Тёмная Вселенная. Часть 1

    Доброго времени суток, уважаемое хабрасообщество! Как я и обещал после прошлой статьи по теории струн, сегодня мы попробуем приоткрыть завесу тайн и пробежаться по костылям новым веяниям в космологии — попробуем взглянуть на тернистый путь, который прошли ученые, и разобраться, к чему же они в конце концов пришли в попытке описать происхождение, жизнь и будущее нашей Вселенной. В процессе написания статья немало разрослась, поэтому я все-таки решил разделить её на две части.

    Космологическая постоянная


    В 1916 году Альберт Эйнштейн при создании общей теории относительности (ОТО) полагал, что наша Вселенная должна быть стационарной, то есть по большей части недвижной. Или, другими словами, расстояние между двумя разными звёздами и даже галактиками с течением времени должно оставаться одним и тем же. Однако из уравнений его же собственной теории выходило, что Вселенная по ним никак не может быть стационарной. Тогда Эйнштейн дополнил уравнения так называемым «лямбда-членом», который был призван гарантировать то, что Вселенная таки стационарна. Лямбда-член в дальнейшем назвали «космологической постоянной».

    Практический смысл космологической постоянной заключался в том, что пустое пространство на самом деле не пустое — в нём имеется некое поле, которое оказывает воздействие на находящееся в нём вещество, извлекая нужную для этого энергию из ниоткуда. Подобные выводы вызывали у современников недоумение, и коллеги не преминули обрушиться на Эйнштейна с критикой.

    В 1922 году Александр Фридман представил собственную модель Вселенной, которая не использовала космологическую постоянную. Но по его модели получалось, что Вселенная должна либо постоянно расширяться, либо постоянно сжиматься. Изначально Эйнштейн к данной модели отнесся отрицательно.

    Но в 1929 году Эдвин Хаббл поставил точку в данном вопросе, экспериментально подтвердив, что Вселенная расширяется — то есть, расстояние между двумя любыми галактиками с течением времени постоянно увеличивается, а не остаётся неизменным. Эйнштейн признал свою неправоту, сказав, что введение космологической постоянной было его величайшей ошибкой.

    Открытие расширяющейся Вселенной стало новым толчком для науки — привело к созданию теории Большого взрыва. Да и современная Лямбда-CDM модель Вселенной базируется именно на модели Фридмана, включая в себя помимо нее и космологическую постоянную, и тёмную материю, и тёмную энергию.

    Тёмная материя


    До 1998 года учёные усердно работали над теорией Большого взрыва, которая постепенно все больше и больше развивалась. Но общая суть оставалась неизменной: изначально вся материя была сосредоточена в одной-единственной точке, и много лет назад произошел Большой взрыв, дав начало нашей Вселенной.

    Математически теория базировалась на ОТО, но она не была в состоянии описать все наблюдаемые явления. Например, было установлено, что края всех галактик вращаются гораздо быстрее, чем это следует из законов Ньютона, которые являются предельным случаем ОТО.

    Объяснений этому явлению могло быть два: либо массы галактик больше, чем кажутся, либо гравитация убывает с расстоянием не так быстро, как предсказывает ОТО, а как-то очень хитро — не нарушая уже проверенные кейсы, но и объясняя кривые вращений галактик. В данном случае ученые остановились на первом варианте, и добавили к космологической модели недостающую массу, которую назвали «тёмной материей».

    На тот момент у тёмной материи не было экспериментальных подтверждений, и для объяснения этого факта было предложено два варианта:

    1. Тёмную материю просто не видно. Черные дыры, коричневые карлики, нейтронные звезды, кварковые звезды, преонные звезды, многочисленные планеты в телескоп не узреть на таких расстояниях, а они вполне себе обычные объекты во Вселенной. Хотя согласно различным космологическим теориям и наблюдениям за древними космическими объектами — так много подобных объектов быть не должно.
    2. Тёмная материя состоит из невидимых частиц. Хотя сама возможность существования подобных частиц в науке сейчас под большим вопросом. Тем не менее тёмная материя должна состоять не только из слабо взаимодействующих, но и довольно массивных частиц. Подпадающие под такие характеристики частицы усиленно ищутся, но пока безуспешно.

    На данный момент учёные предполагают, что если тёмная материя представляет собой некий новый тип частиц, то они могут, помимо гравитации, взаимодействовать ещё каким-либо образом (например, посредством слабого взаимодействия — того самого, из-за которого распадаются радиоактивные элементы). На практике это означает, что эти частицы могут рассеиваться на ядрах атомов; поэтому, если взять большое количество активного вещества, то со временем какая-нибудь частица тёмной материи с ним провзаимодействует, что можно будет зафиксировать чувствительной аппаратурой.

