От Pout
К Pout
Дата 26.10.2004 11:22:31
Рубрики Прочее;

"Темна вода во облацех". Темная материя и темная энергия (поп.статья)

Дмитрий Вибе

Темная материя и темная энергия

В сокращенном варианте опубликовано в {Российской газете} 8 мая 2003 г.

В феврале 2003 г. американские ученые вынесли на суд научной
общественности "детское фото" нашей Вселенной -- карту реликтового
излучения, которая позволяет заглянуть в догалактическую эпоху,
непосредственно последовавшую за Большим Взрывом. С ее помощью астрономы
попытались с максимальной возможной точностью ответить на вопрос, из
чего сделан Космос. Ответ оказался неутешительным: лишь 4% массы
Вселенной приходятся на понятное нам "обычное" вещество, состоящее из
атомов. На остальные 96% она состоит из субстанций с простыми, но
звучными именами -- темная материя (23%) и темная энергия (73%). Что,
кроме названий, известно о них на сегодняшний день?

Наука за последние сотни лет нанесла несколько ощутимых ударов по
самосознанию человека. Сначала из центра Вселенной была удалена
"колыбель человечества" Земля, потом -- Солнце. Затем выяснилось, что
наша Галактика -- не единственная в Космосе, и даже не самая большая, а
всего лишь один из многих миллиардов звездных островов, расположенный то
ли на задворках крупного скопления галактик, то ли вообще за его
пределами -- этакая глухая вселенская провинция, преисполненная сознания
собственной важности, но безнадежно далекая от метрополии.

Но если на Земле провинциал всегда может найти утешение в мечтах о
столице, во Вселенной мы, как выясняется, лишены даже этой возможности.
Не только города и страны, большие и малые, бедные и богатые, но и вся
Земля, и Солнце, и Млечный Путь, и все галактики оказались вдруг лишь
блестящим налетом, тонкой позолотой на таинственной, непроницаемо черной
основе. Взлеты и падения цивилизаций, образование и разрушение планет,
взрывы звезд и столкновения галактик, а также все прочие события,
которые, как нам кажется, заполняют Вселенную, на самом деле имеют к ее
жизни такое же отношение, какое узкая полоса прибоя имеет к жизни
Мирового Океана.

Межзвездное пространство не пусто

При простом взгляде на звездное небо довольно трудно предположить, что
кроме звезд и планет во Вселенной есть что-то еще. Однако чуть более
пристальное изучение доказывает, что это не так. По-видимому, одним из
первых астрономов, покусившихся на пустоту, был российский ученый
В.Я.Струве, основатель Пулковской обсерватории. В середине XIX века он
обнаружил, что количество звезд в единице объема убывает с удалением от
Солнца. Ученый связал это убывание с тем, что на пути к наблюдателю свет
звезд ослабевает пропорционально пройденному расстоянию в результате
взаимодействия с каким-то веществом. Поначалу это поглощающее вещество
было названо темным.

Прилагательное "темный" в астрономии используется по своему прямому
значению -- "несветящийся". Поскольку единственным источником информации
о дальнем космосе для нас является свет, заодно очень уместным
оказывается и другое значение слова "темный" -- неясный, непонятный. В
наше время природа межзвездного поглощающего вещества никаких сомнений
уже не вызывает -- это просто пыль, микроскопические частички, состоящие
из соединений углерода и кремния. Пыль рассеяна в пространстве
неравномерно. Она собрана в плотные облака, которые почти полностью
блокируют свет расположенных за ними звезд. На фоне звездной россыпи
такие облака видны, как черные беззвездные провалы. По старой памяти
астрономы все еще называют такие облака темными, хотя это и
несправедливо. Пыль не только поглощает излучение звезд, но и сама
светится, правда, не в видимом, а в инфракрасном, субмиллиметровом и
радиодиапазонах. Но никаких принципиальных трудностей регистрация этого
излучения у современных астрономов не вызывает.

С появлением радиотелескопов стало ясно, что пыль -- не главный
"наполнитель" пространства между звездами. На каждый грамм пыли в
межзвездном пространстве приходится 100 граммов газа, который
представляет собой главным образом смесь водорода и гелия. И если внутри
галактик в межзвездном газе сосредоточено всего несколько процентов
массы (остальное собрано в звездах), то в пространстве между галактиками
газа гораздо больше. В скоплениях масса межгалактического газа в
несколько раз превышает суммарную массу самих "звездных островов". Может
показаться, что галактические рои правильнее было бы называть не
скоплениями галактик, а гигантскими облаками газа с небольшой
звездно-галактической "примесью". Но даже такая уничижительная
формулировка не отражает истинного положения вещей!

Темная материя

Наш мир -- это царство гравитации. Из всех фундаментальных сил она одна
обладает дальнодействием, достаточным для преодоления космических
расстояний. Поэтому основной характеристикой любого астрономического
объекта является его масса. Ее можно оценить как по наблюдениям самого
объекта (например, массу звезды можно приближенно определить по форме
линий в ее спектре), так и по гравитационному действию, которое он
оказывает на другие объекты. Если оценки, полученные двумя этими
способами, приблизительно совпадают, значит, с нашими теоретическими
представлениями о природе объекта все в порядке. Их расхождение
указывает на то, что мы чего-то не понимаем или что-то упускаем из виду.
Сильное расхождение в двух оценках массы является вероятным признаком
каких-то очень крупных заблуждений.

Но какие могут быть сложности с представлениями о структуре, скажем,
скоплений галактик? Вот они -- галактики, видны даже в небольшой
телескоп. Вот он -- горячий газ, заполняющий пространство между ними.
Его, правда, в обычный телескоп не увидишь, но с помощью рентгеновских
телескопов этот газ наблюдался уже неоднократно. Находим суммарную массу
всех галактик, прибавляем к ней массу газа и получаем полную массу
скопления. Для типичного скопления галактик, скажем, скопления в
созвездии Девы, эта масса равна нескольким десяткам триллионов солнечных
масс.

Массу скопления галактик можно определить и другим способом.
Единственная сила, которая связывает скопление в единое целое, -- это
гравитация. Для скопления галактик, как и для Земли, существует вторая
космическая скорость. Если скорость галактики превышает "вторую
космическую" для данного скопления, галактика способна вырваться из его
гравитационных объятий и отправиться в свободный полет. Величина
скорости зависит от массы скопления: чем массивнее скопление, тем
быстрее должна двигаться галактика, чтобы покинуть его.

