Физический вакуум и космическая анти-гравитация<< Титульный лист | Оглавление | 2. Гипотеза Эйнштейна >>
1. Введение
Космология - наука наблюдательная. До недавнего времени она покоилась на двух фундаментальных наблюдательных открытиях: в 1929 г. Хаббл открыл космологическое расширение, а в 1965 г. Пензиас и Вилсон обнаружили реликтовое излучение. Между этими событиями в науке о Вселенной прошло четверть века; спустя еще примерно столько же лет в космологии произошло новое не менее значительное событие: в 1998-99 гг. две группы астрономов-наблюдателей открыли космическую анти-гравитацию и космический вакуум [1]. В работе участвовало большое число астрономов (около ста в общей сложности), одной группой руководил Адам Райес, другой - Сол Перлмуттер; исследования продолжаются и сейчас, они приобретают все больший размах, в них включаются новые и новые специалисты-наблюдатели, а за ними и теоретики.
Главный смысл новейших открытий в космологии таков. В наблюдаемой Вселенной доминирует физический вакуум; по плотности энергии он превосходит все `обычные' формы космической материи вместе взятые. Вакуум создает космическую анти-гравитацию, которая управляет динамикой космологического расширения в современную эпоху. Из-за этого космологическое расширение ускоряется, а 4-мерное пространство-время мира становится тем временем статическим.
Скажем с самого начала, что это не теории или гипотезы, которые еще предстоит проверить на опыте, а прямое следствие надежных наблюдательных данных. Открытие сделано на основании изучения далеких вспышек сверхновых звезд. Из-за их исключительной яркости, сверхновые можно наблюдать на очень больших, по-настоящему космологических расстояниях. Опуская другие детали, скажем, что использовались данные о сверхновых определенного типа (Ia), которые принято считать `стандартыми свечами'; их собственная светимость действительно лежит в довольно узких пределах (эксперты по сверхновым продолжают между тем спорить, в каких именно). Это позволяет проследить, как видимая, регистрируемая яркость источников зависит от расстояния до них. Конечно, на небольших расстояниях это классический закон обратных квадратов; но на очень большом удалении источников становятся существенными космологичесие эффекты (соответствующая базовая формула давно уже была заготовлена в `Теории поля' Л.Д. Ландау и Е.М. Лифшица [2]), и, значит, характер зависимости позволяет в принципе узнать нечто новое о всей Вселенной.
Первая группа наблюдателей [1], сообщившая о своих результатах в 1998 г., располагала данными о всего нескольких сверхновых нужного типа на нужных расстояниях; но уже и этого было достаточно, чтобы заметить космологический эффект в законе убывания видимой яркости с расстоянием; точнее, лучше смотреть не на расстояния, а на красные смещения, как это обычно и делается в случае далеких источников. Оказалось, что убывание яркости происходит заметно быстрее, в среднем, чем этого следовало бы ожидать по космологической теории, которая три года назад считалась стандартной. Такое дополнительное потускнение означает, что данному красному смещению соответствует некоторая эффективная добавка расстояния. Но это возможно тогда (и, как все сейчас думают, только тогда), когда космологическое расширение происходит с ускорением, т.е. когда скорость удаления от нас источника не убывает, а возрастает со временем.
Это открытие изменяет, в первую очередь, наше понимание современной стадии космологической эволюции, нынешнего состояния Вселенной. Прежде считалось, что вся история космологического расширения - это история его затухания после первоначального Большого Взрыва. Сейчас оказывается, что как раз в нашу эпоху динамика расширения перешла со стадии замедления к новой стадии ускорения. Вместе с тем открытие космического вакуума ставит ряд новых принципиальных проблем как в космологии, так и в фундаментальной физике. Почему плотность космического вакуума имеет именно то значение, которое найдено в наблюдениях? Почему различные компоненты космической среды имеют разные, но все же близкие по порядку величины наблюдаемые значения плотности? Вместе с тем это открытие, сделанное на больших космологических расстояниях (сотни и тысячи мегапарсек), проливает свет на динамику нашей близкой окрестности во Вселенной, на движения галактик в локальном объеме с радиусом до 10-20 Мпк, где космологическое расширение и было первоначально обнаружено.
Обо всем этом и пойдет речь ниже; текст, подготовлен специально для astronet.ru. Раннюю журнальную версию статьи см. в Успехах Физических Наук, том 171, No. 11, стр. 1153-1174, 2001.
<< Титульный лист | Оглавление | 2. Гипотеза Эйнштейна >>
|
Публикации с ключевыми словами:
Космология - космомикрофизика - вакуум - Расширение Вселенной - квантовая гравитация - антигравитация - лямбда-член - Общая теория относительности
Публикации со словами: Космология - космомикрофизика - вакуум - Расширение Вселенной - квантовая гравитация - антигравитация - лямбда-член - Общая теория относительности | |
См. также:
Все публикации на ту же тему >> | |