    На данный момент исследователи по всему миру проводят эксперименты с огромными объёмами вещества в расчёте на то, что удастся что-нибудь зарегистрировать, и хотя, временами, поступают новости о положительных результатах, все они довольно спорны.

    При этом тёмная материя доступна для косвенных наблюдений через явление гравитационного линзирования. На основании данных наблюдений даже была составлена карта распределения тёмной материи во Вселенной. (на илл. справа — три оси параллелепипеда соответствуют положению неба (в прямом восхождении и склонении) и расстоянию от Земли, увеличивающемуся слева направо)

    Благодаря тёмной материи ученые смогли объяснить и образование галактик, так как уровень схлопывания межзвездного газа явно был недостаточен для образования галактики, а другой материи пригодной для описания галактикообразования на тот момент не было известно.

    Помимо этого, у тёмной материи было и любопытное следствие, так как по расчетам её масса выходила аж очень большой — до 26 % всей массы нашей Вселенной — то она должна создавать сильные гравитационные поля, которые способствуют притяжению материи друг к другу и, как следствие, замедляют расширение Вселенной.

    Исходя из этого встал вопрос о том, насколько быстро замедляется расширение Вселенной. Если тёмной материи относительно мало, то Вселенная может расширяться вечно, постепенно замедляя скорость расширения, но никогда не доводя её до нуля. Некоторые учёные считали, что тёмной материи даже больше, чем мы думаем, и она рано или поздно приведёт к тому, что Вселенная, не выдержав собственную массивность, перестанет расширяться и начнёт сжиматься обратно, пока не сколлапсирует в ту самую одну-единственную точку или сингулярность — так называемая теория Большого схлопывания. Чтобы выяснить, что именно нас ждёт, учёные продолжали свои исследования.

    Тёмная энергия


    И в 1998 году, наблюдая за сверхновыми звёздами, ученые сделали знаменательное открытие — оказывается, 5 млрд. лет назад Вселенная начала расширяться с ускорением. То есть с каждым годом Вселенная расширяется всё быстрее и быстрее, как будто материю подталкивает на разгон некая неучтенная энергия.

    Итогом этого стало возникновение понятия тёмной энергии, которую ввели именно для объяснения ускоренного расширения Вселенной. Это было чисто абстрактное понятие, так как сведения относительно её природы практически отсутствовали даже в виде гипотез, в отличие от той же тёмной материи.

    Позднее ученые предложили несколько вариантов сущности тёмной энергии — один из самых очевидных, что это просто плотность энергии вакуума (согласно квантовой механике, из-за принципа неопределённости Гейзенберга даже в совсем пустом пространстве постоянно происходят квантовые флуктуации — рождаются и исчезают частицы, и хотя в среднем частиц в вакууме нет, энергия в среднем в вакууме есть). То есть именно то, чем обуславливалось введение космологической постоянной в уравнения ОТО.

    Однако, на текущий момент не существует достоверных методов для вычисления плотности энергии вакуума (получается очень много, гораздо больше, чем должно быть), что ставит под сомнение состоятельность гипотезы, и интерпретируется некоторыми учеными, как неспособность дать адекватное описание.

    Несмотря на это, космологическая константа — это во многих отношениях самое простое решение проблемы ускоряющейся Вселенной, когда единственное числовое значение объясняет множество наблюдений. Поэтому нынешняя общепринятая лямбда-CDM модель включает в себя космологическую константу как существенный элемент.

    Еще одно объяснение сущности тёмной энергии заключается в том, что это некое динамическое скалярное поле, заполняющее всю Вселенную (квинтэссенция). Отличие от первого варианта только в том, что это поле не «вшито» в само пространство, и поэтому может иметь разную плотность в разных точках — где-то больше, где-то меньше. Существование подобного поля предсказывается и стандартной моделью, и теорией струн.

    Однако у обоих вариантов имеются проблемы с экспериментальным подтверждением. Если это действительно какое-то скалярное поле, оно может теоретически как-то с чем-то и взаимодействовать, так что можно зафиксировать какие-либо признаки этого взаимодействия. А вот если это постоянная энергия вакуума, то перспектив в этом направлении вообще практически нет.

    Существует ещё третий вариант для скептиков: тёмная энергия, как и тёмная материя — нечто вроде эпициклов Птолемея, то есть абсолютно выдуманные конструкции, придуманные, чтобы теория, хромая на обе ноги, сходилась с реальностью. Сейчас предпринимаются попытки описать ускоренное расширение Вселенной без связи с тёмной энергией, а, например, через гравитацию. Но как сказал астрофизик Ethan Siegel:
    Хотя такие альтернативы и получают широкое освещение в прессе, почти все профессиональные астрофизики уверены, что тёмная энергия существует, и что ни одна из конкурирующих теорий не может успешно объяснить наблюдения с таким же уровнем точности, как стандартная тёмная энергия.