Еще в 30-е годы XX века американский астроном Фриц Цвикки обратил
внимание на то, что галактики в скоплениях движутся быстрее второй
космической скорости! Скопления со столь стремительно передвигающимися
членами попросту не могут существовать. Но они существуют, а значит в
чем-то мы ошибаемся. Но как можно ошибиться, если все скопление лежит
перед нами как на ладони? Или не все?

Результат Цвикки означал, что всей видимой массы типичного скопления
недостаточно, чтобы удержать входящие в него галактики от разлета.
Значит, решил Цвикки, в скоплениях галактик имеется также и невидимое
вещество, которое никак не проявляет себя в излучении, но вносит
существенный, а точнее сказать, определяющий вклад в гравитационное поле
скопления. Чтобы объяснить высокие галактические скорости, приходится
предположить, что "темного" вещества в скоплениях галактик в десяток раз
больше, чем "светящегося" вещества всех видов. Вот и получается, что
скопление галактик на самом деле представляет собой скопление не
галактик и не газа, а конденсацию непонятно чего с небольшой примесью
газа и галактик. Проблема выяснения природы этой загадочной сущности с
тех пор известна в астрономии как проблема скрытой массы, а саму эту
сущность называют темным веществом или темной материей.

Позже выяснилось, что не только скопления галактик, но и сами галактики
содержат скрытую массу. Как известно, наша Галактика (точнее ее видимая
часть!) представляет собой плоский вращающийся газо-звездный диск.
Солнце удалено от центра Галактики на 25000-30000 световых лет и
совершает полный оборот примерно за 200 млн. лет, двигаясь по своей
галактической орбите со скоростью около 220 км/с. Светящееся вещество в
диске сильно сконцентрировано к ядру Галактики. Сила тяготения,
управляющая орбитальным движением звезд, как известно, убывает обратно
пропорционально квадрату расстояния, поэтому логично предположить, что
звезды на периферии диска, далеко от основной массы Галактики, будут
двигаться медленнее, чем звезды, близкие к ядру.

Увы, в 70-е годы XX века выяснилось, что ни в нашей, ни в других похожих
галактиках это внешне логичное предположение не выполняется. Даже очень
далекие от центра звезды и газовые облака несутся по своим орбитам с
большими скоростями, словно не желая знать, что там, где они находятся,
галактика уже практически закончилась. Где же источник этого тяготения в
пространстве, которое кажется почти пустым? Ответ был найден быстро.
Если скрытая масса есть в скоплениях галактик, почему не быть ей и в
самих галактиках? Необходимое количество темного вещества -- примерно то
же, что и в скоплениях. Например, чтобы описать движение звезд на
окраинах нашей Галактики, нужно допустить, что она окружена обширным
"темным гало", размеры и масса которого по меньшей мере в несколько раз
превосходят размеры и массу видимого диска.

Поначалу многим ученым предположение о существовании темного вещества
казалось чересчур искусственным. Однако к настоящему времени о нем
накоплено так много наблюдательных данных, что отмахнуться от скрытой
массы, по-видимому, все-таки не удастся. Осталось только выяснить, что
она из себя представляет. По счастью, теория не стоит на месте, и в
настоящее время на роль темного вещества присмотрено уже несколько
кандидатов.

Конечно, с точки зрения простоты хотелось бы предположить, что темное
вещество состоит из привычных астрофизикам объектов, которые обладают
массой, но при этом либо не излучают совсем, либо излучают настолько
слабо, что в современные астрономические инструменты видны лишь на очень
небольшом (в галактических масштабах) расстоянии. Таких объектов ученым
известно множество: коричневые и белые карлики, нейтронные звезды,
черные дыры, планеты, компактные газовые облака. Поскольку все они
состоят или состояли в прошлом из обычных протонов и нейтронов, которые
в физике обобщенно называются барионами, сформированное из этих объектов
темное вещество называется барионным.

К сожалению, очень трудно объяснить, откуда бы вокруг Галактики могло
взяться большое количество подобных объектов. Каждый из них возникает не
на пустом месте и до превращения в темное вещество оставляет в эволюции
галактики тот или иной след. Допустим, например, что темное гало состоит
из нейтронных звезд. Они представляют собой остатки массивных звезд,
которые завершают свой жизненный путь грандиозным взрывом -- вспышкой
сверхновой. Вряд ли взрыв миллиардов сверхновых вокруг Галактики мог
пройти для нее бесследно.

Поэтому сейчас предпочтительной считается гипотеза о небарионном темном
веществе, состоящем из особых, пока не известных элементарных частиц,
которые обладают специфическим набором свойств, в частности, почти не
взаимодействуют с "обычным" веществом и потому до сих пор избегают
обнаружения. Одно время считалось, что темной материей могут оказаться
нейтрино, однако результаты последних экспериментов и наблюдений на
нейтринных телескопах доказывают, что масса нейтрино хотя и не равна
нулю, но все-таки слишком мала, чтобы списать на нее все "пропавшее"
вещество.

Нейтралино -- ваш надежный суперпартнер!

Скорее всего, речь все-таки идет о частицах нового типа. Нужно отметить,
что физиками существование таких частиц не только не отрицается, но
напротив всячески приветствуется, поскольку согласуется с уточненными за
последнее время представлениями о строении вещества, в частности, о двух
основных видах элементарных частиц -- фермионах и бозонах. В нашем
сравнительно холодном мире сама материя состоит из фермионов (например,
протонов и нейтронов), а бозоны (например, фотоны) обеспечивают перенос
взаимодействия между ними. Но при очень высокой температуре, по
сравнению с которой меркнет даже температура в звездных недрах, разница
между частицами материи и частицами-переносчиками стирается, и они
начинают вести себя одинаково. Теория тождественности фермионов и
бозонов при высоких температурах носит название теории суперсимметрии.
Об энергиях, необходимых для ее экспериментальной проверки, физики пока
могут только мечтать, но они уверены, что доказательства суперсимметрии
осталось ждать несколько лет. Большая работа в этом направлении ведется
во многих лабораториях мира, в частности на российских нейтринных
обсерваториях в Баксане (Северный Кавказ) и на Байкале.

