Андрей Макронович предлагает Вам запомнить сайт «Космос»
Вы хотите запомнить сайт «Космос»?
Да Нет
×
Прогноз погоды

Без Космоса нет будущего!

Поиск по блогу

Запомнить
Читать

О сайте

Темная энергия

развернуть

Темная энергия


 Расчеты, проводящиеся на современных суперкомпьютерах и использующие современные космологические теории, позволяют представить Вселенную как безбрежный океан темной энергии, из которого кое-где пылающими точками вырываются галактики. Словно тонкими нитями разреженная светящаяся материя соединяет их в своеобразную ячеисто-сетчатую структуру. Иллюстрация: James Wadsley, McMaster University, Hamilton, Ontario

Современная теоретическая космология утверждает, что Вселенная на 90% состоит из неизвестных форм материи.

 Обыденное сознание никак не может привыкнуть даже к той картине мира, которую нарисовала наука к середине прошлого века, а открытия последних десятилетий уже заставляют её самым радикальным образом перерисовывать. За чредой всевозможных новостных сообщений научного характера специалистам бывает непросто уловить «сверкающий изумруд» по-настоящему великих открытий, способных коренным образом изменить наши представления об окружающем мире. Однако такие открытия совершаются, и одно из них — это обнаружение в 1998 году так называемой «тёмной энергии». Если попытаться определить главное качество того, что было столь громко наречено, то можно сказать, что оно включает в себя, прежде всего, силы отталкивания, действие которых «противоположно» действию сил гравитации. В этом смысле можно говорить, что «тёмная энергия» есть антигравитация.

 История её открытия весьма примечательна. Общепринято считать, что впервые представление об антигравитации ввёл Альберт Эйнштейн. Однако ещё в 1870-е годы Фридрих Энгельс в недописанной работе «Диалектика природы», иллюстрируя диалектический закон единства и борьбы противоположностей, писал, что природа, представленная одной притягивающей силой (гравитацией), неполна, и что для её полноты кроме силы притяжения должна существовать и сила отталкивания.

 Как ни странно, соображения Эйнштейна были во многом сходными, и в 1917 году он ввёл в одно из уравнений своей теории слагаемое, названное им лямбда-членом и описывающее «силы» отталкивания. Без этого слагаемого уравнения его общей теории относительности не позволяли получить стационарного решения: пространство нашей Вселенной получалось обязательно либо расширяющимся, либо сжимающимся. Инерция мышления в начале ХХ столетия была ещё очень велика, поскольку всё предшествующее время, от седой древности, Вселенная в целом всегда рассматривалась как пусть даже и однажды созданный, но в дальнейшем стационарный объект. Эволюционирующее решение представлялось Эйнштейну физически бессмысленным, и он решил «уравновесить» гравитацию «силами» отталкивания.

 Не прошло и десяти лет, как он согласился с идеей изменения Вселенной как целого и назвал введенный некогда лямбда-член самой большой ошибкой в своей жизни. Как известно, «гений не совершает ошибок…», однако после того как не совершенная ошибка была уравновешена противоположной, реализация идеи антигравитации в физической теории попала «в долгий ящик». И только во второй половине ХХ столетия учёные вновь обратили на неё внимание.

Темная энергия

 Итог десятилетних наблюдений за сверхновой 1987 года привели к шокирующему результату, объявленному журналом «Science» «главным прорывом 1998 года». По этому поводу один из главных героев события профессор Калифорнийского университета в Беркли Сол Перлмуттер был сфотографирован на фоне сильно увеличенного изображения сверхновой. Фото: Lawrence Berkeley National Lab

 К этому времени всё более становилась очевидной фундаментальная роль физического вакуума. И не только в физике микромира, но и в более крупномасштабных процессах, связанных с возникновением нашей Вселенной. В частности, создаваемая в послевоенные годы Фейнманом, Дайсоном и Швингером квантовая электродинамика давала бесконечное значение для энергии вакуума, и это обстоятельство долгое время считалось одной из главных сложностей теории. А в 1960-е годы стали предприниматься первые попытки создания единой теории поля на основе идей спонтанного нарушения симметрии вакуума. Именно они привели в итоге к первому успешному объединению электродинамики с теорий слабых взаимодействий.

