Маркус Чаун - Твиты о вселенной

В 1980-х Вера Рубин обнаружила звезды на окраине спиральной галактики, вращающиеся слишком быстро. Как дети на ускоряющейся карусели, они должны были бы улететь.

Звезды не улетают в межгалактическое пространство, утверждают астрономы, потому что они удерживаются гравитацией невидимой темной материи.

Каждая спиральная галактика, включая наш Млечный Путь, считается встроенной в гигантское сферическое гало темной материи, намного превосходящей массу звезды.

Природа темной материи — одна из величайших загадок физики. Есть разгадка, одобренная большинством ученых: до сего времени не открытая субатомная частица.

Так как темная материя существует повсеместно, она должна быть и в пределах Земли. Для ее обнаружения проведено несколько экспериментов в шахтах.

Существует реальная возможность, что претендент на звание носителя темной материи будет найден с помощью Большого адронного коллайдера — гигантского ускорителя частиц недалеко от Женевы.

Тот, кто отгадает загадку темной материи, несомненно, заслужит Нобелевскую премию.

Она «невидима» [30] Здесь авторы подчеркивают очевидный факт, так как любая энергия, вообще говоря, невидима. . Заполняет все пространство. И характеризуется отталкивающей гравитацией, которая ускоряет расширение Вселенной.

Темная энергия обнаружена в 1998 двумя группами — одна во главе с американцем Саулом Перлмуттером и другая — австралийцами Ником Сантцеффом и Брайаном Шмидтом.

«Стандартные свечи», характеризующие свечение сверхновых в удаленных областях Вселенной, слабее, чем ожидалось, — звезды должны располагаться дальше, чем при нормальном расширении пространства.

Вопреки всем ожиданиям, космическое расширение ускоряется (должно быть замедление из-за «тормозящего» действие гравитации между галактиками).

Само пространство должно содержать своего рода «упругий» материал — темную энергию, борющуюся с гравитацией, которая пытается собрать все галактики вместе.

Темная энергия является основным компонентом Вселенной. На ее долю приходится примерно 73 % всей космической массы-энергии (темной материи 23 %, обычной материи 4 %).

Невероятно — найти основную составляющую Вселенной только в 1998. Урок для физиков, которые еще в XIX в. утверждали, что в физике практически не осталось нерешенных задач.

На самом деле темная энергия очень разрежена. Но эффект накапливается. Объясняет, почему незаметен на Земле, в то время как он властвует над космическими объемами.

Без сомнения, темная энергия является одним из самых неожиданных открытий в истории науки. Кроме того, одним из самых непостижимых.

Квантовая теория дала нам компьютеры и лазеры и ядерные реакторы; понимание того, почему Солнце светит и почему земля под нашими ногами твердая…

…Но затем квантовая теория используется для прогнозирования энергии вакуума — темной энергии — и дает число 1 со 120 нулями — это намного больше, чем то, что мы наблюдаем.

Темная энергия представляет самое большое расхождение между предсказанием и наблюдением в истории науки. Что-то не так?

Большинство физиков считают, что отсутствует «руководящая идея». И только тогда, когда кто-то найдет ее, мы сможем, наконец, понять темную энергию.

Кажется, что это действительно так, хотя мы должны быть очень осторожными с такими заявлениями, поскольку кажущееся в науке может оказаться обманчивым.

Если бы гравитация была на несколько % сильнее, она бы сжала/нагрела солнечное ядро так, что топливо выгорело бы менее чем за 1 млрд лет, — этого времени недостаточно для развития разумной жизни.

С другой стороны, если бы гравитация была на несколько % слабее, солнечное ядро не смогло бы достаточно сократиться/нагреться для того, чтобы создать все. Жизнь не смогла бы зародиться на Земле.

Аналогично, если бы ядерные силы были на несколько % больше, Солнце сожгло бы топливо не за 10 млрд лет, а горело бы менее 1 секунды, и мы получили бы взрыв!

Всюду в природе, куда бы мы ни бросили взгляд, оказывается, что законы физики «тонко настроены» под наше пребывание здесь. Вопрос: какой вывод мы можем сделать из этого?

Единственная возможность — хотя и не научная — Бог тонко настроил законы физики. Тем не менее не существует доказательств влияния сверхъестественного на развитие Вселенной.

Другая возможность — есть множество вселенных, каждая со своими законами, и мы оказались в одной, хорошо приспособленной для жизни. Как нам было не появиться здесь?

Идея, поставленная с ног на голову, — законы физики таковы, потому что иначе мы не могли бы существовать как наблюдатели — называется «антропным принципом» [31] Антропный принцип — аргумент «Мы видим Вселенную такой, потому что только в такой Вселенной мог возникнуть наблюдатель, человек». Этот принцип был предложен с целью объяснить с научной точки зрения, почему в наблюдаемой нами Вселенной имеет место ряд нетривиальных соотношений между фундаментальными физическими параметрами, которые необходимы для существования разумной жизни. Вселенная должна иметь свойства, позволяющие развиться разумной жизни. .

Внимание: пока еще нет полной «теории всего». Можно показать что силы в природе взаимосвязаны. И это может означать менее тонкие настройки, чем мы думаем.

Однако одна проблема — невероятно крошечные величины темной энергии — неизбежно приводит к антропному объяснению.

Темная энергия отталкивания должна быть крайне мала, чтобы не препятствовать сжатию газовых облаков для образования галактик, необходимых для нашего существования.

Природа, по-видимому, стучит у нас над головой и кричит нам, что это не единственная Вселенная. Доказательства приходят из многих источников.

Много разных версий «мультивселенной». Пока неясно, как они сочетаются друг с другом в целостной картине. Это новые парадигмы.

Мы, конечно, много знаем о Вселенной за «космическим горизонтом». Согласно теории «инфляции», существует бесконечное число доменов (регионов), подобных нашему.

Каждый домен образовался в результате Большого взрыва. Но из охлажденных осколков должны были сформироваться различные галактики/звезды. Отсюда разные истории.

Кажущиеся тонко настроенными здесь для нас законы физики намекают, что имеются и другие вселенные с иными, отличающимися, законами физики.

Конструкция, которая предусматривает множество доменов с различными законами, есть «теория струн», в которой частицы — колеблющиеся «струны» массы-энергии.