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

Европейцы и потомки азиатов почти не смешались на западе Аварского каганата Европейцы и потомки азиатов почти не смешались на западе Аварского каганата

Авары господствовали над этнически и культурно неоднородным населением

N+1
Что такое читмил? Что такое читмил?

Как отступать от диеты, не рискуя набрать вес

Лиза
Почему мозгу нужно ошибаться и можно ли этого избежать Почему мозгу нужно ошибаться и можно ли этого избежать

Почему мы попадаемся в ловушку собственного мышления

Inc.
Нужно ли убивать отрасль возобновляемой энергетики Нужно ли убивать отрасль возобновляемой энергетики

Что будет с российским бизнесом из-за сокращения программы ветропарков

СНОБ
Почему ученые до сих пор не могут предсказывать землетрясения Почему ученые до сих пор не могут предсказывать землетрясения

Почему землетрясения не поддаются прогнозированию?

ТехИнсайдер
Шесть людей, которые не стареют Шесть людей, которые не стареют

Это или Фотошоп, или колдовство

Maxim
Периоды детского развития: от 7 до 12 лет Периоды детского развития: от 7 до 12 лет

С какими задачами развития сталкиваются дети в возрасте от 7 до 12 лет?

Psychologies
Пицца, сгущенка и картофель фри: что на самом деле едят модели Пицца, сгущенка и картофель фри: что на самом деле едят модели

Модели делятся секретами стройной фигуры, которые не исключают любимых блюд

РБК
«Вы и ваши гормоны. Наука о женском здоровье и гормональной контрацепции» «Вы и ваши гормоны. Наука о женском здоровье и гормональной контрацепции»

О женском организме и о том, что науке известно о влиянии противозачаточных

N+1
Cветочувствительный белок спас мышей от слепоты Cветочувствительный белок спас мышей от слепоты

Биологи смогли вернуть зрение слепым мышам

N+1
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
Отрывок из книги Анатолия Рясова «В молчании» Отрывок из книги Анатолия Рясова «В молчании»

Фрагмент книги Анатолия Рясова «В молчании» (издательство ArsisBooks)

СНОБ
Как еда и физическая активность влияют на наш эмоциональный фон Как еда и физическая активность влияют на наш эмоциональный фон

Как мы можем управлять собственным настроением?

РБК
Как Рамзан Кадыров комментирует жестокое убийство французского учителя Самуэля Пати Как Рамзан Кадыров комментирует жестокое убийство французского учителя Самуэля Пати

Реакция Рамзана Кадырова на жестокое убийство французского учителя Самуэля Пати

СНОБ
Высокая температура повредила ДНК сперматоцитов Высокая температура повредила ДНК сперматоцитов

В нагретых сперматоцитах активно мобилизовались транспозоны Tc1/mariner

N+1
ETF Trucks, или автопоезда грузоподъемностью 6000 тонн ETF Trucks, или автопоезда грузоподъемностью 6000 тонн

Инновационный модульный поезд от компании ETF Trucks

Популярная механика
Как быстро научиться работать с электронными схемами Как быстро научиться работать с электронными схемами

Создание электронных схем — входной билет в мир современной электроники

Популярная механика
История появления Белого Крыма История появления Белого Крыма

Как появился Белый Крым

СНОБ
Александр Поломодов: Как инвестировать в цифровой маркетинг и работать с данными Александр Поломодов: Как инвестировать в цифровой маркетинг и работать с данными

Какую роль играет руководитель в сфере маркетинга

СНОБ
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
7 принципов питания долгожителей 7 принципов питания долгожителей

Изучаем меню японцев и европейцев, чтобы быть здоровыми и жить долго

Лиза
Коварный бодипозитив Коварный бодипозитив

Стараться быть лучше или принимать себя таким, какой ты есть?

Лиза
Врата в Ад: древнеримские жрецы убивали жертв смертельным газом Врата в Ад: древнеримские жрецы убивали жертв смертельным газом

Жуткие ритуалы языческих жрецов древнего Рима

Популярная механика
Худи с петлей и пижама в полоску: как вещи со скандалом снимали с продажи Худи с петлей и пижама в полоску: как вещи со скандалом снимали с продажи

Случаи, когда модные дома отказывались от вещей из-за общественного резонанса

РБК
Как зарабатывать миллионы рублей в год на тревожных горожанах: бизнес-план сервиса онлайн-психотерапии «Ясно» Как зарабатывать миллионы рублей в год на тревожных горожанах: бизнес-план сервиса онлайн-психотерапии «Ясно»

Бизнес-план сервиса онлайн-психотерапии «Ясно»

Forbes
Правила жизни Никиты Михалкова Правила жизни Никиты Михалкова

Правила жизни режиссера и «бесогона» Никиты Михалкова

Esquire
5 идей против осенней депрессии 5 идей против осенней депрессии

Все ближе подступает привычная сезонная хандра. Не поддавайся!

Лиза
Как правильно мыть голову: 12 советов от врача Как правильно мыть голову: 12 советов от врача

Правильный алгоритм мытья волос

Cosmopolitan
Жуки-навозники: 70 миллионов лет эволюции Жуки-навозники: 70 миллионов лет эволюции

Деятельность жуков-навозников имеет воистину планетарное значение

Наука и жизнь
Расширяем кругозор: 13 фильмов Netflix, которые лучше смотреть в оригинале Расширяем кругозор: 13 фильмов Netflix, которые лучше смотреть в оригинале

Истории, высоко оцененные критиками и получившие награды

Esquire
Открыть в приложении