кот перебежал дорогу, кинь семь подков через левое плечо

Maxim
Чем накормить маленького «гурмана»? Чем накормить маленького «гурмана»?

Далеко не каждая мама может сказать, что её ребёнок ест всё!

Здоровье
Акселерация и децелерация: как меняется наш рост от эпохи к эпохе Акселерация и децелерация: как меняется наш рост от эпохи к эпохе

Во все времена существовали волны изменения длины тела

Популярная механика
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
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
«Миллионы 20-летних»: рейтинг самых высокооплачиваемых тиктокеров «Миллионы 20-летних»: рейтинг самых высокооплачиваемых тиктокеров

Они начали монетизировать свою популярность в TikTok и заработали миллионы

Forbes
Олд, фэшн! Олд, фэшн!

Герои ресейла рассказывают, почему вторичное использование — это круто

Собака.ru
Не надо паники! Не надо паники!

Что такое паническая атака, как ее избежать и как лечится такое состояние

Добрые советы
Вера в свою уникальность — лишь приятный самообман? Вера в свою уникальность — лишь приятный самообман?

Нам приятно думать, что мы уникальны, но так ли это на самом деле?

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
Под крышей дома твоего Под крышей дома твоего

Архитектор Наталия Мольбо оформила в Воронеже квартиру с мансардой

AD
Стриминги и песни-мемы: как (и почему) изменилась музыка за последние 10 лет Стриминги и песни-мемы: как (и почему) изменилась музыка за последние 10 лет

Какие новые механизмы продвижения и жанры в музыке подарила нам последняя декада

Esquire
Как Мартин Роуз меняет правила игры в мужской моде Как Мартин Роуз меняет правила игры в мужской моде

История бренда, который любят как модные критики, так и простые лондонцы

GQ
У вакит не нашли генетической предрасположенности к вымиранию У вакит не нашли генетической предрасположенности к вымиранию

Вакиты были немногочисленными на протяжении последних трехсот тысяч лет

N+1
Занятия балетом и еще 9 фактов из жизни Жана-Клода Ван Дамма Занятия балетом и еще 9 фактов из жизни Жана-Клода Ван Дамма

Путь Жан-Клода Ван Дамма к славе был труден и тернист

Cosmopolitan
Правило №58. Вам доступны обновления. Загрузить сейчас? Правило №58. Вам доступны обновления. Загрузить сейчас?

Коуч Алексей Ситников объясняет, как сделать апгрейд своей личности

Tatler
Логическая головоломка недели: как угадывать ящик с призом Логическая головоломка недели: как угадывать ящик с призом

Использование теории вероятности для решения задачи на логику

Maxim
Комедия поколений Комедия поколений

Фильм «Хандра» — высказывание о новом поколении и мире кинематографа

Огонёк
Правильные знакомства Правильные знакомства

О чем рассуждают молодые ребята, мечтающие совершить личную творческую революцию

ЖАРА Magazine
Ученые подтвердили естественное происхождение алмазов на небольшой глубине Ученые подтвердили естественное происхождение алмазов на небольшой глубине

Наноалмазы внутри офиолитов имеют естественное, антропогенное происхождение

N+1
Стержни, спринклер, контейнмент: как устроена система безопасности АЭС Стержни, спринклер, контейнмент: как устроена система безопасности АЭС

Развиваем мифы о вреде атомной энергетики

Популярная механика
Открыть в приложении