Между тем, в Природе эксперимент по получению элементарных частиц
сверхвысоких энергий уже проведен! Правда, закончился он довольно давно,
больше 10 млрд. лет назад, но следы его проведения окружают нас со всех
сторон, да и сами мы являемся ничем иным, как итогом этого грандиозного
эксперимента, названного учеными Большим Взрывом! Теория суперсимметрии
предсказывает, что в первые доли секунды после рождения Вселенной все ее
частицы были равны и одинаковы, но затем Вселенная расширилась, остыла,
и равенства в ней не стало... Интересно, что наряду с протонами,
нейтронами, электронами, фотонами, нейтрино и другими известными
элементарными "кирпичиками" теория суперсимметрии предсказывает рождение
целого зоопарка неизвестных частиц. Впрочем, скорее стоит говорить не о
зоопарке, а о ковчеге -- эти неизвестные частицы образуют пары с
известными частицами: у каждого фермиона есть парный с ним бозон и
наоборот. Чтобы подчеркнуть суперсимметричность этого сообщества, такие
пары называются суперпартнерами.

Все гипотетические частицы -- суперпартнеры известных частиц -- имеют
общее свойство: они очень слабо взаимодействуют с обычным веществом,
значительно превосходя в этом отношении даже всепроникающие нейтрино. На
научном жаргоне их иногда называют "вимпами", от английского сокращения
WIMP -- "weakly interacting massive particles", то есть
слабовзаимодействующие массивные частицы. Увидеть вимпы очень сложно, но
их можно "почувствовать" -- как и все, обладающее массой, они создают
вокруг себя гравитационное поле. После Большого Взрыва подобных частиц
должно было остаться огромное количество, и их совокупное гравитационное
влияние вполне могут ощущать на себе целые галактики. Вот вам и темное
вещество! Этот факт весьма знаменателен, ибо наглядно демонстрирует, как
свойства гигантских скоплений галактик и вообще макромира могут быть
связаны со свойствами микромира.

Наиболее вероятным претендентом на роль темного вещества считается самая
легкая суперсимметричная частица нейтралино, масса которой превышает
массу протона в сотню раз. С ней и другими вимпами конкурирует другая
невидимая частица -- аксион, -- существование которой предсказывается
другой современной физической теорией -- квантовой хромодинамикой.

Наша Галактика и другие звездные системы погружены в облака из
нейтралино, аксионов и других невидимых частиц. Эти облака, как сейчас
считается, в догалактическую эпоху послужили гравитационными
"затравками", на которые стягивалось обычное вещество, ставшее
строительным материалом для первых поколений звезд. На научном языке эти
затравки называют первичными флуктуациями плотности. И хотя со времен их
возникновения утекло много воды, свойства этих флуктуаций навеки
запечатлены в виде пространственных вариаций интенсивности реликтового
излучения. Именно изучая эти вариации, ученые установили, что только 4%
массы Вселенной приходятся на обычное атомное вещество. Еще 23% заняты
небарионной темной материей (нейтралино, аксионы и пр.). Что
представляют из себя оставшиеся 73%? Мы можем считать себя акционерами
АООТ "Вселенная", которые на очередном собрании обнаружили, что им даже
приблизительно неизвестно, кому принадлежит контрольный пакет!

Самый большой промах Эйнштейна

Одно из предсказаний эйнштейновской теории относительности состояло в
том, что Вселенная не может существовать вечно. Действительно, если
признать ее царством одной только гравитации, то есть притяжения, нужно
согласиться и с тем, что со временем все вещество во Вселенной должно
стянуться в одну точку. Самому Эйнштейну эта перспектива не нравилась
настолько, что он насильственно ввел в свои уравнения так называемый
лямбда-член -- гипотетическое "всемирное отталкивание", которое должно
было противодействовать всемирному тяготению. Однако в 1929 г.
выяснилось, что Вселенная расширяется. Это означало, что взаимному
притяжению галактик противостоит их разбегание, порожденное Большим
Взрывом, а необходимость во взаимном отталкивании как будто бы отпадает.
Широко известно признание Эйнштейна, сделанное им советско-американскому
астрофизику Георгию Гамову, что он считает изобретение лямбда-члена
своим самым большим промахом. Но шло время, и эта ошибка перестала быть
столь очевидной: как пишет тот же Гамов, космологическая постоянная
"продолжает поднимать свою гадкую голову". Правда, теперь у нее
появилось множество других имен -- антигравитация, квинтэссенция,
энергия вакуума и, конечно, темная энергия.

Открытие нестационарности Вселенной заставило ученых (и не только их)
задуматься о том, чем закончится ее расширение. Дальнейшую судьбу нашего
мира удобно характеризовать, сравнивая среднюю плотность вещества во
Вселенной с неким критическим значением. Если плотность больше
критической, силы гравитации рано или поздно остановят разлет галактик,
и он сменится всеобщим сжатием, которое снова стянет Вселенную в точку.
Если плотность меньше критической, расширение Вселенной будет
продолжаться бесконечно... На сегодняшний день наблюдаемые свойства
Космоса наилучшим образом описываются так называемой инфляционной
теорией, в разработке которой большую роль сыграли советские и
российские физики. Согласно ей, в первые доли секунды своего
существования Вселенная испытала катастрофическое "раздувание" (именно
так переводится с английского языка слово "inflation"), в ходе которого
ее размер увеличился в 1050 раз. Все неоднородности и искривления,
которые наличествовали во Вселенной до этого, в процессе раздувания
разгладились -- именно поэтому так и вышло, что мы живем в таком
однородном и плоском (в геометрическом смысле!) мире.

Инфляционная теория среди прочего предсказывает, что средняя плотность
вещества во Вселенной должна быть в точности равна критической.
Собственно говоря, именно относительно критической плотности и
рассчитаны все проценты, которые уже неоднократно упоминались в этой
статье. Проблема очевидна -- после выскребания всех сусеков в
космическом пространстве удалось набрать вещества лишь на 27%
критической плотности. Где взять оставшиеся 73%?

Что ж, в пространстве не осталось вещества, но осталось само
пространство. Почему мы должны считать, что оно ничего не весит? Подобно
тому, как в геодезии все высоты отсчитываются от некоего нулевого уровня
(в России -- от нуля кронштадтского футштока), в физике можно считать,
что все энергии отсчитываются от нулевой энергии -- энергии вакуума,
которая вовсе не обязана быть равной нулю. В этой изначальной энергии и
может быть скрыта недостающая плотность. Поскольку раньше астрономы уже
назвали невидимое вещество темной материей, показалось логичным
применить тоже прилагательное и к невидимой энергии.

Ускорение Вселенной

Может показаться, что концепция темной энергии, что называется,
"притянута за уши": вместо того чтобы честно признаться в провале
инфляционной теории, да и всей космологии Большого Взрыва, ученые
приписывают энергию пустоте! Чтобы избежать подобных обвинений,
необходимо выяснить, какими свойствами должна обладать темная энергия, и
попытаться обнаружить эти свойства в результатах астрономических
наблюдений. И такие результаты были получены! В 1998 году группа
американских астрономов под руководством Адама Риса сообщила о
знаменательном факте -- Вселенная не просто расширяется, она расширяется
с ускорением. К этому выводу ученые пришли, наблюдая взрывы сверхновых в
далеких галактиках.