 Идею «всё из вакуума» высказывали всегда, а теперь появились и какие-то веские аргументы. Эстонский академик Густав Наан (Gustav Naan) любил повторять «вакуум есть всё, и всё есть вакуум». Именно физический вакуум мог занять «вакантную ячейку» антигравитации, и с 70-х годов многие его рассматривали как основного кандидата на эту роль. Однако порядка двух десятилетий эти «разработки» носили сугубо теоретический характер, и только открытие 1998 года перевело их в практическую плоскость.

 Приоритет открытия принадлежит двум независимым группам исследователей — астрономов и астрофизиков. Первая находится в Северном полушарии (США), ею руководит Сол Перлмуттер (Saul Perlmutter), другая в Южном (Австралия), ею руководит Бриан Шмидт (Brian Schmidt). Наблюдая удалённые на очень большие расстояния (несколько миллиардов световых лет) сверхновые звёзды, учёные обнаружили, что эти звёзды имеют меньшую яркость, чем ожидалось. Подобный результат означал, что эти объекты удаляются от нас с ускорением, причину которого и назвали «тёмной энергией».

 Отказ Эйнштейна от лямбда-члена завершил построение общей теории относительности. Дело стояло за её экспериментальным подтверждением, что удалось Эдвину Хабблу (Edwin Powell Hubble, 1889–1953), установившему, что галактики кажутся всякому наблюдателю разлетающимися со скоростями пропорциональными расстоянию до них. Было принято считать, что причиной их «разлёта» (правильнее сказать, расширения всего пространства) является так называемый «Большой Взрыв», который задаёт своеобразный «импульс» расширяющемуся пространству. Гравитация при этом играет роль некоторого «тормозящего фактора».

Темная энергия
 Ясность в вопрос о темной энергии должно внести наблюдение за сотнями или даже тысячами сверхновых. Проделать это, возможно, удастся с помощью орбитальной обсерватории SNAP. Возможно, она будет выглядеть
как-то так. А возможно, и как-то по-другому. Конструкция пока в стадии обсуждения. Иллюстрация: R. Lafever (LBNL)

 В описании этого вполне уместна аналогия растягивающегося резинового жгута. Растяжению (расширению) этого жгута можно поставить в соответствие расширение самого пространства, а силам, «пытающимся» вернуть жгут в исходное положение — гравитационные силы. Очевидно, что под действием гравитации скорость расширения уменьшается, и даже может со временем смениться сжатием. Открытие 1998 года показала, что Вселенная расширяется ускоренно. А это могло означать только одно: во Вселенной присутствует некая «сила», причём более «мощная» чем гравитация, которая преодолевает тормозящее действие гравитации.

 Разумеется, понятие «сила» в данном случае не корректно, поскольку в общей теории относительности, которая является одним из основных элементов теоретического фундамента современной космологии, в математическом формализме и смысловом содержании «силы», как таковые отсутствуют, и причиной движения является энергия. Поэтому данный феномен и получил название «энергия». Прилагательное «тёмная» к ней приложили потому, что она не наблюдаема и никаким другим способом, кроме как ускоренного расширения Вселенной, себя не проявляет.

 Немного позднее, в начале нового века и тысячелетия удалось все же обнаружить и другие проявления существования «тёмной энергии». В частности, именно она вызывает анизотропию микроволнового реликтового излучение. Естественно, и это открытие не решило вопрос о природе темной энергии. Сказать, что первый «кандидат» на отождествление данного феномена с физическим объектом — это физический вакуум, явно недостаточно. К тому же дальнейшие исследования заставили поставить это под сомнение даже это расплывчатое утверждение, вынудив учёных на поиски других «кандидатов».

