Знание-сила, 2001 № 11 (893) - [17]

Шрифт
Интервал

Инфляционная теория Биг Бэнга видит ту же картину иначе. В ее сценарии карта остаточного излучения тоже должна содержать основные участки с температурой 2,728 градуса Кельвина и более холодные участки с угловым размером в один градус, но вдобавок еще и холодные участки с «кратными» угловыми размерами – в половину градуса, четверть градуса и так далее.

Что же показали данные экспериментов? Предварительная карта «Бумеранга» содержала только один вид более холодных пятен размером в один угловой градус и лишь некий слабый, сомнительный намек на пятна следующего углового размера, не позволявший судить, дискретны эти размеры (и тогда верна инфляционная теория) или образуют непрерывный «хвост» (и тогда верна теория «космических дефектов»). Как сказал один из комментаторов, эти данные напоминали «пятна Роршаха», которые предъявляют испытуемым на психологических тестах и в которых каждый из них видит все, что хочет.

Естественно, сторонники инфляционной теории увидели в предварительных результатах «Бумеранга» ее подтверждение, а противники – опровержение. Однако наличие пятен «первого порядка», то есть с угловым размером в один градус, было несомненным, и это диктовало вывод поистине фундаментального для космологи значения: видимая нами часть Вселенной – «плоская». В самом деле, она не может быть «замкнутой»: еще Фридман когда-то показал, что срок расширения «замкнутой» Вселенной довольно короток, он не превышает 5 миллиардов лет. Ныне видимая часть нашей Вселенной существует уже 15 миллиардов лет и все еще расширяется, так что она не может быть «замкнутой».

Остаются два варианта – «открытая» и «плоская». «Открытая» Вселенная (та, в которой суммарная масса, а стало быть, и гравитация недостаточны, чтобы существенно замедлить расширение) имеет искривленное пространство (например, параллельные прямые в нем расходятся). Это должно привести к искажению наблюдаемых угловых размеров на карте остаточного излучения. Действительно, если в «плоской» Вселенной лучи от краев пятна «первого порядка» (1 градус) приходят к наблюдателю, сохраняя этот угловой раствор, то в «открытой» Вселенной эти же лучи должны искривляться внутрь, и кажущиеся угловые размеры пятна будут меньше одного градуса. Поскольку они видятся именно в один угловой градус, приходится заключить, что кривизна нашего пространства нулевая или очень близка к нулевой.

Вообще говоря, теория инфляции предсказывает именно этот вывод: мощное инфляционное «раздувание» начальной Вселенной должно было «разгладить» небольшие ее участки (а видимая нами часть Вселенной ничтожно мала относительно ее общего размера), как разглаживает поверхность резинового шарика его надувание. Но полученный вывод можно объяснить и без инфляции. Кроме того, его можно попытаться оспорить, поскольку он приводит к парадоксу критической плотности.

Сторонники инфляционной теории утверждали, что результаты «Бумеранга» и «Максимы» подтверждают не только «плоский» характер Вселенной, но и справедливость инфляционного объяснения этого факта. Однако зашита этого тезиса приводит к парадоксу. Как мы уже говорили, если Вселенная «плоская», ее средняя плотность должна равняться некой критической величине. Но все вещество в наблюдаемой части Вселенной – и видимое, и «темное» – обеспечивает не более 35 процентов от этой критической плотности. Для решения парадокса приходится постулировать существование какого-то вида доселе неизвестной энергии, которая (при переводе в массу по эйнштейнову принципу эквивалентности энергии и массы) дала бы недостающие 65 процентов. По аналогии с «темным» веществом такая гипотетическая энергия тоже получила название «темной».

Гипотеза о существовании во Вселенной такой энергии (и связанного с ней поля) была впервые высказана уже несколько лет назад, когда две группы исследователей, изучавшие далекие сверхновые звезды, пришли к выводу, что яркость этих звезд не соответствует той, какая должна быть, если бы Вселенная замедляла свое расширение. Напротив, она такова, как если бы скорость расширения Вселенной в последнее (в космических масштабах) время непрерывно нарастала. А такое нарастание требует наличия какого-то ускоряющего, «антигравитационного» поля. В начале же нынешнего года, на очередной встрече ученых НАСА, группа астрономов под руководством Адама Риса сообщила об открытии очередной, самой далекой на сей день (10 миллиардов световых лет) сверхновой звезды, свойства которой снова подтвердили факт ускоряющегося расширения наблюдаемой части нашей Вселенной, и сейчас астрономы планируют запустить в 2008 году специальный спутник для тщательной проверки всех этих сведений.

