 |
О компании | |
Как купить? |
|
|
 |
|
|
|||||
|
Изучение далеких сверхновых звезд привело к закономерности: начиная с какого-то времени расширения Вселенной увеличивается. Вселенная стала расширяться ускоренно
На первый взгляд это утверждение кажется Не встроено во вселенную какое-то 'распирающее которое запрограммировано в определенный момент! Но если вдуматься, станет ясно, что дело может проще.
Представим что во есть некое постоянное, но малое 'распирающее поле По причине малости оно до времени меньше поля гравитации вещества, тормозит расширение пространства. Но все же происходит, и по мере роста Вселенной плотность вещества в нем уменьшается. Стало быть, и гравитация. И наступает момент, когда исходно большая, но убывающая сравнивается с исходно маленьким, но постоянным 'распирающим а ему и уступает. И тогда это поле начинает все энергичнее 'распирать пространство, ускоряя его расширение.
Всякое — это распределенная в пространстве энергия, и загадочное 'распирающее поле — не исключение. Оно имеет энергию, — которая сразу получила название 'темной — а потому эквивалентную энергии способно дополнить совокупную обычного темного таким образом, что вместе, они составляют как раз ту критическую массу, которая необходима для того, чтобы наша была Это парадокс 'недостающей массы может быть если что недостающие критической массы привносит поле 'темной энергии'. Если в небесах парламент, 70% мандатов в нем — это 'квалифицированное большинство принадлежит решающий голос, в самых важных вопросах.
один вопрос напрашивается сразу: будущее Вселенной? Теперь оказалось, что это будущее существеннейшим образом зависит решения большинства то есть природы энергии', а к пониманию этой природы теоретики только подбираются. На момент они уже три различные возможности.
Первый раз темная под 'ламбду или 'космологическую постоянную Эйнштейна. В самом деле, статичной модели Вселенной по Эйнштейну тоже было постоянное которое ее 'распирало и тем самым уравновешивало стягивающий эффект гравитации, позволяя Вселенной оставаться статичной. На этом основании первой гипотезы о природе поля темной энергии называли его 'полем космологической постоянной Но, в отличие Эйнштейна, могли теперь указать на этого поля. Знание это им теория инфляции Алана где это стремительно и чудовищно 'раздуло Вселенную. Что вызвало инфляцию?
отличие от Эйнштейна, Гут не придумал свое 'распирающее поле Он его из теории элементарных частиц, которая приводит к выводу (а эксперименты ускорителях его подтверждают), что 'пустое пространство на деле не пусто — оно битком набито То и дело из 'ничего' рождается пара 'частица-античастица (например, электрон и позитрон), и, как мотыльки, в течение кратчайшего, отпущенного им принципом неопределенности, они сгорают в пылких объятиях друга, проще — взаимно аннигилируют, выделяя энергию в виде искорки фотона. Это рождение-исчезновение пар вакууме наводит на мысль, что в действительности наполнен невидимой
В ходе анализа выводов теории частиц Гут пришел к заключению, что вакуум может иметь несколько разных, отличающихся по энергии или 'фаз подобно тому, как обычное вещество может находиться в твердой, жидкой и газообразной фазах. Вакуум может переходить из одной фазы в другую, наибольший интерес представляет собой переход из фазы 'ложного (весьма энергетического) вакуума в фазу вакуума 'истинного энергией). фазовый переход напоминает собой процесс замерзания и так же, как случае воды, 'ложный вакуум может быть 'переохлажден так что при первом удобном случае 'разом переходит в состояние 'истинного огромную энергию. Вот эта энергия и создает инфляционное 'распирание Вселенной.
Способность к такому 'распиранию уникальная особенность вакуума, нет ни у одного другого объекта. Все обычные материалы отличаются тем, что плотность энергии в них создается и если объем увеличивается соответственно плотность уменьшается), то уменьшается и энергии. Но энергия 'ложного вакуума порождена полем, а поле при увеличении объема попросту заполняет весь новый объем, и потому плотность его энергии все время остается постоянной.
Неизбежно возникает вопрос: откуда берется новая энергия, чтобы увеличении объема плотность оставалась Гут так. Положим, 'ложный вакуум заполняет находящийся в обычном вакууме цилиндр с поршнем, и поршень выдвигается, увеличивая объем 'ложного вакуума в того чтобы плотность энергии 'ложного вакуума осталась при этом неизменной, нужно, чтобы возросла, а для этого надо совершить над ним работу. В таком примере вполне кто ее совершает — это та невидимая рука, которая отодвигает Но почему же поршня требует работы, если дело происходит в вакууме? Единственное объяснение состоит в том, что 'ложный вакуум, видимо, оказывает сопротивление увеличению объема в цилиндре. если бы в цилиндре был обычный воздух, он тоже оказывал сопротивление — но сжатию поршня. Обычный воздух сопротивлялся бы вдвигаемому в своим давлением него, направленным наружу, положительным давлением. Стало быть, 'ложный вакуум оказывает сопротивление вытягиваемому из цилиндра поршню своим давлением, направленным внутрь, или 'отрицательным давлением.
