Игорь Ткачев, главный научный сотрудник отдела теоретической физики Института ядерных исследований РАН, член-корреспондент РАН
Об этом рассказывал в мультимедийном центре РИА «Новости» главный научный сотрудник отдела теоретической физики Института ядерных исследований РАН Игорь Ткачев.
На лекции затрагивалось множество вопросов, рассказывалось о гипотезах причин возникновения Вселенной, о том, что было до этого и что было после. Но главное, что происходит во Вселенной сейчас? И почему это происходит именно так.
На данный момент наиболее вероятной причиной возникновения Вселенной многими учеными считается Большой взрыв. Реально этот взрыв имеет мало общего с чем-либо, что вообще может представить человек. Согласно этой теории, в самом начале вся существующая во Вселенной энергия была сосредоточена в одном микроскопическом объеме. Эта совокупность всего сущего, имевшая практически нулевой объем, обладала плотностью 10 в 93 степени грамм на квадратный см и температурой в 10 в 32 степени градусов по шкале Кельвина (она отличается от привычного нам Цельсия на 273 градуса в меньшую сторону). В какой-то момент эта сингулярность стала интенсивно расширяться. Через 10 в -43 степени секунд появились первые элементарные частицы: глюоны и кварки. Этот момент и можно назвать Большим взрывом.
Сколько он длился, сказать сложно. Первые крупные частицы (протоны и нейтроны, которые объединялись в ядра первых химических элементов, таких как дейтерий, гелий-4 и еще нескольких изотопов) появились спустя микроскопическое по человеческим меркам время (10 в -43 степени + 10 в -35 степени секунд). Однако первый полноценный атом (атом водорода, состоящий из одного электрона, одного протона и одного электрона) образовался только через 380 тысяч лет после взрыва, когда среда остыла до достаточной для формирования постоянных связей внутри атома температур. Далее Вселенная продолжила расширяться, а в пространстве образовывались все более сложные формирования: атомы тяжелых элементов, сложные молекулы. Появлялись звезды, планеты или просто облака газа, плывущие в пространстве.
По оценкам ученых, с момента Большого взрыва прошло около 13 миллиардов лет (это почти в три раза больше возраста Солнечной системы). Исходя из известных сейчас физических законов, за это время скорость движения галактик, которую они получили после взрыва, должна была если не снизиться под действием сил гравитации, то хотя бы сохраниться не выше изначальной. Однако из наблюдений астрономов становится очевидно, что скорость расширения Вселенной, то есть разлета галактик друг от друга, только увеличивается, что противоречит Стандартной модели: согласно ее положениям, галактики должны замедляться под действием гравитации.
Ответом на вопрос, почему Вселенная расширяется с увеличивающейся скоростью? стала теория темной энергии. Такое загадочное название ей присвоено потому, что она ничего не излучает, — силы вселенского зла здесь ни при чем. Из-за того, что темная энергия не излучает ни в каких видимых для человека и его оборудования спектрах, ее обнаружение весьма затруднено. Так что ее наличие еще полностью не доказано. Однако ученые уже знают некоторые ее свойства. Например, известно, что именно она отвечает за эффект антигравитации, который отталкивает галактики друг от друга. Также астрофизики предполагают, что плотность темной энергии не меняется в зависимости от размера Вселенной. То есть если объем Вселенной вырастает вдвое, то плотность обычной материи и энергии в ней падает соответственно, а плотность темной энергии остается без изменения. По мнению ученых, темная энергия составляет более 70% Вселенной (в то время как привычная нам материя — не более 5%).
Так или иначе, эта теория все еще остается недоказанной. Несмотря на то, что экспериментально она находит подтверждение, перевести ее из разряда гипотез в разряд законов природы физики пока не могут. Мнения.ру спросили экспертов, насколько достоверной, по их мнению, выглядит теория темной энергии? И считают ли они, что исследование подобных вопросов сейчас является приоритетным для человечества?
Мнения.
Игорь Ткачев, главный научный сотрудник отдела теоретической физики Института ядерных исследований РАН, член-корреспондент РАН
Далекие галактики наблюдать трудно, но в тот момент, когда там взрывается сверхновая звезда, это становится возможным. Есть сверхновые определенного класса, которые ведут себя как стандартные свечи. В определенный момент сверхновая становится нестабильной и взрывается. Поскольку звезды взрываются одинаковым образом, это дает возможность измерить расстояние до звезды: чем дальше находится вспышка, тем она более слабая, и, измеряя яркость вспышки, мы можем измерить расстояние.
Если поместить сверхновые на диаграмму Хаббла, то можно убедиться в расширении Вселенной с ускорением. Этот факт экспериментально подтверждает наличие темной энергии. За это была вручена Нобелевская премия по физике в прошлом году.
Вся совокупность космических данных говорит нам о том, что 70% энергетического баланса нашей Вселенной — темная энергия. Темная материя составляет 25 процентов. Обычное вещество, атомы, из которых мы состоим, такие как водород и гелий, составляют только 5 процентов. В какой из этих форм темная энергия существует сегодня? Что это — космологическая постоянная Эйнштейна, энергия физического вакуума или энергия стабильного состояния, близкого к вакууму? Пока наука не дает ответа на этот вопрос. Любая из этих форм согласуется с современными наблюдениями, поэтому здесь есть поле для открытий.
Наталия Терехова, астрофизик
Несмотря на всю свою загадочность, теория о темной энергии кажется на данный момент наиболее вероятной. Она может объяснить большинство существующих парадоксов астрофизики. Однако у нее есть существенный минус: ни у кого нет точного понимания, что же это за таинственная материя. Несмотря на это многие выдвигают предположения, какими свойствами она должна обладать.
У этой теории есть и альтернативы. Например, MOND — модифицированная ньютоновская динамика. В ней присутствуют специальные коэффициенты, которые добавляются к классическим формулам. Однако, учитывая странный, на мой взгляд, метод вычисления коэффициента, я бы сказала, что по степени достоверности эта теория не идет ни в какое сравнение с теорией темной материи.Также существует еще теория струн, но это совершенно отдельная тема, не думаю, что стоит ее в данном случае затрагивать.
Владимир Лукаш, обозреватель "Вокруг света"
Итак, мы живем в мире, динамика расширения которого управляется неизвестной нам формой материи. А единственно достоверное знание о ней, помимо факта ее существования, — это уравнение состояния вакуумоподобного типа, та самая своеобразная связь между плотностью энергии и давлением. Пока нам неизвестно, меняется ли характер этой связи со временем, и если да, то как. А значит, все рассуждения о будущем Вселенной, по сути, являются спекулятивными, основанными в значительной мере на эстетических воззрениях их авторов. Но мы вступили в эру точной космологии, основанной на высокотехнологичных инструментах для наблюдения и развитых статистических методах обработки данных. Если астрономия будет и дальше развиваться такими же темпами, как сегодня, загадка темной энергии будет разгадана уже нынешним поколением исследователей.
Источник Мнения.ру
