Виктор де Касто - Pro темную материю

• Название: Pro темную материю
• Автор: Виктор де Касто
• Жанр: Образовательная литература
• Год: 2016
• ISBN: 978-5-906150-74-5

Почему 22 % материи во Вселенной называют темной? Потому что ее не видно в традиционном смысле и даже в оптическом диапазоне длин волн, как видно обычную, светящуюся материю. Темная материя не принимает участия в электромагнитном взаимодействии. При этом она однозначно существует.

Еще большую долю, 74 %, в составе Вселенной занимает темная энергия, предположение о существовании которой было высказано после наблюдений за сверхновыми и расширяющейся Вселенной. Свойства этой субстанции оказались очень странными…

По мнению ряда ученых, без темной материи и темной энергии невозможно возникновение и существование самих галактик, звезд в галактиках, звездных систем, планет и жизни.

Автор увлекательно рассказывает об истории изучения Вселенной, о великих астрономах, астрофизиках и космологах, их попытках узнать или, скорее, рассчитать судьбу Вселенной.

---

А поскольку скорость источника света по мере движения к нам или от нас увеличивается, увеличивается и смещение в одну или другую сторону спектра. Слайфер обнаружил красное смещение в спектрах галактик в 1912–14 годах, потом и другие астрономы показали, что в ряде туманностей наблюдается значительное красное смещение, а это показывает, что галактики удаляются от нас на больших скоростях. Наибольшее красное смещение наблюдается в спектрах далеких внегалактических объектов и в настоящее время рассматривается как следствие космологического расширения Вселенной.

Но вернемся к Хабблу. Теперь он уже знал, что туманности – это галактики, и задумался о том, что может означать их движение. Он сравнил скорости восемнадцати туманностей с расстояниями и оказалось, что эти два показателя прямо пропорциональны друг другу: чем дальше галактика, тем скорее она удаляется. Другими словами, Вселенная, похоже, расширяется. Зависимость между красным смещением галактик и расстоянием до них поучила название закона Хаббла.

Внезапно оказалось, что Вселенная не является неподвижной и постоянной. Она меняется! Картинки сменяют друг друга, и никто не знает, что будет в следующую «минуту».

В прошлое вернуться нельзя – можно наблюдать только явления, происходящие в настоящем, пытаться найти математические методы, которые объяснят его и, возможно, помогут предсказать будущее.

Происхождение Вселенной

И тут мы подходим к вопросу происхождения Вселенной, который нельзя не рассмотреть в этой книге, и о котором с новой силой задумались ученые после открытия расширения Вселенной.

Давайте вкратце вспомним самые известные теории. Для начала отмечу, что ученые рассчитали количество времени, прошедшего с того момента, когда Вселенная начала существовать. Оно оказалось равным 13,73 + 0,12 миллиардов лет, и время существования Вселенной получило название «время Хаббла».

Первоначально теория Большого взрыва называлась «динамической эволюционирующей моделью» – название это условное, процесс не был хаотичным, как можно подумать, услышав название.

Стивен Хокинг, выдающийся британский физик-теоретик и популяризатор науки (род. в 1942)

В соответствии с теорией Большого взрыва ранняя Вселенная представляла собой очень однородную среду с необычайно высокими плотностью энергии, температурой и давлением. Раннюю Вселенную можно сравнить с огненным шаром, наполненным излучением и частицами. В результате расширения и охлаждения во Вселенной произошли фазовые переходы, аналогичные конденсации жидкости из газа, но применительно к элементарным частицам. Температура постепенно падала, один фазовый переход следовал за другим, образовались физические силы и элементарные частицы в их современной форме. Некоторые ученые считают, что потребовалось от 0,01 секунды до трех минут после начала Большого взрыва, чтобы появилось 98 % всей видимой материи и возникла собственно Вселенная. После еще большего падения температуры и расширения Вселенной наступил следующий переходный момент, при котором доминирующей силой стала гравитация.

Физики так тщательно и глубоко разработали теорию Большого взрыва, что могут объяснить процессы, происходившие во Вселенной с момента, когда ей было 10–43 секунды (так называемое «планковское время»), и далее. Однако состояние космологической сингулярности в «допланковское время» классическая общая теория относительности описать не может, поэтому получается, что Большой взрыв имеет сверхъестественную природу. И это внезапное возникновение пространства, энергии, материи и времени можно объяснить только с помощью какой-то трансцендентной причины.

Согласно теории Большого взрыва, 13,73 млрд лет назад нынешней материи и энергии предшествовало сингулярное состояние, то есть плотность, давление и температура имели близкие к бесконечным значения, но, как установил знаменитый физик-теоретик Стивен Хокинг, не может быть одновременно бесконечной плотности и температуры. Если выразиться по-другому, Вселенная возникла «из ничего», точнее, из очень малого невидимого объема, меньшего, чем атом. Но что послужило толчком?