Мы приходим выводу, что материи, плотность энергии которой всегда, при остается постоянной, должна обладать не менее свойством 'отрицательного' (то в сущности, всасывания). показаться, в масштабах всей Вселенной такой вакуум должен оказывать сопротивление ее расширению, должен замедлять его. Увы, во Вселенной нет понятий и 'внутрь 'ложный вакуум наполняет ее целиком, и поэтому силы его отрицательного давления всех направлениях взаимно же некое и важности — действие он оказывает.
Дело в что согласно уравнениям теории гравитации давление, подобно массе, тоже создает гравитационное поле (для интересующихся: в для параметров, определяющих геометрию пространства, равных гравитация и вещества Вселенной). А отрицательное давление вакуума создает, естественно, отрицательный гравитационный эффект — не стягивание а ее расширение. Вот почему 'ложный вакуум способен расширение (а при в 'истинный' вакуум — превращать это в стремительную инфляцию).
грубо теория, трактующая как проявление вакуумных полей давлением, как некую 'космологическую постоянную (поскольку это поле в данной теории трактуется именно постоянное). предсказывает, что Вселенная будет расширяться бесконечно и все более
В результате очень далекие космические объекты должны достичь такой скорости удаления от нас, что свет них никогда сможет прийти на Землю, иными словами — в вселенной 'горизонт дальше которого никакие телескопы проникнуть не смогут.
И Вселенной, то есть непрерывный 'прирост ее не порождает никаких и потому не за собой никакого изменения (расширения) физических Однако совсем иное — ускоренное расширение. Оно эквивалентно появлению некой силы, действующей на все тела в сторону растяжения. Но эта очень мала, на поверхности Земли нынешнее расширения Вселенной порождает силу, равную в минус 30-й от земного А поскольку размеры любого тела определяются суммой всех действующих на него сил, этой растягивающей силы вызовет просто крохотную всех прежних сил и приход Земли к новому равновесию более увеличившихся размерах.
Но если расширения (то ускоренным), на тела будет действовать все более растущая сила, и это кончится разрывом не тел, но и составляющих их атомов и даже элементарных составляющих эти атомы (так называемый Big Rip). опустеет, и эта пустота будет продолжать свой ускоряющийся бег к бесконечности.
Гипотеза темной энергии как 'космологической постоянной имеет две Во-первых, теория частиц, из выведено вакуумных предсказывает, что плотность энергии должна быть фантастически огромной — на 120 порядков (то есть в 10 в 120-й степени) превосходящей ту ничтожную, реальную плотность энергии, которая следует из оценок плотности массы в плоской Вселенной. Но даже если что реальная плотность темной энергии такова, дополняет общую плотность вселенной до критической, вызывает удивление тот факт, что Вселенная так 'тонко настроена Как спросил из физиков: 'Откуда темная знала, какой ей нужно быть, Вселенная стала Как странен, на первый этот вопрос, физики относятся к со всей серьезностью. Космические 'совпадения' их они им причинные объяснения.
Так, нобелевский Стивен Вайнберг считает, что в 'тонкой настройке в действительности проявляется 'антропный принцип грубо говоря: видим именно такую потому что, будь она нас во Все-ленной не было вообще (иными наша — единственная из возможных, которая нужную для жизни критическую плотность). Но других физиков предлагает иной выход из трудности — отказ от постоянства темной энергии. Они 'космологической постоянной ее теорией энергии как квинтэссенции (так называлась в 'пятая природы, воде, земле, и воздуху).
Сторонники теории квинтэссенции (Пол Стейнхардт и рассуждают Если темная энергия имеет постоянную плотность, то всяком увеличении объема Вселенной общая величина этой энергии должна возрастать — например, при инфляции, объем Вселенной рос экспоненциально, так же была расти и общая темной энергии. Этот рост мог происходить только за вычерпывания начальной потенциальной энергии Вселенной, этом становилась все более отрицательной. начальная потенциальная вселенной была 'заранее рассчитана чтобы после и последующего 'спокойного расширения Вселенной в ней осталась как раз такая темной энергии, чтобы общую критическую плотность (то есть плоский характер пространства). Опять 'тонкая да еще какая!