    В отдалённой перспективе, если тёмная энергия действительно есть, и она никуда не исчезнет со временем, то это может привести к любопытным последствиям. А именно, Вселенная станет расширяться всё быстрее и быстрее, из-за чего все близкие друг от друга объекты станут недоступными из-за ограничения в скорости обмена материей (300 000 км/с из СТО) — в конце концов удалятся на расстояние, за которое нельзя и никогда не будет можно заглянуть. Иными словами в конечном итоге каждая элементарная частица во Вселенной останется в гордом одиночестве, отгороженная от всего остального мира горизонтом событий. А кто-то говорит, что разорвет даже и их.

    Тёмная жидкость


    Все же остановимся подробнее на одной из теорий, которая является альтернативой как тёмной материи, так и тёмной энергии, и которая пытается объяснить оба явления в единой структуре. Данная теория получила название «тёмной жидкости».

    Она предполагает, что тёмная материя и тёмная энергия не являются отдельными физическими явлениями, как считалось ранее, и не имеют отдельного происхождения, а тесно связаны друг с другом и могут рассматриваться как две грани одной жидкости.

    В галактических масштабах тёмная жидкость ведет себя как тёмная материя, а в более крупных масштабах её поведение становится похожим на тёмную энергию. Было показано, что простая тёмная жидкость с отрицательной массой обладает свойствами, необходимыми для объяснения как тёмной материи, так и тёмной энергии. При этом теория так же предполагает, что тёмная жидкость представляет собой особый вид жидкости, притягивающее и отталкивающее поведение которой зависит от локальной плотности энергии.

    Другими словами идея теории состоит в том, что, когда тёмная жидкость находится в присутствии вещества, она усиливает силу гравитации около неё. Эффект всегда присутствует, но становится заметным только в присутствии очень большой массы, такой как галактика. Это описание аналогично теории тёмной материи, и подтверждается на частных случаях уравнений тёмной жидкости.

    С другой стороны, в местах, где относительно мало материи, как, например, в пустотах (войдах) между сверхскоплениями галактик, эта теория предсказывает, что тёмная жидкость ослабляется и приобретает отрицательное давление. Таким образом, тёмная жидкость становится силой отталкивания, с эффектом, подобным эффекту тёмной энергии.

    При этом теория тёмной жидкости выходит за пределы тёмной материи и тёмной энергии, поскольку предсказывает непрерывный диапазон притягивающих и отталкивающих качеств при различных случаях плотности вещества.

    Данная теория является довольно многообещающей, поскольку не только воспроизводит многие частные случаи других теорий, но и предлагает к ним важные поправки. Возможно, что с помощью её можно будет объяснить и недавно открытый эффект «дипольного отталкивателя».

    О дипольном отталкивателе, как и о некоторых других не менее интересных явлениях, я расскажу в следующей части статьи.
    Реклама
    AdBlock похитил этот баннер, но баннеры не зубы — отрастут

    Подробнее

    Комментарии 52

      +5
      Тёмная материя состоит из невидимых частиц.

      Не обязательно. Это может быть модификация к теории гравитации.

      Тёмная жидкость

      Не очень понятно, на самом деле, чем темная жидкость лучше темной материи. Частицы такой жидкости найти еще сложнее — они должны обладать отрицательной массой. И не очень ясно, почему надо обязательно объединить темную энергию и темную материю. Как вы написали, вполне вероятно, что темная энергия — это просто космологическая постоянная (а мы знаем, что у вакуума есть энергия, так что никаких дополнительных сущностей). А темная материя — это обычные частицы (вимпы, аксионы и т.п.).

      Честно говоря, сверхтекучая темная материя звучит правдоподобнее, чем темная жидкость.
        +3

        МОНД вроде противоречит поведению скопления Пули? Вообще интересно выглядит теория эмерджентной гравитации, но у неё вроде проблем пока ещё больше.

          +2
          В простом варианте — противоречит, но есть расширенные варианты, которые вполне работают (вроде как, но надо все проверять еще, конечно). Вообще тут такое дело: модифицированные теории гравитация хорошо работают на галактических размерах, где темная материя работает не очень. А темная материя хорошо работает для скоплений галактик, где модифицированная гравитация работает хуже. Некоторые даже предлагают разделить темную материю на две: частицы + монд.
          Вообще интересно выглядит теория эмерджентной гравитации, но у неё вроде проблем пока ещё больше.
          Да, мне тоже нравится! Только она в самом-самом начале еще, там еще не до проверки данных.
          +2
          Это может быть модификация к теории гравитации.

