Темная энергия: неуловимая мощь

0

Ученые уверены, что Вселенная существует благодаря ей

Информацию, которую люди собрали о структуре Вселенной, получили на основе того, что мы можем наблюдать, измерить и проанализировать — то есть, обычного вещества. Все остальное — это темные субстанции. Темные они потому, что мы ничего о них не знаем (и потому что физикам не хватает фантазии, когда дело доходит до наименований).

68 процентов этих невидимых субстанций — темная энергия. Как предполагается, это самый обширный компонент Вселенной и к тому же самый загадочный. Тысячи ученых по всему миру работают над попытками понять нечто, что определяет структуру нашей Вселенной. Без темной энергии Вселенная под действием собственной гравитации медленно бы сжалась в одну точку.
Но что же она собой представляет, доподлинно неизвестно, пока только насчет темной энергии выдвигаются многочисленные теории.

Свойство пространства
Эта теория вышла из теории гравитации Эйнштейна, точнее, из того факта, что пустое пространство может иметь собственную энергию — так называемую космологическую постоянную. Эйнштейн также считал, что пространство может появиться из ниоткуда, и чем больше пространства появляется, тем больше, соответственно, энергии может быть в нем заключено.
Это могло бы объяснить быстрое расширение Вселенной, которое мы наблюдаем. Такая Вселенная могла бы расширяться бесконечно долго, пока каждый объект не окажется так далеко от любого другого объекта, что мир погрузится в полную тьму и холод.

Теория всего
Многие астрономы считают, что поиск темной энергии — бесполезное занятие. Вместо этого они ратуют за неуловимую «теорию всего», которая сама по себе разрешила бы проблему темной энергии. Эта теория должна объяснить поведение всех объектов во Вселенной — от очень больших до очень маленьких. Пока что теории о том, как работает Вселенная, делятся на крупномасштабные (вроде теории гравитации) и мелкие теории (вроде квантовой механики).
Хотя решение проблемы темной энергии таким образом логически обосновано, формулировка «теории всего» оказалась невозможным даже для самых ярких умов в физике. Дело в том, что нормальные законы физики будто ломаются, достигая квантового уровня. Поиск продолжается в любом случае.

Новая фундаментальная сила
Все фундаментальные взаимодействия или силы, которые мы знаем (гравитация, электромагнетизм, слабое и сильное взаимодействие), работают в разных диапазонах. Некоторые влияют только на объекты атомарных размеров, другие же определяют движение планет и формирование галактик.
Эта теория темной энергии утверждает, что существует фундаментальное взаимодействие, которого мы пока не нашли и которое действует в гигантских масштабах. По этому предположению, данную силу можно наблюдать только после достижения Вселенной определенных размеров. Она работает в противовес гравитации и растягивает объекты прочь друг от друга.
Ученые полагают, что поскольку эта сила действует на огромных расстояниях, мы пока не сталкивались с ней в повседневной жизни и на измерения, проводимые на Земле, она тоже не влияет. Никто не знает, временная эта сила или постоянная. В зависимости от ответа на этот вопрос, Вселенная либо будет расширяться вечно и станет холодной, либо расширяться и сжиматься время от времени.

Эйнштейн ошибался?
Теория гравитации Эйнштейна утверждает, что всякое тело во Вселенной притягивается к любому другому телу, и сила притяжения зависит исключительно от масс объектов и расстояния между их центрами.
И все же некоторые физики считают, что эта теория может быть ошибочна, и разрабатывают новые теории гравитации, которые могли бы объяснить темную энергию. В этих гипотезах они оборачивают влияние гравитации в крупных масштабах так, что каждый объект отталкивает любой другой.
Хотя эти выкладки не могут похвастать серьезной экспериментальной поддержкой (а модель гравитации Эйнштейна проверялась многократно), они объясняют, почему Вселенная расширяется.

Замедление времени
Это явление происходит, когда объекты движутся близко к скорости света: тогда время замедляется. Идея об этом представлена в парадоксе близнецов, когда один близнец отправляется на космический корабль, который движется на скорости света, а его брат остается на Земле. Когда они снова встречаются после нескольких лет разделения, близнец на Земле оказывается значительно старше своего брата-космонавта.
Эдвард Кипреос, профессор Университета Джорджии представил мнение, что только движущийся объект сам по себе подвергается замедлению времени. (Обычно человек-наблюдатель быстро движущегося объекта также испытывает эти эффекты.) Из этого следует, что в прошлом время должно было двигаться быстрее. Это устраняет необходимость иметь отталкивающую силу или вещество, поскольку кажущееся расширение Вселенной будет простым просчетом расстояний, которые были затронуты замедлением времени.
Если эта теория верна, она не только вступит в противоречие со специальной теорией относительности, но и будет означать, что наша Вселенная статична. Она никогда не расширяется и не сжимается.

Экзотическая новая частица
Мы знаем, что электрон создает электрическое поле, а также недавно гравитационное поле стали ассоциировать с гравитоном — частицей-переносчиком силы гравитации. Эту концепцию можно применить на темную энергию, и тогда темная материя (на которую приходятся остальные 27 процентов Вселенной) будет ее частицей-переносчиком силы. Поскольку некоторые частицы не наблюдаемы в принципе (тот же гравитон), эта идея вполне имеет право на жизнь. Только вот доказательств, говорящих в ее пользу, крайне мало. У нас просто нет способа измерить хоть какое-нибудь свойство, связанное с темной энергией или темной материей.

Множественные вселенные
Согласно антропному принципу, фундаментальные константы физики и химии (такие как скорость света, гравитационная постоянная и т. п.) подходят для поддержания жизни в отдельно взятой Вселенной, но могут иметь иные значения в других вселенных. В бесконечном множестве параллельных вселенных кажется вполне вероятным, что может появиться и наша вселенная, с заданными значениями темной энергии, подходящей для формирования жизни.

Виртуальные частицы
Квантовая теория берет за основу идею виртуальных частиц — мелких частичек материи, которые появляются и исчезают. Постоянное появление и исчезновение частиц высвобождает энергию, потому что материя преобразуется в энергию, когда эти частицы исчезают. Физики считают, что именно так пространство само по себе может набрать достаточно непрерывной энергии, чтобы создать «отрицательное давление», которое вызывает расширение Вселенной. Если эта теория верна, энергетическое пространство, получаемое от этих виртуальных частиц, может быть таинственной темной энергией, и наша Вселенная будет продолжать расширяться до тех пор, пока этот процесс протекает.

Илья Хель http://hi-news.ru

Поделиться.

Комментарии закрыты