Большинство способов измерения расстояния в астрономии основано на
сравнении видимой яркости объекта с его истинным блеском, который,
конечно, должен быть известен. Источники с известной истинной яркостью
называют "стандартными свечами". Сверхновые типа Ia, связанные, как
полагают, с термоядерными взрывами на белых карликах, видны на очень
больших расстояниях и отличаются завидным постоянством блеска, что
делает их незаменимым инструментом для измерения космологических
расстояний.

С другой стороны, в близких (по космологическим масштабам) окрестностях
нашей Галактики действует закон Хаббла -- расстояние до галактики прямо
пропорционально скорости ее движения по лучу зрения. Лучевую скорость
легко определить по спектру -- эффект Доплера сдвигает линии в красную
часть спектра, если источник удаляется от нас, и в синюю часть, если
источник приближается. Поскольку величина сдвига пропорциональна
скорости, закон Хаббла позволяет по спектральным наблюдениям оценивать
расстояние до далеких объектов -- при условии, что далеко от Млечного
Пути расширение Вселенной подчиняется тем же закономерностям, -- или
выявлять отклонения от этих закономерностей.

Именно к этому способу и прибегли Рис и его коллеги. По видимой яркости
нескольких сверхновых они определили расстояние до них -- оно оказалось
весьма значительным, несколько миллиардов световых лет. Затем с помощью
закона Хаббла вычислили скорость, с которой должны были бы удаляться от
нас эти сверхновые, если бы расширение Вселенной несколько миллиардов
лет назад происходило с той же скоростью, что и сейчас. Реальная
скорость сверхновых оказалась существенно ниже значения, предсказанного
законом Хаббла -- сейчас Вселенная расширяется быстрее, чем несколько
миллиардов лет назад!

Ученые легко восприняли бы обратный результат -- во Вселенной, которая
подчиняется закону всемирного тяготения, логично ожидать, что расширение
со временем замедляется. Но ускорение означает, что помимо притяжения во
Вселенной действительно существует и сила отталкивания, или попросту
антигравитация, причем в настоящее время на космологических расстояниях
она явно превосходит гравитацию. Учитывая сенсационность этого вывода, в
результатах группы Риса многие ученые, включая и самих авторов этого
открытия, пытались найти ошибку, но пока эти попытки успехом не
увенчались. Приходится признать, что темная энергия действительно
существует! Тем более, что ее количество, вычисленное по наблюдениям
сверхновых, совпало с тем, что было оценено по наблюдениям флуктуаций
интенсивности реликтового излучения -- порядка 70%.

Новые способы сравнения теоретических предсказаний космологии с данными
наблюдений появились у ученых благодаря накопленным в последние годы
данных о координатах сотен тысяч галактик. В феврале 2002 г. ученые из
Великобритании оценили значения всех основных космологических
параметров, скомбинировав данные о реликтовом излучении с
характеристиками крупномасштабного распределения 250 тыс. галактик,
расстояния до которых были определены в ходе выполнения обзора 2dF на
Англо-Австралийском телескопе. Вычисленные значения прекрасно
согласуются с данными других исследований. И в этой работе оказалось
невозможным обойтись без темной энергии! Совершенно независимо от
результатов группы Риса Джордж Эфстатиу и его коллеги оценили, что ее
вклад в полную плотность Вселенной равен 65-85%.

Темна вода во облацех

Космология давно уже перестала быть "чистой наукой". В основе
современных представлений о строении и эволюции Вселенной лежит
значительный объем наблюдательных и экспериментальных данных. Об этом
нужно помнить тем, кто считает себя готовым к созданию собственной
Теории Мироздания. Часто приходится слышать о том, что "официальная"
наука нетерпима к новым идеям и упрямо отвергает все то, что не
вписывается в сложившуюся систему знаний. История становления
космологии -- прямое опровержение этого тезиса. На разных ее этапах
спокойно обсуждались и до сих пор обсуждаются такие, например, странные
гипотезы, как переменность фундаментальных постоянных -- гравитационной
постоянной, скажем, или даже скорости света. Поднимали руку даже на
святая святых -- на закон сохранения энергии. Некоторые из этих гипотез
канули в Лету, другие продолжают существовать, обрастают
экспериментальными доказательствами и новыми сторонниками.

Какая судьба ждет темную материю и темную энергию? Не появится ли через
десяток лет более успешная физическая концепция, в которую впишутся и
странности в движении галактик, и свойства реликтового излучения? Пока
более или менее реальная альтернатива имеется только у гипотезы о темной
материи. Это так называемая теория МОНД -- Модифицированная Ньютоновская
Динамика, разработанная в середине 1980-х годов израильским физиком М.
Милгромом. Согласно этой теории, обычная запись закона всемирного
тяготения -- с обратной пропорциональностью квадрату расстояния --
действует лишь до определенного предела. Если ускорение тела, вызываемое
силой гравитации, оказывается меньше примерно 10-10 м/с2, в закон
всемирного тяготения нужно вносить поправку, которая и объясняет
странное движение звезд на окраинах спиральных галактик. К сожалению, у
теории МОНД отсутствует релятивистское продолжение, поэтому она
неспособна объяснить явления, выходящие за рамки простых динамических
задач.

В целом, нужно признать, что темная материя и темная энергия, которые
поначалу были лишь гипотетическими концепциями, введенными в теорию,
чтобы примирить ее с наблюдениями, очень хорошо вписываются в
современную картину мира. Немаловажно, что с их помощью ученым удалось
связать между собой два полюса физики -- космологию и физику
элементарных частиц. Тем не менее, прямое экспериментальное обнаружение
двух этих сущностей остается делом будущего. Пока этого не произошло,
будем готовы к любым неожиданным поворотам!