          Мне эта теория представляется как надстройка над темной материей, так как она все равно предполагает ее наличие, хоть и в меньших объемах. Хотя, возможно, и стоило ее указать.
            +2
            так как она все равно предполагает ее наличие, хоть и в меньших объемах.
            Не обязательно. Сама теория независима от темной материи. Варианты, которые нормально объясняют все данные — обычно включают темную материю. Но есть и варианты, которые не включают.
            0
            Не очень понятно, на самом деле, чем темная жидкость лучше темной материи.

            Мне на самом деле тоже не совсем понятно, помимо сказанного вами, она еще и жидкость, а с жидкостями в физике отдельная проблема. Но упоминания её относительно часто встречаются, в духе, что может она все объяснит.
              0
              Ну жидкость она условная… Они просто решают уравнения гидродинамические. А так речь о том, что она достаточно плотно заполняет пространство. Но вот ее отрицательная масса для меня сразу ее делает очень-очень маловероятной.
              Плюс, я и не встречал ее толком в последнее время, так, пара упоминаний.
          • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
              +5
              Такого видео я никогда не видел.
              +1
              почти все профессиональные астрофизики уверены, что тёмная энергия существует, и что ни одна из конкурирующих теорий не может успешно объяснить наблюдения с таким же уровнем точности, как стандартная тёмная энергия.

              Попахивает лженаукой. Ну или лжеучёными.

              Как так, «ни одна из конкурирующих теорий не может...»? А посчитать? Цифры же вроде одинаковые у всех.

              Ответ, видимо, будет такой — посчитать сложно. Ну ладно, сложно, но пока не посчитали — это же лженаука, заявлять, что «ни одна из конкурирующих теорий не может успешно объяснить наблюдения». Это просто мнение, но на таком мнении основывается, например, финансирование науки. И финансируют, разумеется, тех, кто эти мнения озвучивает, а не тех, кто предлагает альтернативы.

              Как могла бы выглядеть убедительная физика?

              Есть набор фактов, есть набор теорий, теории проверяют подстановкой фактов, если подстановка даёт более точное приближение, чем альтернатива, увеличивается доля усилий на эту теорию. И никаких бюрократов со своим авторитетным мнением.

              Интересно, объективным препятствием здесь являются только бюрократы, или же кто-то ещё?
                +5
                Как так, «ни одна из конкурирующих теорий не может...»? А посчитать? Цифры же вроде одинаковые у всех.
                Имеется в виду, видимо, что теории недостаточно продвинуты, чтобы суметь объяснить эти наблюдения — в настоящий момент.
                Интересно, объективным препятствием здесь являются только бюрократы, или же кто-то ещё?
                Сложность теорий: в условиях ограниченных человеческих ресурсов, невозможно работать над всеми теориями сразу. Каждый вынужден делать выбор, и потом перейти в другую теорию оказывается сложно — порог везде очень велик. Чем популярнее теория, тем больше людей в нее идет (замкнутый круг получается). Чтобы что-то изменилось, должна появиться теория, настолько очевидно лучше, чем популярные, чтобы несмотря на порог в нее перешли ученые из популярных теорий. И поверх еще бюрократия, как вы написали.
                  –3
                  Сложность теорий: в условиях ограниченных человеческих ресурсов, невозможно работать над всеми теориями сразу. Каждый вынужден делать выбор, и потом перейти в другую теорию оказывается сложно — порог везде очень велик. Чем популярнее теория, тем больше людей в нее идет (замкнутый круг получается). Чтобы что-то изменилось, должна появиться теория, настолько очевидно лучше, чем популярные, чтобы несмотря на порог в нее перешли ученые из популярных теорий. И поверх еще бюрократия...

                  не совсем точно. Интеллектуальный порог вхождения (threshold, barrier to entry, difficulty curve) для эфирной теории — практически нулевой. Но психологический барьер — действительно, высок. Мало кто из протоучёных способен легко отказаться от своего «багажа». Увы, но так работают естественные эфирные нейронные сети мозга. Они неохотно воспринимают отличающиеся (от уже накопленных) образно-ассоциативные системы. Если же речь идёт о смене самой образно-ассоциативной парадигмы, то мозг воспринимает это как агрессию и борется не на жизнь, а на смерть. «Новая научная истина торжествует не потому, что ее противники признают свою неправоту, просто ее оппоненты со временем вымирают, а подрастающее поколение знакомо с нею с самого начала» — Макс Планк…
              +5

              Тема хорошая. Но статья слишком уж в общих словах. Тем, кто никогда не слышал ни о чём "темном", будет любопытно. Остальным хотелось бы больше подробностей из последнего края

                +2
                Да, согласен, слишком объемную тему взял, поэтому и получилось, что только по верхам пробежался.
                –4
                Так вроде бы ученые опровергли существование темной энергии
                  +4
                  В процессе написания статья немало разрослась, поэтому я все-таки решил разделить её на две части.

