|
Наша Вселенная приспособлена для нас
|
|
|
|
Член Российской академии наук Валерий Рубаков выступил в Минске с публичной лекцией, посвященной загадкам Вселенной.
|
|
|
|
Признак большого ученого — умение объяснить сложные вещи простыми словами. Особенно это важно для космологии — науки, которая пытается ответить на "простые" вопросы: как образовался мир, что было до момента, за который мы не в силах заглянуть, почему космос становится все больше?
|
|
|
|
Члена РАН, профессора физики Валерия Рубакова, коллеги называют русским Стивеном Хокингом за большую работу по популяризации космологии и физики элементарных частиц. Лекция Рубакова "Загадки Вселенной" при полном аншлаге прошла в большом конференц-зале Национальной академии наук. Sputnik приводит наиболее яркие фрагменты выступления российского ученого перед белорусской аудиторией.
|
 |
|
В разные стороны
|
|
|
|
Вселенная расширяется — пространство тянется во все стороны, как ткань. С нынешним темпом расстояния между галактиками будут увеличиваться в два раза за десять миллиардов лет.
|
|
|
|
Сразу после рождения Вселенная расширялась с темпом два раза в секунду. Представьте, как мы бы здесь разлетелись в разные стороны…
|
|
Минимальная разница
|
|
|
|
Наша Вселенная теплая. Ее нынешняя температура 2,7 градусов по Кельвину — ниже, чем у жидкого гелия, но выше нуля. В первые моменты Вселенная была очень горячей, через 380 тысяч лет от ее зарождения плазма перешла в газ, и теперь мы можем наблюдать его в виде реликтового излучения.
|
|
|
|
Фиксируя излучение, мы смогли получить снимок юной Вселенной. На нем заметны небольшие отличия: в некоторых местах температура чуть выше. Но различия очень тонкие: разница всего в 1/10000 от средней температуры. Из них впоследствии образовались скопления галактик.
|
|
Гигантский треугольник
|
|
|
|
Мы живем в пространстве, описанном еще в труде древнегреческого математика и астронома Евклида, где сумма углов треугольника равна 180 градусам. И мы можем говорить о треугольниках гигантских размеров, которые удается измерить, — порядка 40 миллиардов световых лет. Из этого следует, что Вселенная очень большая, и то, что мы видим, не более чем сотая от всего. Наверное, в реальности еще больше.
|
|
Неизвестно что
|
|
|
|
Изучая термоядерные реакции на первых этапах формирования Вселенной, мы можем подсчитать, сколько ядер вещества может образоваться. Суммируя этапы развития вещества до настоящего времени, получаем, что доля обычного вещества составляет 4,8% от полной плотности энергии во Вселенной. Среди них 10% звезды, остальное — горячий газ плюс небольшая фракция — нейтрино.
|
|
|
|
Темные нас не замечают
|
|
|
|
Темная материя и темная энергия — это просто терминология, не очень удачная калька для русского языка. Но она прижилась.
|
|
|
|
Темная материя составляет 26% энергии во Вселенной. Она "видна", например, в скоплении галактик. Если у вас есть масса, она создает гравитационное притяжение, которое можно измерять разными способами, например, гравитационным линзированием.
|
|
|
|
Среди всех известных элементарных частиц нет ни одного кандидата на роль темной материи. Скорее всего, это новая тяжелая элементарная частица. Она не излучает свет — поэтому и темная. Этих частиц полно вокруг нас. Мы для них пустые, они пролетают сквозь нас, никак не замечая.
|
|
|
|
Сила антигравитации
|
|
|
|
Темная энергия, которая составляет большую часть энергии Вселенной, — очень странная штука. Она не собирается вместе — ее везде одинаковое количество, несмотря на гравитацию.
|
|
|
|
Темная энергия обеспечивает ускоренное расширение Вселенной. Если у вас есть взрыв, вещество разлетается в разные стороны, гравитационные силы будут притормаживать это расширение. Но наша Вселенная расширяется с нарастающим темпом. Это главное и единственное, что известно о темной энергии. Это означает, что темная энергия испытывает антигравитацию. Звучит как история из фантастического романа, но ничего сверхъестественного здесь нет, в рамках общей теории относительности это не запрещено.
|
|
Один на миллиард
|
|
|
|
Во Вселенной есть вещество, и нет антивещества. При больших температурах образовывались кварковые и антикварковые пары. При зарождении Вселенной превышение кварков над антикварками составляло один на миллиард. С течение времени кварки с антикварками аннигилировали, и один лишний кварк оставался — из него мы и сделаны. Удивительно, насколько наша вселенная приспособлена для нас, насколько подходящим для нас с вами оказался этот лишний кварк на миллиард.
|
|
|
|
Как возникла такая асимметрия между веществом и антивеществом? Этот вопрос было поставлен в 1967 году академиком Сахаровым. Но до сих пор конкретный механизм непонятен. Гипотез — море, но утвердительного ответа нет.
|
|
Из вакуума
|
|
|
|
Вакуум — не простая система, это дышащая и живущая среда. Если у вас происходит быстрое экспоненциальное расширение Вселенной, то вакуумные флуктуации усиливаются и становятся настолько большими, что способны превращаться в неоднородности плотностей энергии и материи. Если все правильно, ты мы с вами произошли из вакуумных флуктуаций и неоднородностей на ранних стадиях Вселенной, из которых потом возникли звезды, скопления галактик и т.д.
|
|
|
|
Но сегодня это все еще загадка. Надо измерить более тонкие свойства неоднородностей во Вселенной. В частности, гравитационные волны огромных размеров в миллиард световых лет. Они предсказываются в большинстве инфляционных моделей Вселенной.
|
|
|
|
Видим больше, чем Большой взрыв
|
|
|
|
Картинка с Большим взрывом доминировала до середины 80-х годов. Но сегодня мы знаем точно — и это не догадки — что горячая стадия быстрого расширения не была первой. Перед ней была другая.
|
|
|
|
Мы находимся в контуре, который образован светом реликтового излучения. Мы знаем, что перед его возникновением и путем 13,5 миллиарда лет были 380 тысяч лет до события, породившего излучение. Но с той точки, где мы находимся, мы должны были бы видеть не более 2 градусов углового размера того, что видим в действительности. То есть мы наблюдаем одновременно несколько не связанных между собой причинно-следственными событиями источников реликтового излучения, которые никогда друг с другом "не разговаривали".
|
|
|
|
Накануне зарождения Вселенной в нынешнем виде должна была быть сравнительно длительная стадия — чтобы свет сумел распространиться на большие расстояния. Сегодня наиболее распространенная теория — инфляционного расширения. Над ее экспериментальным подтверждением бьются ученые, и если они обнаружат определенный поляризационный эффект, то все остальные теории будут "выброшены на свалку".
|
|
Сверхмалые и сверхгигантские
|
|
|
|
Космология занимается изучением самых первых мгновений существования Вселенной — это физика сверхмалых расстояний и времени. А проверяют теорию на сверхгигантских масштабах миллиардов световых лет. Таков сегодняшний этап развития естествознания. При этом мы понимаем: то, что мы сегодня знаем об элементарных частицах, недостаточно, чтобы объяснить, что происходит во Вселенной. Но прорыва можно ожидать в ближайшее время.
|
|
|
|
http://sputnik.by/analytics/20151130/1018743422.html
|