{Для комментариев}

{Возврат к списку научно-популярных статей}

{На домашнюю страницу}



От Pout
К Pout (26.10.2004 11:22:31)
Дата 27.10.2004 22:00:00

Темная энергия может быть уловлена в лаборатории . БАБ не дремлет

содержательная подборка с направления "прорыва"

с сайта (между прочим,Березовского -молодец БАБ)
grani.ru

--------

Темная энергия может быть изучена в лаборатории

[Кристиан Бек и Майкл Маккей www.maths.qmul.ac.uk] Два физика - один из
Великобритании, а другой из Канады - утверждают, что для измерения
важнейших свойств таинственной "темной энергии", которая все последнее
десятилетие буквально сводила с ума астрономов и космологов, достаточно
поставить простой лабораторный эксперимент. Его можно провести с помощью
хорошо известных устройств, основанных на явлении сверхпроводимости.
Речь идет о так называемом джозефсоновском контакте (Josephson
junctions). Именно эффект Джозефсона - то есть протекание
сверхпроводящего тока через тонкую (порядка нанометра) изолирующую или
несверхпроводящую прослойку между двумя сверхпроводниками, -
теоретически предсказанный в 1962 году и уже в следующем году
обнаруженный экспериментально, поможет ответить на самый интригующий
вопрос о природе темной энергии во Вселенной - является ли она
следствием квантовых вакуумных флюктуаций или чем-то иным.


[цитата] статья

{ Силу, возникающую из пустоты, приспособят к чему-нибудь путному
.../Society/Science/m.42171.html

[Измерение эффекта Казимира. Схема с сайта www.eetimes.com] Генрих
Казимир еще в 1948 году предложил эксперимент, который мог бы
подтвердить квантовую теорию физического вакуума (то, что вакуум на
самом деле не пуст, а заполнен то и дело виртуально возникающими и
исчезающими парами частиц и античастиц). Теперь американские
исследователи сумели проверить этот эффект с точностью до 0,5 %.
Выяснилось, что эффект Казимира действительно должен серьезно влиять на
наноразмерные устройства. }


К настоящему времени целый ряд вполне надежных и независимых друг от
друга астрофизических наблюдений показывает, что наша Вселенная на 73%
или даже больше состоит из темной энергии - то есть своего рода
антигравитации, которая заставляет Вселенную расширяться со все
ускоряющейся скоростью. Однако до сих пор доподлинно неизвестно, что
собой представляет эта самая темная энергия. Энергия самого вакуума
принадлежит к числу тех кандидатов, которые в первую очередь приходят на
ум - ведь согласно одной из самых красивых гипотез, вся наша Вселенная и
является одной такой гигантской вакуумной флюктуацией. Однако количество
вакуумной энергии, вычисленное в соответствии с современными теориями,
оказывается приблизительно в 120 раз меньшим того, что требуется для
согласия с наблюдениями.

Квантовые флюктуации возникают потому, что вакуум на самом деле не
является "абсолютной пустотой", как это было принято в классической
физике. Ведь в рамках квантовой механики всегда существуют своего рода
нулевые колебания вакуума, то есть процессы постоянного рождения и
распада пар виртуальных частиц и соответствующих античастиц. Это прямое
следствие фундаментального принципа неопределенности Гейзенберга,
согласно которому у частиц и квантовых полей невозможно одновременно
измерить точное значение координат и импульса (а в случае
"классического" вакуума они были бы известны и равны нулю). Именно
вследствие такой физической "особенности" вакуум и обладает столь
богатой структурой, а "кипение" вакуума выражается в различных эффектах
вроде известного эффекта Казимира. Проявление своеобразной "вакуумной
энергии" можно изучить и в случае джозефсоновского контакта.

В 1982 году Роджер Кох (Roger Koch) и его коллеги из Калифорнийского
университета в Беркли (University of California at Berkeley) и
Лаборатории имени Лоуренца в Беркли (Lawrence Berkeley Laboratory)
{поставили эксперимент}
http://link.aps.org/abstract/PRB/v26/p74
, в ходе которого они изучали частотный спектр колебаний тока в
джозефсоновском контакте. Их установка была охлаждена до температур
порядка милликельвинов, и таким образом тепловые колебания частиц были
сведены к минимуму, оставляя место только квантовым "нулевым"
колебаниям.

Теперь Кристиан Бек ({Christian Beck})
http://www.maths.qmul.ac.uk/~beck/
из лондонского Университета королевы Марии ({Queen Mary University}) и
Майкл Маккей ({Michael Mackey})
http://www.cnd.mcgill.ca/bios/mackey/mackey.html
из Университета МакГилл ({McGill University}) в Монреале заново
проанализировали полученные тогда данные в свете новых астрофизических
оценок плотности темной энергии во Вселенной. Они предполагают, что
нулевые колебания квантовых полей, измеренные группой Коха, говорят о
том, что плотность вакуумной энергии отлична от нуля, и вместе с тем это
значение не может превысить значение плотности темной энергии во
Вселенной. Используя эту предпосылку, можно предсказать, что в спектре
колебаний на частоте приблизительно nu_c=1,69х1012 герц должен быть
провал.

Таким образом максимальные частоты, которые были достигнуты к настоящему
времени в экспериментах, имеют тот же самый порядок величины, как и
nu_c, и связаны с нижней границей плотности темной энергии во Вселенной.
Бек и Маккей полагают, что будущие эксперименты с новым поколением
"джозефсоновских контактов", оперирующие более высокими частотами, могут
помочь выяснить, действительно ли существует предсказанный ими провал.
Такие эксперименты способны установить связь темной энергии с энергией
вакуума.

Нужно отметить, что за будущими экспериментами по дальнейшему изучению
эффекта Джозефсона дело, скорее всего, не станет. Ведь сверхпроводящие
элементы, магнитные квантовые эффекты и джозефсоновские переходы теперь
оказались на самом переднем краю науки и техники - они теснейшим образом
связаны с новейшими разработками в области квантовых компьютеров и
нанотехнологий.

Источники:
{Could dark energy be studied in the lab?} - PhysicsWeb
http://physicsweb.org/article/news/8/6/17
{Has dark energy been measured in the lab?} - arXiv
http://ru.arxiv.org/abs/astro-ph/0406504
{Максим Борисов}

05.07.2004
[справка] справка

Джозефсоновские контакты и квантовые компьютеры

Эффект Джозефсона обнаруживается при изучении вольт-амперной
характеристики джозефсоновских контактов. При пропускании через
джозефсоновские контакты достаточно слабого тока напряжение на контакте
отсутствует, то есть ток является чисто сверхпроводящим (джозефсоновский
ток). Его существование связано с неполным разрушением куперовских пар
электронов при их прохождении через очень тонкую несверхпроводящую
прослойку. Такой режим называется стационарным эффектом Джозефсона, он
обнаружен экспериментально в 1963 году. При увеличении тока через
контакт на контакте возникает напряжение (это называется уже
нестационарным эффектом Джозефсона). Свойство джозефсоновских контактов
переключаться с нулевого на конечное напряжение при превышении током
критического значения в совокупности с малой емкостью позволяет
использовать их в качестве быстродействующих логических элементов
компьютера.