                  Я тут взял чашечку чая, чтобы основательно почитать «лонгрид», а первая часть быстро закончилась. Не в обиду автору и авторам, и читателям — мы, кажется, разучились читать.

                  Жду вторую часть.
                    +2
                    Просто в сети сейчас преобладают тренды на короткие статьи, на это и в Википедии жалуются, что все их лучшие статьи — по большому счету неформат для массового читателя. Но радует, что в сети еще остались уголки где люди основательно подходят к чтению, впредь буду учитывать.
                      +1

                      Тут вопрос в целевой аудитории и в цели повествования. Если охото побольше просмотров, то да, коротенько и поярче, да без формул. Если хочется хоть какое-то целостное представление сформировать о предмете, то без кучи текста не обойтись. Как компромиссный вариант могу предложить слабую связность в большой статье. Это когда разделы небольшие, всё по общей тематике и если читать в изложенном порядке, то погружение и понимание лучше, но так же, если промотать на случайное место и начать читать, то должно быть понятно без особых проблем и скролов вверх. Идея не моя, кажется, видел её у Мосигры в советах о повествовании.

                    –8
                    Советую посмотреть это видео там лектор рассказывает свою теорию происхождения вселенной и его теория позволяет обойтись без ввода черных материй.
                      +1

                      Я дал себе труд его посмотреть. Но в конце есть примерно следующий диалог:


                      • У нас нет описания объекта, похожего по свойствам на чёрную дыру. Склоняемся к тому, что их нет.
                      • Учёные сфотографировали ЧД
                      • Я не специалист, я не размышлял...

                      Так чёрных дыр нет или они не обладают компетенцией размышлять о чёрных дырах? В первом случае их теория прямо противоречит наблюдаемым фактам. Во втором — я бы порекомендовал им поднабраться компетенции перед тем как лезть в вопрос, в котором они ничего не соображают.


                      Я даже не беру их бред про растущую Землю.

                        0
                        Сейчас кто во что горазд, то и говорит. O tempora, o mores!
                      +1
                      на илл. справа — три оси прямоугольника

                      Может, параллелепипеда?
                        0
                        Да, верно, поправил.
                        +3
                        простая тёмная жидкость с отрицательной массой обладает свойствами, необходимыми для объяснения как тёмной материи, так и тёмной энергии

                        простая тёмная жидкость с отрицательной массой ???
                        вот наркоманы-то где!

                          –8
                          Тёмная материя состоит из невидимых частиц. Хотя сама возможность существования подобных частиц в науке сейчас под большим вопросом. Тем не менее тёмная материя должна состоять не только из слабо взаимодействующих, но и довольно массивных частиц. Подпадающие под такие характеристики частицы усиленно ищутся, но пока безуспешно.
                          очевидно потому что это нечто очень плотное по своей структуре, и способное сосуществовать под колоссальным давлением космических процессов, вроде черных дыр или какого-то иного процесса который приводит к образованию планет в виде наслоения пластов космического мусора. Последние в дальнейшем выступают сдерживающим барьером для субстанции. Или быть может эта самая, материя — черная, в момент зарождения схлопывается как мега воронка. Засасывает в себя все чё не попадя, в итоге упирается в засос чего то более крупного, что перекрывает воронку и схлопывывает воронку в шарик. Который сначало когда то станет землёй, потом Марсом безжизненным, и в итоге вспыхнет как солнце. Материя то, она должно быть колоссально тяжёлым сжатым продуктом, что в дальнейшем станет ядром/печкой планеты. Которая рано или поздно выгорит. Даже если «эфир» и есть тёмная энергия, доказательства существования которого вроде как и искал Менделеев, имеет 0 позицию в таблице элементов, то тёмная материя -1.

                          На практике это означает, что эти частицы могут рассеиваться на ядрах атомов; поэтому, если взять большое количество активного вещества, то со временем какая-нибудь частица тёмной материи с ним провзаимодействует, что можно будет зафиксировать чувствительной аппаратурой.
                          либо начать туда привносить бактерий вроде плесени. Думаю выяснится, что некий штамм таки выделяет прекурсор соединения, которые могут в дальнейшем открыть верное направление в поисках.