Не проще ли принять, что поле темной имеет другую, не-вакуумную, не-постоянную природу тогда оно могло бы временем: в инфляции его плотность уменьшалась бы так же, как плотность плазмы, потом — как плотность вещества, а еще позже, образования во Вселенной крупных 'комков и темного вещества (то есть и их скоплений) — по собственному оставаясь почти постоянной на фоне спадающей вещества.
Эта причудливая и прихотливая смена поведения просто фантазия теоретиков. Уже показано, что в природе могут существовать некие особые поля — название 'тракерных 'буксирных — поведение которых как бы следует 'на буксире за поведением вещества или радиации (в зависимости того, кто из них доминирует во Вселенной). этих полей есть одна особенность — хотя им соответствуют волны, волны имеют огромную длину — порядка Вселенной, и потому они обычными не взаимодействуют, зато появлением таких же огромных 'комков вещества и их скоплений) тут вступают с ними в и меняют свое поведение в сторону превращения в 'распирающие ускоряющие расширение Вселенной поля. Так начало ускоренного расширения (то есть переход поля темной энергии к постоянной и появление в этой Вселенной живых которые наблюдают это расширение, отнюдь неслучайно совпадают по времени: и то, и другое закономерно порождено эволюцией Вселенной, которая на этапе пришла к образованию звезд, галактик и скоплений галактик. Без всякого 'антропного
Нельзя не признать, что все эти общие слова звучат весьма туманно, если не сказать фантастично, но в действительности за каждым словом 'теории квинтэссенции уравнения, и эти уравнения приводят к определенным предсказаниям, которые отличаются от предсказаний 'теории постоянной Каждая дает несколько иную величину ускоренного расширения Вселенной. Это, в свою очередь, ведет к несколько разному тонкой структуры спектра остаточного излучения.
Кроме того, в 'теории плотность темной энергии может меняться не только со временем, но и в разных точках а это должно сказываться на внутриатомных и внутриядерных взаимодействиях. переменности этих взаимодействий (то есть переменности фундаментальных констант природы со временем) было бы важным свидетельством пользу 'теории квинтэссенции Возможно, ближайшие годы позволят решить, какая из 'теорий темной энергии верна, и какая ошибочна.
Но это не означает, что выбор будет производиться только из этих двух теорий. Есть и третья, выдвинутая совсем недавно физиком и некоторыми другими. Согласно гипотезе Двали, никакой темной энергии нет а переход расширения Вселенной к ускоренной фазе объясняется тем, что Вселенная, постепенно расширяясь, достигла таких когда законы теории Эйнштейна выполняться и действовать другие, более диктующие, в частности, переход к ускоренному какой-то мере эта гипотеза подобна теории МОНД, которая существование темного вещества, утверждая, что слишком вращение окраин галактик объясняется просто тем, что на больших расстояниях привычный Ньютона уступает место иному закону (см. статью Нудельмана). Гипотеза Двали тоже соблазнительна простотой, но пока что авторам еще не удалось придать ей непротиворечивую математическую форму. Примерно так же обстоит дело с гипотезой Альбрехта—Скордиса, которой 'темная энергия вообще 'чужда нашей Вселенной и 'вливается' в нее из других измерений пространства.
Наверное, пока достаточно. не будем следовать за этими сложными и головоломными конструкциями Расстанемся исключено, очень скоро ученые дадут повод встретиться вновь.
* Заметим, что в 'теории квинтэссенции судьба Вселенной не может быть предсказана однозначно. Поскольку поле квинтэссенции меняется в от эволюции вещества в статься, что ускоренное расширение не будет продолжаться бесконечно, сменится чем-то другим.
Еще три измерения?
Не исключено, что Вселенная насчитывает шесть пространственных измерений. Такое предположение обосновали в своей работе Джозеф Силк и его коллеги из Оксфорда.
Три дополнительных пространственных измерения ученые вывели из странного поведения так называемой темной материи — таинственного невидимого материала, проявляющего себя гравитационным воздействием.
его коллеги рассмотрели, как темная материя ведет себя в галактиках и больших группах галактик. В меньших объектах темная материя, к себе обычное вещество весьма заметно. Но в больших галактик такого наблюдается. Там темная материя должна составлять ядра куда большие, чем что группа, исходя из анализа вращения объектов.
Возможное объяснение: три дополнительных пространственных меняют гравитационные эффекты на очень расстояниях — приблизительно нанометр. что сходная в чем-то гипотеза дополнительных измерениях и их проявлении, но не на а сверхбольших расстояниях, недавно уже высказывалась. Силк же предполагает, что дополнительные изменения в пространстве оказывают на взаимодействие темной материи иного вещества. Причем, пишут авторы работы, в группах частицы темной разогнаны до более скоростей, карликовых галактиках, то меньше времени находятся близко другу, что снижает эффект от существования дополнительных
И тут — влияние темной материи?