Один или несколько джозефсоновских контактов, включенных в обычную
электрическую цепь, могут обеспечивать автоматический переход от
аналогового способа представления информации к дискретному. Так как
электроны в сверхпроводнике ведут себя "скоррелированно" (образуют так
называемые куперовские пары, обладающие свойствами бозонов), ток и
созданный им магнитный поток квантуются: в кольце из двух
джозефсоновских контактов, включенных параллельно, может укладываться
только целое число длин электронных волн, а внутри такого кольца может
существовать не любой магнитный поток, а только кратный целому числу
квантов магнитного потока.

Элементы быстрой одноквантовой логики, в которых единицей информации
служит квант магнитного потока, позволяют обрабатывать сигналы с
частотами выше 100 ГГц при крайне низком уровне диссипации энергии.
Особенно ценно то, что такая структура является одновременно и
логическим элементом, и ячейкой памяти. Трехмерные структуры, состоящие
из сложенных в стопу джозефсоновских электронных схем, видятся сейчас
как единственная альтернатива планарным полупроводниковым микросхемам.

Наноструктурированная джозефсоновская электроника как нельзя лучше
подходит в качестве физической среды для конструирования квантовых
компьютеров. На основе двумерных сеток джозефсоновских контактов может
быть также создан новый тип компьютерной памяти, строящийся не на базе
традиционной логики, а использующий ассоциативную, распределенную по
всей структуре память, подобно нейронным сетям живых организмов. Такая
система будет способна распознавать образы, принимать оперативные
решения в многофакторных ситуациях (например, в экономике, оборонных
задачах, космических исследованиях) в реальном времени без механического
перебора всех возможных вариантов.

В физических лабораториях уже разработано множество джозефсоновских
элементов и устройств для применения в качестве не только логических
элементов и ячеек памяти, устройств квантового кодирования и передачи
данных, но и генераторов и приемников миллиметровых и субмиллиметровых
излучений, а также высокочувствительных датчиков магнитного поля,
электрического заряда, напряжения, тока, теплового потока и т.д.
Подобные датчики при регистрации малых сигналов имеют чувствительность
вблизи фундаментального квантового предела, т.е. в тысячи, десятки тысяч
раз выше, чем у традиционных полупроводниковых устройств. Это позволяет
использовать их в бесконтактной медицинской диагностике
(магнитокардиографы, магнитоэнцефалографы).

Источники:
"Физическая энциклопедия", М., 1988


----
/Society/Science/m.24146.html
07.04.2004
{[статья] [dot.gif]Экспериментаторы ищут новые силы, предсказанные
теориями суперструн

} {[space1_s.jpg] Самый чувствительный на настоящее время эксперимент
по оценке гравитационного взаимодействия на сверхмалых расстояниях не
дал новых козырей в руки сторонников теории суперструн. Но, несмотря на
все это, идеи дополнительных измерений становятся необычайно популярными
в связи с кризисом стандартных физических моделей, не способных
объяснить новые наблюдения - ускоренно расширяющейся Вселенной, в
которой царит темная энергия. }

/Society/Science/m.55576.html
{[статья] [dot.gif]Самые выдающиеся открытия 2003 года: темная энергия,
пентакварки, бозе-конденсаты, квантовые компьютеры и др.

} {[Зонд WMAP. Изображение с сайта www.gsfc.nasa.gov] Многие западные
издания выстраивают своеобразные хит-парады научных достижений уходящего
2003 года. Мы публикуем один из таких списков, составленный редакцией
издания PhysicsWeb. }


29.12.2003


{[статья] [dot.gif]"Чандра" открывает новый этап в исследованиях темной
энергии
/Society/Science/m.70757.html
} {[Фото NASA/CXC/IoA/S.Allen et al. с сайта chandra.harvard.edu]

Полученные космической рентгеновской обсерваторией "Чандра" снимки
ионизированного газа в скоплениях галактик позволили астрономам
применить новый метод определения массы и энергии, содержащихся в нашей
Вселенной. Было получено независимое подтверждение небывалого явления:
примерно 6 млрд лет назад стадия замедляющегося расширения Вселенной
прекратилась и сменилась стадией ускоренного расширения, продолжающегося
до сих пор. }

- {Максим Борисов}
20.05.2004

/Society/Science/m.70387.html
{[статья] [dot.gif]Теорию суперструн проверят экспериментально

} {[Измерения WMAP. Иллюстрация с сайта Spaceflight Now]

Теорию суперструн можно проверить экспериментально, изучая последствия
Большого взрыва. Такое заявление сделал американский физик Ричард Истэр.
До сих пор теория суперструн подвергалась критике как малоосмысленная
"философия", которая не может получить экспериментального подтверждения
на нынешнем этапе развития науки. Проявить себя теория суперструн может
только в случае экстремально малых расстояний и при очень высоких
энергиях. }


10.02.2004
{[статья] [dot.gif]На крупнейшей карте Вселенной обнаружили темную
энергию
/Society/Science/m.48840.html
} {[Иллюстрация с сайта www.sdss.org] Астрономы составили самую
детальную на текущий момент 3D-модель окружающей нас Вселенной и
уверены, что эта карта позволяет откинуть все сомнения по поводу "темной
энергии": она действительно существует и заполняет весь космос. }


{[статья] [dot.gif]Астрономы обнаружили "потерявшиеся" барионы
/Society/Science/m.22816.html
} {[Иллюстрация с сайта Spaceflight Now] Астрономы обнаружили новый тип
разогретого межгалактического газа, с помощью которого можно
локализовать невидимое присутствие темного вещества во Вселенной.
Газовое облако, в триллион раз массивнее, чем наше Солнце, и в 150 раз
более горячее, окружает нашу местную группу галактик, в которую входит
Млечный путь, туманность Андромеды и еще приблизительно 30 мелких
галактик. }

- {Максим Борисов}
13.02.2003

{[статья] [dot.gif]Super-WIMPs: темная материя может оказаться
необнаружимой в принципе
/Society/Science/m.37362.html
} {[Исследователи из Йоркшира ищут WIMPs. Фото с сайта www.nature.com]
90 % всей материи Вселенной не просто скрывается в виде "не испускающего
свет" вещества, а содержится в форме частиц, названных super-WIMPs
(сверхслабо- взаимодействующие массивные частицы), перед которыми, в
отличие от "просто" WIMPs, совершенно бессильны все известные способы
обнаружения темного вещества. }