                          Позднее ученые предложили несколько вариантов сущности тёмной энергии — один из самых очевидных, что это просто плотность энергии вакуума (согласно квантовой механике, из-за принципа неопределённости Гейзенберга даже в совсем пустом пространстве постоянно происходят квантовые флуктуации — рождаются и исчезают частицы, и хотя в среднем частиц в вакууме нет, энергия в среднем в вакууме есть). То есть именно то, чем обуславливалось введение космологической постоянной в уравнения ОТО.
                          и эта энергия способна как то нести в себе информацию. Те кто был в состояний клинической смерти, парили над телом, не все конечно, люди видимо разные и свойствами тоже обладают разными. Сам несколько раз переживал подобное.
                          Однако, на текущий момент не существует достоверных методов для вычисления плотности энергии вакуума (получается очень много, гораздо больше, чем должно быть), что ставит под сомнение состоятельность гипотезы, и интерпретируется некоторыми учеными, как неспособность дать адекватное описание.
                          получается очень много… как это?
                            +1
                            шизофазия?
                              0
                              И вот так ИИ в первый раз обиделся на человека.
                            0
                            А нет ли здесь противоречий?
                            Объяснений этому явлению могло быть два: либо массы галактик больше, чем кажутся, либо гравитация убывает с расстоянием не так быстро, как предсказывает ОТО, а как-то очень хитро — не нарушая уже проверенные кейсы, но и объясняя кривые вращений галактик. В данном случае ученые остановились на первом варианте, и добавили к космологической модели недостающую массу, которую назвали «тёмной материей».
                            Исходя из этого абзаца, я понимаю, что происходящие процессы во Вселенной не поддаются математическим описаниям при использовании измеренной массы взаимодействующих объектов, что послужило добавлением в расчеты массы, которую пока не удалось обнаружить.
                            Далее на сцене появляется «темная жидкость».
                            Было показано, что простая тёмная жидкость с отрицательной массой обладает свойствами, необходимыми для объяснения как тёмной материи, так и тёмной энергии.
                            Тут моя логика спотыкается.
                            «Отрицательная масса» разве не вычитается из остальной массы, которой и так дефицит для подтверждения расчетов?
                            Прошу объяснить.
                              +1
                              Я думаю, дело в том, что пространство в ОТО искривляется энергией, а не массой. У вас может быть отрицательная масса, но положительная энергия, и тогда у вас искривление пространства будет обычное (и это будет объяснять темную материю). А другие эффекты, которые зависят от массы, могут быть иными (и объяснять темную энергию).

                              Но вообще эта темная жидкость — очень неортодксальная теория, не представляю, почему вдруг автор выбрал эту теорию в качестве примера.
                              0
                              Благодаря тёмной материи ученые смогли объяснить и образование галактик, так как уровень схлопывания межзвездного газа явно был недостаточен для образования галактики, а другой материи пригодной для описания галактикообразования на тот момент не было известно.
                              Странно об этом слышать, ведь любой учитель физики в школе знал об этом на 100%</сарказм?>
                                0
                                Как и любой учитель математики знал, что на ноль делить можно, например, в теории колес.
                                0
                                то есть, расстояние между двумя любыми галактиками с течением времени постоянно увеличивается, а не остаётся неизменным


                                скорее между двумя точками в пространстве, галактики при этом вполне могут сближаться друг с другом.
                                  0
                                  Тут не так все просто, вроде бы по логике галактики и могут сближатся, но за счет постоянного расширения пространства получится, что они все равно будут становиться дальше друг от друга.
                                  –1

                                  Про возможность слабого взаимодействия для тёмной материи — первый раз слышу. А может это и есть всякие полтергейсты и прочие домовые? Правда, я не совсем понял, как он может проявляться, и насколько в самом деле может запускать электромагнитные процессы, ибо другие человек вряд ли может воспринять. Если порой наблюдаются необъяснимые смещения орбит разных аппаратов, то, по мне это аргумент за тёмную материю. Но тогда сгустки не должны быть больше триллионов тонн в редких случаях, ибо квинтиллионы тонн — это уже заметнх размеров астероиды, будь реально такие невидимые астероиды, они б как минимум орбиту луны часто меняли б.

                                    0
                                    Извините, квинтиллионы тонн — это уже масса, сравнимая с массой Луны
                                      0

                                      Ну я и имею в виду, что сгустков тёмной материи такой массы быть не может, ибо если б они существовали, один такой пролетев вблизи земли орбиту луны непременно б потревожил. Раз такого не наблюдается, значит их не существует или почти не существует. В триллион тонн ещё не так заметно было б. От сгустка тёмной материи в несколько миллионов тонн, скажем, мог б сам по себе передвинуться стул, некоторые люди рассказывают, что видели что-то такое.