 Математически различие между формами материи выражается элементарно просто. Одним из уравнений, определяющих глобальную эволюцию Вселенной, является уравнение состояния каждой из этих форм, устанавливающее соотношение между её давлением и плотностью энергии (его количеством на единицу объёма). Между этими параметрами существует прямо пропорциональная зависимость, причём для ускоренного расширения необходимо, что бы плотность энергии была отрицательной величиной. Иными словами, это уравнение выглядит следующим образом: Р = –nE, где Р — давление, а E — плотность энергии.

 Все различные формы энергии отличаются друг от друга лишь коэффициентом n. При n=1 будет физический вакуум. Это тот самый физический вакуум, который «несёт ответственность» за Большой Взрыв и из которого появилась наша и другие вселенные. Если будет доказано, что тёмная энергия есть только физический вакуум, то это будет означать, что причины ускоренного расширения те же, что и породили нашу Вселенную.

 Однако современные данные говорят, что феномен тёмной энергии целиком сводить только к физическому вакууму не вполне правомочно. Судя по последним данным, тёмную энергию более адекватно описывает многокомпонентная модель, где кроме физического вакуума присутствуют ещё несколько других составляющих. Одна из них — так называемая квинтэссенция. Для неё n=2/3. Физически она представляет собой ещё один, пятый вид взаимодействия (кроме уже известных четырёх: гравитационного, электромагнитного, сильного, слабого). Это достаточно специфическое состояние материи, но его природа, тем не менее, в общих чертах ясна — это поле. Кроме того, составной частью тёмной энергии может являться и газ Чаплыгина — так же уникальная, но теоретически понятная нам форма материи.

Темная энергия

 На диаграмме показаны различные формы материи, упорядоченные по степени их распространенности во Вселенной. Самая известная среди них реже всего встречается. Иллюстрация: Ann Feild (STScI)

 Однако может случиться и так, что этим «списком» составные тёмной энергии не исчерпываются, и в её состав входит ещё один компонент, так называемая фантомная энергия. Природа этой фантомной энергии совершенна не ясна, очевидно только, что это не вещество. Вполне вероятно, что её не удастся отождествить (как это удалось сделать с квинтэссенцией) с новым видом поля, и тогда можно будет говорить о том, что физики столкнулись с ещё одним, после вещества и поля, фундаментальным типом материи, и тогда это открытие с полным правом можно будет считать одним из самых выдающихся открытий в истории человеческой цивилизации.

 Основной фундаментальной задачей современной физики как раз и является полное установление природы тёмной энергии. Для этого астрономы — наблюдатели должны более точно установить коэффициент n у всех её слагаемых, а теоретики построить теоретическую модель, соответствующую этим наблюдательным данным. Когда и кем это будет сделано — покажет время, однако не вызывает сомнения то, что нобелевский комитет ещё не раз объявит своих лауреатов в области физики с формулировкой «за исследования, связанные с установлением природы тёмной энергии».

 И в заключение хотелось бы сказать ещё об одном. Систематические наблюдения показывают, что с ускорением движутся только те объекты, которые находятся от нас на расстояниях порядка восьми миллиардов световых лет. А это означает, что факторы, определяющие ускорение Вселенной, «вступили в игру» только приблизительно последние восемь миллиардов лет. Как поведёт себя Вселенная в будущем — то же не совсем ясно. Факторы, определяющие это ускорение, могут действовать как некоторый промежуток времени, так стать и постоянными. В первом случае по окончании действия этих факторов ускорение сменится замедлением, и эволюция Вселенной в будущем будет определяться в рамках моделей, хорошо разработанных ещё в ХХ столетии. Если же факторы, определяющие ускорение, будут постоянными, то рано или поздно все вещественные сложные высокоорганизованные формы материи (в том числе и человек) «размажутся» по пространству, что, конечно же, несовместимо с их существованием. Однако вопрос о том, какой же сценарий реализуется в будущем, пока остаётся открытым.