Многие очень серьезные ученые задумывались об этой причине. Она должна быть обязательно – ведь все, что имеет начало, имеет и причину. Скорее всего, она находится вне нашего физического мира. Даже воинствующий атеист Стивен Хокинг вынужден был признать, что «Если Вселенная имеет начало, то следует предположить и наличие создателя». О сверхъестественности, невозможности возникновения из «ничего» и каком-то неизвестном нам «плане» говорил и Арно Пензиас, американский радиофизик и астрофизик, лауреат Нобелевской премии по физике (1978) за открытие микроволнового фонового (реликтового) излучения).

Фред Хойл, известный британский астроном, космолог, популяризатор науки (1915–2001)

Вывод некоторых, причем очень известных, серьезных и уважаемых ученых о сверхъестественной причине возникновения Вселенной и предположение о наличии Создателя оказались столь неожиданными, что далеко не все с готовностью приняли его. Но как атомы могли случайно преобразоваться в живую материю? Необходимо вмешательство Конструктора, или Космического Разума, Абсолютного Начала, Бога – от этого суть утверждения не меняется – необходима внешняя сила для возникновения Вселенной, в том числе и разумной жизни. То есть Большой взрыв что-то должно было подтолкнуть или запустить.

Карл Саган, американский астроном, астробиолог и выдающийся популяризатор науки, один из основателей проекта по поиску внеземного разума SETI (1934–1996)

Те, кого не устроил «толчок Создателя», очень быстро выступили с другими версиями происхождения Вселенной, отличными от теории Большого взрыва. Наиболее известной космогонической моделью является теория стационарной Вселенной или Вселенная стационарного состояния Томаса Голда, Германа Бонди и Фреда Хойла (благодаря которому появился термин «Большой взрыв»), которые утверждали, что по мере разбегания галактик пустоты между ними заполняются новой материей, возникающей из ничего. Необходимая плотность этой материи остается постоянной. У такой стационарной Вселенной нет ни начала, ни конца.

Модель имела довольно серьезную поддержку среди космологов в 1950-е и 1960-е годы, но открытие реликтового излучения резко уменьшило количество ее адептов, в настоящее время сторонников у этой теории практически нет. Также появились «модель пульсирующей Вселенной» Карла Сагана, в соответствии с которой космос расширяется, затем сжимается, опять расширяется – и так до бесконечности; теория Мультивселенной, утверждающая, что имеется множество вселенных; квантовые модели Вселенной, в частности Эдварда Трайона, в соответствии с которой наша Вселенная является только частью другой, материнской, состоящей из квантового вакуума, бесконечной в пространстве и вечной.

Но теория Большого взрыва все-таки принята большинством ученых и существует почти сто лет – пусть и без объяснения первоначального толчка. Возможно, мы никогда не узнаем о том, что это было. Даже если на улице спросить первого встречного о происхождении Вселенной, он вполне может сказать про Большой взрыв, пусть и не знает, что и когда «взрывалось». Принята она была после того, как Хаббл в 1929 году открыл «разбегание» галактик.

Вселенная – голограмма или реальность?

Какое-то время тому назад появилась еще одна теория, связанная с нашей Вселенной, получившая название голографической. Ученые задались вопросом: Вселенная существует в самом деле или это иллюзия? Может, наш мир – это голограмма? То есть получалось, что Вселенная – это, возможно, всего лишь проекция на каком-то плоском экране и только кажется объемной. Этакое изображение на телеэкране или изображение на плоскости, которая только создает иллюзию трехмерного объекта.

Первым о голографической теории заговорил физик Дэвид Джозеф Бом (1917–1992) из Лондонского университета еще в 1980-е годы. На эту мысль его навел французский физик Ален Аспе.

Дэвид Бом родился в США, умер в Лондоне, он работал в Принстонском университете, в Калифорнийском университете в Беркли, в Бристольском университете. Он известен не только работами по квантовой физике, но и философии, и нейропсихологии. В последние годы жизни Бом много работал над голографической моделью Вселенной.

Ален Аспе экспериментально показал, что элементарные частицы могут мгновенно обмениваться информацией на любом расстоянии (даже миллионов световых лет). То есть налицо взаимодействие со сверхсветовой скоростью и преодоление временного барьера. Дэвид Бом высказал предположение, что такое может происходить (вразрез с теорией Эйнштейна) только если наш мир представляет собой голограмму, а каждый ее участок содержит информацию о всей Вселенной.