                                        0
                                        Ну так темная материя не будет действовать избирательно, они или притягивает всю планету, или ничего. Даже если притяжение не однородно, вряд ли оно настолько неоднородно, что заденет только стул.
                                          0

                                          Смотря в каком объёме. Если 100 миллионов тонн в объёме около метра, то при типичном коэффициенте трения может сдвинуть то, что непосредственно вблизи, а уже в 10 метрах будет как лёгкое дуновение.

                                      0
                                      Про возможность слабого взаимодействия для тёмной материи — первый раз слышу.
                                      Как же так, ведь вимпы — основная теория ТМ нынче — как раз только слабо взаимодействовать должны (и гравитационно).
                                      +1
                                      оказывается, 5 млрд. лет назад Вселенная начала расширяться с ускорением

                                      первые ~9 миллиардов лет Вселенная расширялась с постоянной скоростью, а потом «поддала газку»?))
                                      если серьёзно — можно коротко о том почему именно 5 млрд лет назад скорость расширения начала расти?
                                        +1
                                        Да, именно так. На деле так выходило из уравнений и наблюдений. Доминирующее объяснение — когда Вселенная была меньше по объему, то плотность материи была в ней высока, а материя расширение замедляет, с расширением Вселенной плотность материи убывала, а плотность темной энергии практически не изменялась (энергия вакуума), и 5 млрд.лет соотношение плотности материи к плотности энергии сделалось таким, что скорость расширения начала расти.
                                          0
                                          на текущий момент не существует достоверных методов для вычисления плотности энергии вакуума (получается очень много, гораздо больше, чем должно быть)

                                          энергия вакуума это результат аннигиляции пар виртуальных частиц, ЕМНИП, и вроде как условие необходимое для существования излучения Хокинга.
                                          есть вероятность что получается «слишком много» потому что не учитываются и пары частиц тёмной материи, которые как раз и должны быть намного массивней, а значит и обладающими большей энергией.
                                          0
                                          Со скоростью расширения тоже проблемы. Где-то недавно проскакивало, что вроде бы, неправильно определяли яркость звезд, по которым и рассчитывалось ускорение.
                                            0
                                            С этим все сложно: действительно, одна научная работа заявила о возможности такого эффекта. Но во-первых, статистическая значимость результата невелика, так что, пока его не проверили другие, можно не принимать в расчет. Во-вторых, есть много других способов измерения расширения, которые независимо дают тот же результат. Так что, даже если яркость и правда определяли с ошибкой, это не влияет на существование ускорения.
                                          0
                                          Огромное спасибо за статью. Точнее, за весь задуманный цикл статей. Очень интересно почитать, о чём сейчас думают ученые. С удовольствием прочитал и первую статью по теории струн.
                                          Прошу извинить меня за глупый вопрос, но ведь без обратной связи познания наука превращается в религию? Вот как-то никакой связи между первой и этой статьями я не вижу. Правильно ли я понял из прочитанного, что спин, как квантовая характеристика, должен быть стабильным? И если колебания (или что там определяет спин) гармоничны, то сия частица становится реальной, попадает в наш мир. А если колебания не гармоничны, то… либо мы своими органами не воспринимаем эти частицы (как чистую ноту в отличие от шума) и поэтому не можем придумать методов регистрации, либо эти частицы не «попадают в нашу физику» и становятся «темными» частицами, имеющими «темную» энергию?
                                            0
                                            Насколько я помню, там все колебания гармоничны. Просто все происходит на таких малых масштабах, что существующие приборы просто не могут ничего там зафиксировать. Считается, что и элементарные частицы (протоны, нейтроны) кажутся точечными частицами, а не струнами, как раз из-за этих ограничений.

                                            Теорию струн пытаются применять для описания космологии, например, как в комментариях уже было сказано, основным кандидатом на частицы составляющие темную материю являются вимпы. А основным кандидатом на роль вимпа является частица нейтралино.
                                              0
                                              Спасибо за комментарий. Надеюсь, дальше будет ещё интереснее)))
                                            –6

                                            Математически теория базировалась на ОТО, но она не была в состоянии описать все наблюдаемые явления. Например, было установлено, что края всех галактик вращаются гораздо быстрее, чем это следует из законов Ньютона, которые являются предельным случаем ОТО.

                                            Объяснений этому явлению могло быть два: либо массы галактик больше, чем кажутся, либо гравитация убывает с расстоянием не так быстро, как предсказывает ОТО…… ученые остановились на первом варианте, и добавили к космологической модели недостающую массу, которую назвали «тёмной материей».
                                            ...