http://xzoid.ucoz.ru/publ/18-1-0-181

Опубликовано 08.06.2009 в 19:53
Статистика 1
Показы: 1 Охват: 0 Прочтений: 0

Комментарии

Показать предыдущие комментарии (показано %s из %s)
Андрей Макронович
Андрей Макронович 8 июня 09, в 21:36 Вы присмотритесь к детям, рождаемых в глаза сегодня и вы поймете...человечество даст новый виток...и не мы создатели этого... Текст скрыт развернуть
0
Герман
Герман 8 июня 09, в 21:49 Мы уже на новом витке развития. Пример? Дети-индиго. Текст скрыт развернуть
0
Геннадий Зубков
Геннадий Зубков 9 июня 09, в 12:10 Судить о динамике Вселенной по наблюдениям удалённых на 8-13(-бесконечность!) млрд.км источникам света-слишком самоуверенно.
''Однако за время пути собака (длина волны света ) могла подрасти''. Не могут события во Вселенной ориентироваться на их расстояние до Земли-забыли Джордано Бруно и др. борцов с землецентризмом.
Текст скрыт развернуть
0
Alex Karpff
Alex Karpff Геннадий Зубков 29 августа 09, в 02:14 Всё таки НАДО иметь ХОТЬ какие-то пусть приблизительные представления о масштабах своей кухни, расстоянии до ближайшего гастронома и сколько "км" между планетами, звёздами, галактиками и дальними квазарами...
И ни БОГ, ни Джордано Бруно тут не помогут. Лучше по В.И.Ленину - НУЖНО "...учиться, учиться.....". А "обкусанные" знания и высказывания приводят только к КОНФУЗУ. Причём, человек, Геннадий, его даже может не заметить !
Текст скрыт развернуть
0
Larisa Kudashkina
Larisa Kudashkina 9 июня 09, в 15:35 В 1922 г. русский ученый А. Фридман создает модели расширяющейся Вселенной. Согласно его моделям, Вселенная расширяется, несмотря на наличие гравитации потому, что на начальном этапе в направленном наружу взрыве она приобрела большую кинетическую энергию. Все, что мы наблюдаем сегодня – это остатки космического взрыва. Кривизна пространства в расширяющейся Вселенной Фридмана может быть: типа А – положительная, Вселенная замкнута; типа В – нулевая, Вселенная открыта; типа С – отрицательная, Вселенная открыта. В замкнутой модели Вселенной за фазой расширения наступает фаза сжатия, а в открытых моделях расширение продолжается вечно. Во всех трех моделях расширение замедляется под действием гравитации. Чем выше плотность вещества во Вселенной, тем сильнее гравитация замедляет расширение, поэтому в замкнутых моделях плотность выше, чем в открытых. Существует критическая плотность,
по которой можно определить открыта или же замкнута Вселенная. При плотности Вселенной >критической , она замкнута, при равной или меньшей - открыта. Однако определить с достаточной точностью плотность вещества и постоянную Хаббла Н, пока невозможно т.к. во Вселенной много невидимого вещества. Величина 1/Н имеет размерность времени и является по сути верхним пределом возраста Вселенной, лежащим в диапазоне от 10 до 20 млрд лет.
В настоящее время наблюдения показывают, что галактики разбегаются, следовательно пространство, в котором помещаются галактики, расширяется, и расстояние между любыми двумя галактиками растет. Идея первоначального расширения, была воспринята и популяризована русско-американским физиком Джоржем Гамовым (1904-1968). Он назвал это Большим взрывом и предсказал, что излучение, которым сопровождался Большой взрыв, все еще должно отмечаться как слабая микроволновая радиация, прослушиваемая во всех направлениях.
Один из самых выдающихся вкладов в космологию сделала радиоастрономия в 1965 г., когда при испытании новой, более чувствительной приемной радиоаппаратуры в лаборатории Бэлла (США) на волне 7 см был обнаружен совершенно новый тип космического радиоизлучения. Его интенсивность со всех направлений на небе была одинаковой. Спектр и интенсивность открытого «изотропного» радиоизлучения соответствует черному телу, нагретому до температуры около 3 К. Оно заполняет всю Метагалактику с плотностью, значительно превышающей плотность всех других видов энергии в Метагалактике, за исключением энергии покоя.
Таким образом, обнаружение реликтового излучения подтверждает космологическую теорию горячей Вселенной с большим взрывом, но определить какая из трех простых фридмановских моделей описывает нашу Вселенную пока затруднительно.
Текст скрыт развернуть
1
Геннадий Зубков
Геннадий Зубков 10 июня 09, в 10:23 Спасибо за подтверждение моих подозрений: расширение вселенной замедляется,раз дальний видимый космос расширялся с ускорением ,а ближний -еле заметно. Читал,что Луна например удаляется от Земли,но не ускоренно,а с постоянной скоростью-типа на 2 метра в год. Получается,что Богу вздумалось свести ускорение расширения вселенной к нулю именно в период расцвета человечества ! Абсурд! Мы помещаем себя в центр времени,как раньше древние помещали себя в центр вселенной ! Текст скрыт развернуть
0
Показать новые комментарии
Показаны все комментарии: 6
Комментарии Facebook
Блог
Возможна ли темная энергия вообще?
7 ноя, 20:47
+13 1
Статистика 1
Показы: 1 Охват: 0 Прочтений: 0
Невероятная теория: темная материя частично заряжена
6 июн, 20:57
+7 0
Статистика 1
Показы: 1 Охват: 0 Прочтений: 0
Ученые сообщили о результатах поиска теплой темной материи
10 окт 14, 14:40
+15 2
Статистика 1
Показы: 1 Охват: 0 Прочтений: 0
Таинственная темная энергия может разорвать нашу Вселенную
25 ноя 13, 11:24
+16 6
Статистика 1
Показы: 1 Охват: 0 Прочтений: 0