Данные «Бумеранга» и «Максимы», как видим, врезались в самую основу этого конфликта, косвенно подкрепив гипотезу «темной» энергии. Но у нее есть коренная трудность: она не может объяснить физическую природу загадочного ускоряющего поля. В ходе споров вокруг результатов «Бумеранга» были предложены три варианта такого объяснения. Первый из них предлагает вернуть в уравнения теории тяготения ту «космологическую постоянную», которую Эйнштейн некогда произвольно ввел туда для компенсации тяготения, дабы его модель Вселенной оставалась статичной, а затем выбросил, когда выяснилось, что Вселенная расширяется.


Еще от автора Журнал «Знание-сила»
Знание-сила, 2000 № 08 (878)

Ежемесячный научно-популярный и научно-художественный журнал для молодежи.


Знание-сила, 2000 № 02 (872)

Ежемесячный научно-популярный и научно-художественный журнал для молодежи.


Знание-сила, 2001 № 03 (885)

Ежемесячный научно-популярный и научно-художественный журнал.


Знание-сила, 1999 № 01 (859)

Ежемесячный научно-популярный и научно-художественный журнал для молодежи.


Знание-сила, 2000 № 04 (874)

Ежемесячный научно-популярный и научно-художественный журнал для молодежи.


Знание-сила, 1999 № 02-03 (860,861)

Ежемесячный научно-популярный и научно-художественный журнал для молодежи.


Рекомендуем почитать
Алексей Васильевич Шубников (1887—1970)

Книга посвящена жизни и творчеству выдающегося советского кристаллографа, основоположника и руководителя новейших направлений в отечественной науке о кристаллах, основателя и первого директора единственного в мире Института кристаллографии при Академии наук СССР академика Алексея Васильевича Шубникова (1887—1970). Классические труды ученого по симметрии, кристаллофизике, кристаллогенезису приобрели всемирную известность и открыли новые горизонты в науке. А. В. Шубников является основателем технической кристаллографии.


Квантовая модель атома. Нильс Бор. Квантовый загранпаспорт

Нильс Бор — одна из ключевых фигур квантовой революции, охватившей науку в XX веке. Его модель атома предполагала трансформацию пределов знания, она вытеснила механистическую модель классической физики. Этот выдающийся сторонник новой теории защищал ее самые глубокие физические и философские следствия от скептиков вроде Альберта Эйнштейна. Он превратил родной Копенгаген в мировой центр теоретической физики, хотя с приходом к власти нацистов был вынужден покинуть Данию и обосноваться в США. В конце войны Бор активно выступал за разоружение, за интернационализацию науки и мирное использование ядерной энергии.


Магнетизм высокого напряжения. Максвелл. Электромагнитный синтез

Джеймс Клерк Максвелл был одним из самых блестящих умов XIX века. Его работы легли в основу двух революционных концепций следующего столетия — теории относительности и квантовой теории. Максвелл объединил электричество и магнетизм в коротком ряду элегантных уравнений, представляющих собой настоящую вершину физики всех времен на уровне достижений Галилея, Ньютона и Эйнштейна. Несмотря на всю революционность его идей, Максвелл, будучи очень религиозным человеком, всегда считал, что научное знание должно иметь некие пределы — пределы, которые, как ни парадоксально, он превзошел как никто другой.


Знание-сила, 2006 № 12 (954)

Ежемесячный научно-популярный и научно-художественный журнал.


Занимательное дождеведение: дождь в истории, науке и искусстве

«Занимательное дождеведение» – первая книга об истории дождя.Вы узнаете, как большая буря и намерение вступить в брак привели к величайшей охоте на ведьм в мировой истории, в чем тайна рыбных и разноцветных дождей, как люди пытались подчинить себе дождь танцами и перемещением облаков, как дождь вдохновил Вуди Аллена, Рэя Брэдбери и Курта Кобейна, а Даниеля Дефо сделал первым в истории журналистом-синоптиком.Сплетая воедино научные и исторические факты, журналист-эколог Синтия Барнетт раскрывает удивительную связь между дождем, искусством, человеческой историей и нашим будущим.


Охотники за нейтрино. Захватывающая погоня за призрачной элементарной частицей

Эта книга – захватывающий триллер, где действующие лица – охотники-ученые и ускользающие нейтрино. Крошечные частички, которые мы называем нейтрино, дают ответ на глобальные вопросы: почему так сложно обнаружить антиматерию, как взрываются звезды, превращаясь в сверхновые, что происходило во Вселенной в первые секунды ее жизни и даже что происходит в недрах нашей планеты? Книга известного астрофизика Рэя Джаявардхана посвящена не только истории исследований нейтрино. Она увлекательно рассказывает о людях, которые раздвигают горизонты человеческих знаний.