[400x600]Итак, продолжаю радовать мозги разнообразным и полезным.

С Вами очередной бодрящий пост серии "Лекторий".

Тёмная энергия во Вселенной.
Диалог. А. Гордон

Алексей Старобинский, член-корреспондент РАН, института теоретической физики им. Л.Д. Ландау.

Современной космологии есть чем похвастаться. За последние годы сделано много наблюдательных открытий. И, хотя они с теоретической точки зрения были ожидаемы, но скептики всегда могли сказать, что это игры ума. А сейчас есть конкретные данные. Почему возникла путаница. Потому что наблюдения дают новости сразу в двух вопросах:

• Как устроена Вселенная сейчас. Мы узнали очень много поразительных фактов;
• Что было в ее начале, до "большого взрыва" 14 миллиардов лет тому назад.

Г. Давайте начнем со второго пункта. Что же, все-таки, было до большого взрыва.

А.С.: Это тоже не абсолютное начало, а некая предшествующая стадия. У нас лет 20 существует очень красивая теория, которая называется инфляционная. Эта теория о том, что было со Вселенной, когда она была очень искривленной. В космологии большую роль играет гравитация. Что это такое?

Согласно современным представлениям, идущим от Эйнштейна, гравитация описывается, как искривленное во времени пространство.То есть, тела движутся так, как если бы они двигались по прямым линиям, но в кривом пространстве. Словосочетание "искривленное пространство" я буду употреблять часто. Вселенная была очень сильно искривленная, а сейчас она почти плоская. Вселенная была в максимально симметричном состоянии. Не углубляясь в науку, мы чувствуем, что если не прилагать специальных усилий, то беспорядок со временем растет. Существует 2-й закон термодинамики, есть проблема с его формулировкой.

Я заранее скажу, что больцмановская тепловая смерть Вселенной не угрожает. В данный момент Вселенная однородна, изотропна, и на фоне ее есть только малые или локальные возмущения. Основной язык (понятие) космологии – это то, что у нас есть однородная, изотропная Вселенная, а на ней есть малые возмущения с разными масштабами. Это галактики, скопления галактик, звезды. Мы с этой точки зрения тоже являемся возмущением с характерным размером 1,5-2 м. и весом от 50 до 100 кг. С точки зрения малых возмущений, она еще очень упорядочена. Это говорит о том, что раньше она была еще более упорядочена. Отсюда можно прийти к идее максимального упорядочения в прошлом.

Где-то там (в будущем) существует максимальный беспорядок, а мы пока находимся на той стадии, где есть хоть какой-то порядок. В частности, если говорить о геометрии пространства. Какие вы знаете геометрические поверхности максимально симметричные? Наше пространство и время четырехмерное. Четырехмерное сложно представить, давайте говорить о 2-х мерных. Самая простая поверхность – это плоскость, но столь же симметрична и сфера. Но, оказывается, кроме сферы есть другие, гораздо более интересные – гиперболоиды. Особенно однополосный гиперболоид. Из кусков однополосного гиперболоида составлена Шуховская башня. Что имеет большое значение для нашего телевидения и радиовещания.

РЕКЛАМНЫЙ БЛОК

_ Познавательное о производстве стейков.

Воспоминания террориста: как мы помогали поездам сойти с рельс, и как из этого вырос антисемитизм.

"Чучух-чучух, чучух-чучух" - звучали поезда моего детства. И в Крым чучух, и на Север. Был ритм и размер. Теперь "Сапсан" скользит тихо. Безвременно...

_Репортаж со станкостроительной выставки.

Г.: Большинству интересно, что происходит сейчас со Вселенной. В чем эти открытия. Давайте грубо считать, что первоначально материя была максимально упорядочена и симметрична, и что же случилось потом с ней?

А.С.: Потом эта стадия закончилась и материя перешла в другое состояние. Произошел разогрев Вселенной. Вначале это было состояние квазивакуумное. В нем даже частиц отдельных не было. Все привыкли считать, что материя состоит из частиц. Та материя как раз была в таком состоянии, что там не было никаких частиц. Все было максимально симметрично. После разогрева возникло то, что называют горячая Вселенная Фридмана или Большой Взрыв. Температура была очень высокая, потом это все охлаждалось. И сейчас, на последней стадии произошла рекомбинация, то есть протоны и электроны соединились в нейтральный водород. При этом оказалось, что там присутствует некоторое количество гелия, дейтерия и некоторых других элементов. И это уже началась стадия, когда основную долю в плотности энергии, материи во Вселенной вносило почти что обычное вещество. Это происходило последние 12-14 млрд лет.

А сейчас есть другое замечательное открытие о том, что доминирующей стала совсем другая форма материи. То, что называется сейчас либо темной энергией (это более широкое понятие), а более узкое, это то, что теоретически давно обсуждалось и было еще предложено Эйнштейном – космологическая постоянная. Что это такое? Такая форма материи, которая качественным образом оказывается похожа на ту вакуумную форму материи, которая была на ранней стадии Вселенной. Она бесструктурная, она не скучивается гравитационно, где обычная материя скучивается.