Астрофизики из Калифорнийского университета предложили объяснение, почему Млечный Путь 'искривлен то есть выступает Причиной 'изъяна могло стать воздействие ближайших галактик, известных Магеллановы облака, и тяжелого облака темной материи, недоступной непосредственным наблюдениям. искривлении (частью которой является Солнечная система) известно В 1957 'выступы заметил радиоастроном Бурке: в области длинных видно, что периферии спирали межзвездный газ выходит за диска. Позже за счет движения звезд форма Млечного Пути неправильной.
Вначале это попытались объяснить влиянием других объектов Местной группы куда, помимо Млечного туманность Андромеды, Большое и Малое Магеллановы облака и около 30 небольших звездных скоплений. Известно, что массивна и одновременно с тем удалена, чтобы вызывать Магеллановы облака расположены довольно но сами по себе крайне
Новая гипотеза предполагает, что галактики-спутники, несмотря все-таки могли быть возмущения. С помощью компьютерного моделирования ученые установили, что Магеллановы облака, будучи оболочкой из материи, могли Млечный Путь нужным образом. Скорее всего они вокруг себя облако невидимых которое затем от отделилось.
Жертвы 'темного вещества'
Наша ближайшая большая по туманность подобно другим большим галактикам, включая в немалой степени обязана своими размерами тому грустному факту, что пожирает малые галактики. настоящее время нее пасутся на космическом пастбище 14 крошек, ожидающих очереди попасть на королевский стол. вот недавно швейцарский Ева Гребель, используя космический телескоп Хаббла, что 9 из этих малых галактик находятся в одной и той же плоскости, спиральный диск туманности Андромеды. В объяснений явно нестатистической странности выдвинула предположение, что галактики выстроились так под влиянием темного вещества, четверть всей массы космоса. Это вещество уже на первом этапе жизни Вселенной рассеялось в пространстве, образовав 'нитей и 'простыней космического видимо, из 'простыней стала 'ковром', по скользят себе на несчастные малышки.
энергия заявила себе еще тридцать лет назад
В 1972 году Алан Сэндидж из Калифорнийской Карнеги пришел к заключению, что в ближних к нам регионах Вселенной, ее расширение в наименее быстром темпе, гравитационное притяжение может приводить заметным отклонениям в движения разлетающихся галактик.
Эти отклонения получили название скоростей Сэндидж у которые располагаются вокруг Местной пекулярные ненормально низки. И теперь астрономы заявляют, что эта уже тогда могла бы заставить космологов заподозрить темной энергии. В 1977 году сотрудник Университета штата Фабио Говернато построил компьютерную модель формирования галактик — с большого Взрыва и до наших Однако эта неспособной объяснить причину столь низких пекулярных скоростей у близких к нам галактик.
Но сейчас, когда Говернато и его коллеги ввели в свою фактор темной энергии, выяснилось, что новая модель совершеннейшим образом соответствует В тех регионах которые напоминают Местную группу и ее 'окрестности пекулярные скорости оказались как раз такими, какими их наблюдают в действительности. 'Это доказывает, что — острова в море темной энергии — утверждает
Он же, однако, считает, что 1970-е годы энергия осталась бы лишь гипотезой — и то в лучшем случае. Без нынешних мощностей, даже если бы кто-нибудь и выдвинул такую ему мало поверил бы.
'Темное вещество' и новые
Раз в лет в движении через космическое 'купается в темной материи, то есть может регулярно сталкиваться чрезвычайно разреженными скоплениями экзотических элементарных частиц, сохранившимися со времен раннего детства Вселенной. свидетельствуют вычисления физиков.
Удалось местонахождение двух обширных облаков горячего межзвездного газа, которые могут быть связаны с частью темной материи.
Компьютерное моделирование показывает, что эта невидимая материя должна формировать паутинообразную структуру из газовых облаков, внутри которых образуются скопления до сих пор никто не мог обнаружить из-за их чрезвычайно низкой плотности.
С помощью цифрового удалось выявить никем не группу звезд. Это может пролить новый свет на историю звездного ореола Млечного Пути, а также загадку с предсказанием модели преобладания во Вселенной так называемого 'холодного темного вещества
Три 'голые галактики, окруженные темной материей, были найдены группой астрономов. Открытие наносит серьезный удар по убеждению, в умах согласно которому все галактики окружены скрытыми ореолами. Ученые приходят к мысли, что некий таинственный фактор в эволюции галактик 'раздевает их, вещества.