Последние комментарии

Владислав Малиновский
Александр Самсонов
Наука приблизилась к тупику.
Александр Самсонов Возможна ли темная энергия вообще?
Михаил Баранов
Адам Меровей Merovey
Юрий В Радюшин
Влад Владимиров
Эдуард Тихомиров
Эдуард Тихомиров
Леонид Аншуков
Юрий В Радюшин
Тимур Бикметов
долго он будет сближаться с Меркурием,
Тимур Бикметов BepiColombo отправился к Меркурию. Обзор миссии
Тимур Бикметов
Юрий В Радюшин
Эдуард Александров
Дмитрий Самойленко
Александр Жигилий
Дмитрий Самойленко
Александр Жигилий
Валер Крюков
Samarium
Тимур Бикметов
Влад Владимиров
Тимур Бикметов
Валерий Акинин
Сергей Гришин
Валерий Акинин
Зинфира Давлетова
Понятно.
Зинфира Давлетова (Американские) ученые утверждают, что Солнечную систему окружает гигантский пузырь
Адам Меровей Merovey
5-й элемент-Любовь!))
Адам Меровей Merovey 16 сентября с Землёй сблизится крупный астероид 2004 DV24
Адам Меровей Merovey
Валерий Акинин
Виктор Плешков
Если человечество раньше само себя не угробит.
Виктор Плешков 16 сентября с Землёй сблизится крупный астероид 2004 DV24
Эдуард Тихомиров
Зинфира Давлетова
Samarium
Эдуард Тихомиров
Эдуард Тихомиров
Эдуард Тихомиров
Юрий В Радюшин
Зинфира Давлетова
Юрий В Радюшин
Михаил Рынденков
Юрий Атаманов
Дмитрий Самойленко
Николай Агапов
Николай Агапов
Геннадий Ростовский
Юрий Атаманов
Эдуард Тихомиров
Зинфира Давлетова
Эдуард Тихомиров