Она не состоит из частиц. Если взять обычный газ и начать его расширять, то плотность энергии будет падать. При этой форме материи Вселенная расширяется, а плотность остается почти постоянной. Если взять буквально космологическую постоянную – она является строго постоянной. Из последних наблюдений я бы сказал, что есть нечто на нее похожее. Так как существует доля ошибки, то сказать, что она строго постоянная, мы не можем, но она к этому приближается.

Г.: А какой процент этой темной энергии?
А.С.: Основной. А именно, около 70% от всей плотности энергии содержится в этом новом, неизвестном, не открытом в лаборатории виде материи.

Г.: Но всегда существовавшем во Вселенной?
А.С.: Она всегда существовала, но раньше она не была доминирующей по плотности энергии. Ведь я сказал, ее плотность с расширением остается примерно постоянной. Физика – наука конкретная. Я вам скажу в числах. Обычное вещество, состоящее из частиц, это частично те самые протоны, нейтроны, электроны из которых мы состоим, как нас учат в школе, но не только. В прошлом, когда все размеры во Вселенной были в 2 раза меньше…

Г.: То есть все звезды и галактики были друг к другу ближе в 2 раза?
А.С.: Да. Это утверждение относится к несвязанным объектам. Внутри галактики, если она уже связанная, она не изменяется. Закон Хаббла появляется на расстояниях несколько больших, чем расстояние между отдельными галактиками. И звезды, они не уходят друг от друга внутри одной галактики. Когда размеры Вселенной были в 2 раза меньше, ее плотность была в 8 раз больше. А плотность вот этого вида материи, если бы это была строго космологическая постоянная, она должна была бы остаться константой. Из этого следует, что когда это было в прошлом, примерно половина возраста Вселенной 7 млрд лет назад, уже доминировало обычное вещество. Вклад этой темной энергии был довольно мал.

Г.: А значит ли это, учитывая то, что Вселенная продолжает расширяться, что значимость, а следовательно и процентное содержание этой материи будет расти?
А.С.: Будет в будущем расти.

Вопрос слушателя:
Как вы относитесь к тезису, что было время, когда времени не было?

А.С.: Этот тезис не очень строгий и поэтому не очень понятный. Его произносят в популярных статьях. В научных статьях он не встречается. Имеется в виду, что есть время координатное, а есть время физическое, которое можно мерить какими-то реальными объектами. Такое время, оно действительно в некотором смысле существует в области, где гравитация является классической. Раньше, когда были сверхвысокие кривизны, там разумного понятия времени, измеряемого часами или какими-то частицами не было из-за того, что были сильные квантовые флуктуации. Но мы об этом можем не беспокоиться по следующей причине. Оказывается та стадия, о которой я вам рассказывал, была при кривизнах существенно меньших, чем квантовые кривизны, при которых теряется понятие времени. Для того чтобы эта теория объясняла нам данные, нам приходится предположить, что кривизна была уже существенно меньше той критической при которой понятие времени терялось. Поэтому и вопрос о том, что происходит внутри черных дыр был и остался. Но он нам не может помешать сделать вот этот существенный прогресс в космологии.

Г.: Я так понял, что даже возникновение нас с вами, как совокупности некой материи и энергии, которую эта материя вырабатывает, стала возможной только на определенной стадии развития?
А.С.: Да. И тут действительно оказывается, что мы являемся этими самыми малыми возмущениями и неоднородными флуктуациями. А главное в наблюдении, что дает эта теория ранней Вселенной, инфляционной грани Вселенной – это предсказание возмущений. Возмущения возникли из квантовой флуктуации на той ранней стадии. Мы предсказываем правильную форму флуктуаций в зависимости от масштабов. Зависимость очень простая. Условно говоря, во всех масштабах, больших и маленьких, амплитуда флуктуаций относительная примерно одна и та же. Возникает число порядка 10-5 . Есть мера малости этих флуктуаций. Именно это подтверждает эксперименты. Кроме материи, вещества есть еще электромагнитное излучение. Оно изотропное. Его температура примерно 2,73 градуса по Кельвину.

Но не совсем изотропно. Если смотреть под разными углами, его температура немного различается – на уровне 10-5. Мы уже видим какой точности должен быть эксперимент. Нужно реально измерить разность 10-5 от этих 3 градусов по Кельвину. То есть нужно мерить величину на уровне 30 микрокельвинов. Космические эксперты научились измерять такие ничтожно малые разности температур с помощью радиотелескопа. И как я сказал, их спектральная зависимость – зависимость амплитуды анизотропии. Температура угла и в больших масштабах, и в малых оказалась именно такой, какая и была предсказана. Вот что именно было проверено экспериментально.


Продолжение: Научно-популярные фильмы, лекции и передачи в текстах. Тёмная энергия во Вселенной. Лекция — диалог.

"... Но это испанская пехота" х/ф "Капитан Алатристе"

"Был пацан на районе - Сявый. Он был вор. Вор с понятиями, домой например его можно было спокойно приглашать, ничего бы не украл, потому что у своих воровать западло. Редкий в принципе случай."
http://mrparker.livejournal.com/221667.html

http://mrparker.livejournal.com/221698.html