                                            увы, но, как правило, рядовые протоучёные не придерживаются формально-логических принципов по чисто психологическим мотивам. Первое и самое очевидное объяснение — это псевдонаучный характер самой так называемой Общей Теории Относительности (ОТО). ОТО — это абстрактный набор формул, а не теория. Истинная теория материи выводит закономерности гравитационного ускорения из самого факта инерциальности эфира…
                                              –4
                                              «когда тёмная жидкость находится в присутствии вещества, она усиливает силу гравитации около неё»

                                              А что есть гравитация? Это равноускоренное движение расширяющегося пространства вовнутрь материи, которая его поглощает. Поэтому, например, расширение межгалактического пространства, втекающего в галактики, «усиливает» их гравитацию и оставляет на их орбитах только быстро вращающиеся звёзды.

                                              «в местах, где относительно мало материи, как, например, в пустотах (войдах) между сверхскоплениями галактик… тёмная жидкость становится силой отталкивания, с эффектом, подобным эффекту тёмной энергии.»

                                              А что есть тёмная энергия? Это постоянное и повсеместное пополнение нашего пространства его новыми квантами. Из 5-го масштабного измерения, в которое материя выводит поглощаемые ею кванты пространства. Постоянное пополнение пространства новыми квантами побуждает его расширяться без снижения плотности энергии вакуума (сохранять космологическую постоянную). В войдах пространство поглощать почти некому, поэтому оно расширяется и раздвигает скопления галактик.

                                              Я рад, что физики через «тёмную жидкость» почти приблизились к правильному пониманию взаимодействия материи и пространства. Только им не хватает комплексного подхода к пониманию мира. Они не учитывают, что эволюция материи превращает нашу Вселенную в разумный организм. Что следует избегать «вселеноцентризма» и предполгать существование множества вселенных.
                                              Из них при переходе от свободного расширения к взаимному сжатию образуются вселенные следующего масштаба пространства-времени. Разумные вселенные в них являются квантами материи, а безжизненные — квантами пространства. Первые стремятся выжить в плотной среде и постоянно ликвидируют кванты пространства. Отчего постоянно перемещаются в пространстве со скоростью света — согласно ходу времени вмещающей их вселенной.
                                              Проверка этой гипотезы давно лежит под носом физиков и называется замедлением времени в гравитационном поле. Надо просто признать поглотительную природу гравитации. Пространство расширяется в сторону его меньшей плотности, а она там, где его поглощает материя массивных тел. Поэтому в менее плотном пространстве фотонам — разумным вселенным предыдущего масштаба — нет нужды ликвидировать его кванты с прежней интенсивностью, и частота (энергия) фотонов снижается.
                                              Это самое физическое объяснение наблюдаемого эффекта снижения частоты фотонов в гравполе. В природе есть реальная расширяющаяся среда, есть материальные частицы, но нет абстрактной метрической сетки, геодезических линий. Фотоны не могут реагировать на абстрактное искривление метрики, они реагируют на реальные объекты, на их свойства. Надеюсь, «тёмная жидкость» — это последнее препятствие перед шагом в реальность.
                                                +2
                                                Честно сказать, эти споры ученых на тему фундаментального устройства нашей Вселенной больше напоминают теологические споры индейцев вокруг костра. У каждого есть какой-то опыт, но каждый не может выдвинуть какую-то достаточно правдоподобную теорию. Каждая теория с самого начала имеет большие проблемы. Но всё это понятно. Мы еще многого не знаем. Наверно, надо больше вкладываться в инструментальное изучение Вселенной. А пока бюджеты на серьезные и нужные проекты урезают и урезают. Я про все страны. НАСА прилично потеряло в финансировании.
                                                Восхищаюсь учеными, которые несмотря на большие пробелы в экспериментальной физике из-за невозможности пока в современной науке воспроизвести многое, тем не менее, строят смелые теории и пытаются с помощью чисто математического аппарата познать мироздание.
                                                Слежу на новостями современной космологии уже лет тридцать как. Если бы деньги, идущие на вооружения и политические дрязги между странами, шли на науку, уже многое смогли бы постичь. ИМХО.
                                                  0
                                                  Генераторами лженаучных теорий в подавляющем большинстве являются сами учёные. Так и происходит прогресс в науке, ибо ложными оказываются в итоге на каждый текущий момент почти все выдвинутые ранее гипотезы. И такая же судьба будет, скорее всего, у гипотез признаваемых на данный момент многообещающими. Поэтому резко «западать» на них я бы поостерёгся.
                                                  Меня несколько настораживает, что совершенно не представляя, что такое масса (ну да, мера энергии, куда уж понятней) основывать теории на концепциях отрицательной массы – это не слишком ли смело? Ведь отрицательной массы никто никогда и нигде не наблюдал. Так что лично я склонен считать это лишь любопытным математическим экзерсисом.

                                                  Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                                                  Самое читаемое