Ігор Ткачов, головний науковий співробітник відділу теоретичної фізики Інституту ядерних досліджень РАН, член-кореспондент РАН
Про це розповідав в мультимедійному центрі РІА «Новини» головний науковий співробітник відділу теоретичної фізики Інституту ядерних досліджень РАН Ігор Ткачов.
На лекції піднімалося безліч питань, розповідалося про гіпотези причин виникнення Всесвіту, про те, що було до цього і що було після. Але головне, що відбувається у Всесвіті зараз? І чому це відбувається саме так.
На даний момент найбільш імовірною причиною виникнення Всесвіту багатьма вченими вважається Великий вибух. Реально цей вибух має мало спільного з чим-небудь, що взагалі може уявити людина. Відповідно до цієї теорії, на самому початку вся існуюча у Всесвіті енергія була зосереджена в одному мікроскопічному обсязі. Ця сукупність всього сущого, що мала практично нульовий обсяг, володіла щільністю 10 в 93 ступені грам на квадратний см і температурою в 10 в 32 ступені градусів за шкалою Кельвіна (вона відрізняється від звичного нам Цельсія на 273 градуси в меншу сторону). В якийсь момент ця сингулярність стала інтенсивно розширюватися. Через 10 в -43 ступеня секунд з'явилися перші елементарні частинки: глюони і кварки. Цей момент і можна назвати Великим вибухом.
Скільки він тривав, сказати складно. Перші великі частки (протони і нейтрони, які об'єднувалися в ядра перших хімічних елементів, таких як дейтерій, гелій-4 і ще кількох ізотопів) з'явилися через мікроскопічне за людськими мірками час (10 в -43 ступеня + 10 в -35 ступеня секунд). Однак перший повноцінний атом (атом водню, що складається з одного електрона, одного протона і одного електрона) утворився тільки через 380 тисяч років після вибуху, коли середовище охолола до достатньої для формування постійних зв'язків усередині атома температур. Далі Всесвіт продовжила розширюватися, а в просторі утворювалися все більш складні формування: атоми важких елементів, складні молекули. З'являлися зірки, планети або просто хмари газу, що пливуть в просторі.
За оцінками вчених, з моменту Великого вибуху пройшло близько 13 мільярдів років (це майже в три рази більше віку Сонячної системи). Виходячи з відомих зараз фізичних законів, за цей час швидкість руху галактик, яку вони отримали після вибуху, повинна була якщо не знизитися під дією сил гравітації, то хоча б зберегтися не вище початкової. Однак зі спостережень астрономів стає очевидно, що швидкість розширення Всесвіту, тобто розльоту галактик одна від одної, тільки збільшується, що суперечить Стандартної моделі: згідно з її положеннями, галактики повинні сповільнюватися під дією гравітації.
Відповіддю на запитання, чому Всесвіт розширюється з наростаючою швидкістю? стала теорія темної енергії. Таке загадкова назва їй присвоєно тому, що вона нічого не випромінює, - сили вселенського зла тут ні при чому. Через те, що темна енергія не випромінює ні в яких видимих для людини і його обладнання спектрах, її виявлення вельми складно. Так що її наявність ще повністю не доведено. Однак вчені вже знають деякі її властивості. Наприклад, відомо, що саме вона відповідає за ефект антигравітації, який відштовхує галактики один від одного. Також астрофізики припускають, що щільність темної енергії не змінюється в залежності від розміру Всесвіту. Тобто якщо обсяг Всесвіту виростає удвічі, то щільність звичайної матерії і енергії в ній падає відповідно, а щільність темної енергії залишається без зміни. На думку вчених, темна енергія становить понад 70% Всесвіту (в той час як звична нам матерія - не більше 5%).
Так чи інакше, ця теорія все ще залишається недоведеною. Незважаючи на те, що експериментально вона знаходить підтвердження, перевести її з розряду гіпотез в розряд законів природи фізики поки не можуть. Мненія.ру запитали експертів, наскільки достовірною, на їхню думку, виглядає теорія темної енергії? І чи вважають вони, що дослідження подібних питань зараз є пріоритетним для людства?
Ігор Ткачов. головний науковий співробітник відділу теоретичної фізики Інституту ядерних досліджень РАН, член-кореспондент РАН
Далекі галактики спостерігати важко, але в той момент, коли там вибухає наднова зірка, це стає можливим. Є наднові певного класу, які ведуть себе як стандартні свічки. У певний момент найновіша стає нестабільною і вибухає. Оскільки зірки вибухають однаковим чином, це дає можливість виміряти відстань до зірки: чим далі знаходиться спалах, тим вона слабша, і, вимірюючи яскравість спалаху, ми можемо виміряти відстань.
Якщо помістити наднові на діаграму Хаббла, то можна переконатися в розширенні Всесвіту з прискоренням. Цей факт експериментально підтверджує наявність темної енергії. За це була вручена Нобелівська премія з фізики в минулому році.
Вся сукупність космічних даних говорить нам про те, що 70% енергетичного балансу нашого Всесвіту - темна енергія. Темна матерія складає 25 відсотків. Звичайне речовина, атоми, з яких ми складаємося, такі як водень і гелій, складають тільки 5 відсотків. В якій з цих форм темна енергія існує сьогодні? Що це - космологічна постійна Ейнштейна, енергія фізичного вакууму або енергія стабільного стану, близького до вакууму? Поки наука не дає відповіді на це питання. Будь-яка з цих форм узгоджується з сучасними спостереженнями, тому тут є поле для відкриттів.
Наталія Терехова. астрофізик
Незважаючи на всю свою загадковість, теорія про темну енергію здається на даний момент найбільш імовірною. Вона може пояснити більшість існуючих парадоксів астрофізики. Однак у неї є істотний мінус: ні у кого немає точного розуміння, що ж це за таємнича матерія. Незважаючи на це багато висувають припущення, якими властивостями вона повинна володіти.
У цій теорії є і альтернативи. Наприклад, MOND - модифікована ньютонівська динаміка. У ній присутні спеціальні коефіцієнти, які додаються до класичних формулах. Однак, з огляду на дивний, на мій погляд, метод обчислення коефіцієнта, я б сказала, що за ступенем достовірності ця теорія не витримує ніякого порівняння з теорією темної матеріі.Также існує ще теорія струн, але це зовсім окрема тема, не думаю, що варто її в даному випадку зачіпати.