08.07.2003
{[статья] [dot.gif]"Твикинг" гравитации покончит с потребностью в
странных силах
/Society/Science/m.37656.html
} {[Майкл Тернер. Фото с сайта physics.uchicago.edu. Коллаж Граней.Ру]
Факт существования темной энергии, казалось бы, однозначно подтвержден
наблюдениями за удаленными сверхновыми и экспериментами с микроволновым
космическим фоном. Однако теперь группа американских физиков показывает,
что факт непрерывно ускоряющегося расширения Вселенной, который лег в
основу подобной гипотезы, можно объяснить и не призывая на помощь
мистическую "дарк энерджи". }

04.07.2003
{[статья] [dot.gif]Неуловимая темная материя блуждает как пьяный
матрос
/Society/Science/m.29481.html
} {[Иллюстрация с сайта www.space.com] До недавнего времени
предполагалось, что таинственное темное вещество распределяется
равномерно в массивном ореоле вокруг каждой галактики. Это не совсем
верно. Такие ореолы действительно существуют, но состоят они из тысяч
отдельных скоплений, которые можно воспринимать как своеобразные
"темные" спутниковые галактики. }

10.04.2003
{[статья] [dot.gif]Мюоны указывают путь к невидимой вселенной
/Society/Science/m.56302.html
} {[С сайта www.bnl.gov/world/] Международная группа физиков из
Брукхэвенской лаборатории сообщила о том, что в экспериментах с
элементарными частицами удалось обнаружить серьезные отклонения от
теоретических предсказаний, даваемых Стандартной моделью. Измерялось
колебание мюонов в магнитном поле. Нарушение Стандартной модели - это
уже вполне ожидаемое событие, многие ученые полагают, что благодаря
этому откроются горизонты новой физики элементарных частиц. }


11.01.2004
{[статья] [dot.gif]Теория "холодного темного вещества" получила
экспериментальное подтверждение
/Society/Science/m.39234.html
} {[Ореолы вокруг галактик. Фото NASA с сайта
www.newsandevents.utoronto.ca] Канадским астрономам из Университета
Торонто удалось измерить протяженность и определить форму массивных
невидимых галактических ореолов, состоящих, согласно современным
теориям, из темного вещества. Выяснилось, что размеры таких ореолов
могут в 5-8 раз превышать видимые размеры галактик (то есть светящееся
вещество - звезды). Ученые использовали в своих целях эффект, называемый
"гравитационным линзированием". }


--------




От Pout
К Pout (26.10.2004 11:22:31)
Дата 27.10.2004 20:50:29

Темная энергия в модели "cosmic concordance" (статья по материалам CERN Courier)

(полный текст с формулами и картинками - по ссылке. Часть символов при
переводе в плейн-текст через NNTP сглатывается -просим прощенья)

http://nauka.relis.ru/cgi/nauka.pl?05+0403+05403038+HTML

Наука - дальний поиск
НОВЫЙ СЮРПРИЗ ВСЕЛЕННОЙ: ТЕМНАЯ ЭНЕРГИЯ

Несколько лет назад астрофизики обнаружили интригующий факт. Результаты
наблюдений за далекими сверхновыми звездами показали, что Вселенная
расширяется заметно быстрее, чем ей "предписывает" общепринятая теория:
ее как бы "распирает" некая сила, о природе которой почти ничего
неизвестно. Предполагается только, что она представляет собой остатки
некоего поля, существовавшего в первые мгновения жизни Вселенной,
которых, однако, хватает, чтобы повлиять на ее дальнейшую судьбу. Статья
написана по материалам работы Э. Линдера, профессора Национальной
лаборатории им. Лоуренса и Космологического центра при Флоридском
университете, опубликованной в журнале "CERN COURIER" в сентябре 2003
года.



Недавно была сформулирована новая версия стандартной космологической
модели Вселенной, названная "космическим согласием" ("cosmic
concordance"). Она описывает широкий круг явлений в рамках теперь уже
надежно обоснованной модели горячей Вселенной, ведущей начало с так
называемого Большого взрыва (см. "Наука и жизнь" ?? 11, 12, 1996 г.).
Согласно этой версии, вся материя состоит из трех основных компонент:
барионной (в основном это нуклоны и гипероны), которую описывает
общепринятая модель элементарных частиц; небарионной темной материи,
предположительно представленной либо неизвестными еще почти
невзаимодействующими массивными частицами, либо гипотетическими
аксионами - очень легкими и тоже очень слабо связанными с барионами
частицами с нулевым спином, существование которых также не противоречит
основам современной квантовой теории; и, наконец, - в этом как раз и
состоит довольно неожиданный сюрприз - темной энергии, относительно
физической природы которой мы практически еще ничего не знаем. При этом
на долю барионов приходится всего лишь около 4% всей массы (здесь масса
М понимается в релятивистском смысле как M = E/c2, где E - полная
энергия, а c - скорость света, причем обычно пользуются системой единиц,
в которой c = 1). Часть барионов - тоже "темная", а точнее холодная, в
том смысле, что не обнаруживает себя непосредственно светом раскаленных
звезд. Темная материя составляет примерно 20-25% всей массы. Львиная же
доля - 70-75% всей массы - приходится на темную энергию, которая пока
обнаруживает себя только тем, что влияет на скорость глобального
расширения Вселенной. Эта фоновая энергия распределена равномерно, во
всяком случае, в пространственных масштабах, превышающих размеры всех
известных неоднородностей (скажем, скоплений галактик).

Представление о темной энергии возникло в 1998 году и связано с
наблюдениями за сверхновы ми звездами, которые время от времени ярко
вспыхивают на небосклоне и затем довольно быстро тускнеют. Благодаря
своим уникальным свойствам эти звезды используют в качестве маркеров для
определения того, как космологические расстояния изменяются со временем.
Так вот, в 1998 году две группы астрофизиков - одна в США, а другая в
Австралии - почти одновременно обнаружили, что самые далекие сверхновые
светят не так ярко, как это ожидалось, исходя из того, что Вселенная
заполнена материей, гравитирующей по закону Ньютона, то есть обратно
пропорционально квадрату расстояния. Это означало, что они расположены
от нас дальше, чем должны были бы находиться, если бы Вселенная
расширялась в поле обычных гравитационных сил. Таким образом, с
достоверностью 99% можно утверждать, что во Вселенной должна быть еще
какая-то дополнительная энергия, способная на космологических
расстояниях противостоять гравитационному притяжению материи. Она и есть
то, что стали понимать под словами "темная энергия".

С тех пор получено множество новых свидетельств в пользу данного
утверждения - как в ходе дальнейших и более надежных наблюдений за
сверхновыми, так и в результате ряда других исследований. Таковыми были,
прежде всего, детальные измерения энергетического спектра реликтового
излучения в наземных лабораториях и со спутников (см. "Наука и жизнь" ?
1, 2003 г.). Эти же эксперименты показали, что Вселенная плоская (во
всяком случае - почти), то есть ее видимая пространственная геометрия
эвклидова, что согласуется с предсказанием инфляционной модели (см.
"Наука и жизнь" ? 8, 2002 г.). В то же время наблюдения за скоплениями
галактик говорят о том, что обычная материя (барионная и темная) может
обеспечить всего лишь 20-30% необходимой для этого средней плотности
энергии. Таким образом, все сходится к тому, что около трех четвертей
этой плотности следует отнести на счет темной энергии, которая и
ускоряет расширение Вселенной.

О ПРИРОДЕ ТЕМНОЙ ЭНЕРГИИ
Откуда же все-таки берется эта темная энергия? Вразумительного ответа на
этот вопрос пока нет, но обычно его пытаются найти, комбинируя уравнения
общей теории относительности (ОТО) с уравнениями состояния вещества, о
которых для начала поговорим вкратце.

Под уравнениями состояния вещества понимается взаимозависимость между
плотностью полной энергии e и давлением p. Простейшим примером является
уравнение Клапейрона для идеального газа p = 2/3 keк = = 2/3 k (e - r),
где k - постоянная Больцмана, eк - плотность кинетической энергии и r -
плотность массы покоя.

В нерелятивистской среде (где величина массы намного превышает
кинетическую энергию частиц) давление ничтожно мало по сравнению с
плотностью полной энергии, так что в данном контексте его можно с очень
хорошей точностью считать просто равным нулю. В релятивистской среде
(когда, наоборот, кинетическая энергия намного больше массы покоя)
плотность энергии всего лишь втрое больше давления, e = 3p. А в вакууме
сумма e + p = 0, то есть они отличаются только знаком (иначе говоря, e/p
= -1). Последнее прямо вытекает из того, что по самому своему смыслу
вакуум должен быть релятивистски инвариантным, то есть выглядеть
одинаково во всех системах координат, а упомянутое только что уравнение
состояния - единственное, которое удовлетворяет этому требованию. На
первый взгляд кажется, что в вакууме вообще "ничего нет", и, стало быть,
просто e = p = = 0. Но такие "естественные" аргументы проходят только в
рамках классической теории. Уже давно и хорошо известно, что плотность
энергии квантового вакуума может отличаться от нуля и притом весьма
значительно (примером тому служат неустранимые нулевые колебания).

Теперь обратимся к уравнениям ОТО. В них давление само "гравитирует", то
есть в определенном смысле становится эквивалентным массе (энергии), и
знак полного гравитационного взаимодействия определяется знаком суммы e
+ 3p. Если он положителен - а это, очевидно, так для любой среды, кроме
вакуума, - имеет место хорошо знакомое нам притяжение. А вот в вакууме
может быть что угодно: там eвак + pвак = 0, так что eвак + 3pвак =
2pвак, и все зависит от знака давления. Если pвак ? 0 (и, значит, e вак
? 0), то качественно мало что меняется: вакуум или не повлияет никак,
или же добавит в "общий котел" некоторое дополнительное равномерно
размазанное по Вселенной притяжение. Но если pвак < 0 (и, значит, eвак >
0), то вакуум привнесет в этот "общий котел" антигравитационную
составляющую - отталкивание, что совсем небезобидно. Дело в том, что,
будучи равномерно размазанной по всему пространству, она с ростом
расстояния станет все сильнее подавлять притяжение "локализованной"
материи и рано или поздно обязательно возобладает в суммарном вкладе по
всему объему, обеспечив, таким образом, выталкивание (а не притяжение!)
материи за его пределы!

По существу, именно это соображение положено в основу инфляционной
модели, утверждающей, что в очень ранней Вселенной абсолютно
доминировала огромная (положительная!) энергия вакуума, который по этой
причине стремительно раздувался, а вещество появилось лишь позднее.

Формально такой режим можно смоделировать математически, введя в
уравнения ОТО положительную космологическую константу. Вакуум ОТО с
ненулевой космологической константой давно и детально изучен и известен
под названием "мир де-Ситтера". Его свойства весьма интересны и во
многом парадоксальны, но их обсуждение увело бы нас в сторону.
Интересно, однако, то, что уравнения ОТО с положительной космологической
константой, включающие в себя не только гравитацию, но и антигравитацию,
могли бы на первый взгляд пролить свет если не на физический смысл, то
хотя бы на определенную математическую интерпретацию темной энергии. Но
тут мы оказываемся перед лицом почти неразрешимой проблемы.

Дело в том, что величина космологической константы, необходимая для
объяснения наблюдаемых размеров Вселенной с помощью инфляционной модели,
настолько велика, что сейчас темная энергия должна была бы превышать
энергию, связанную с обычной материей, примерно на 120 порядков (то есть
быть в 10^120 раз больше!). А между тем она, как уже упоминалось, хотя и
больше, но все-таки имеет тот же порядок величины.

Конечно, в результате фазового перехода с перестройкой вакуума, который
почти несомненно случился в ранней Вселенной, космологическая константа
могла измениться (и наверняка изменилась), но все же пока совершенно
непонятно, как и почему произошла столь "тонкая настройка", что она
уменьшилась именно на 120 порядков, а не, скажем, в 10 или 100 раз.
Правда, возможна и так называемая антропологическая позиция: если бы
случилось иначе, то сейчас было бы некому задаваться подобными
вопросами. Однако если не становиться на позицию фаталистов и не
считать, что все сущее обязано воле случая, - одним словом, если не
закапывать по-страусиному голову в песок, - то стоит все-таки поискать
более содержательный ответ.
(прошу обратить внимание на предыдущий пункт- СП)

И его интенсивно ищут. Погоня за все новыми экспериментальными
свидетельства ми присутствия темной энергии и попытки теоретически
осмыслить их результаты превратились сегодня в целую космологическую
индустрию, включающую самые разнообразные исследования по всему
временному спектру от ранней до современной Вселенной.

Есть множество указаний на то, что уравнение состояния темной энергии
менялось со временем, так что для воссоздания достаточно полной картины
необходимо накопить информацию, относящуюся ко всем эпохам эволюции
Вселенной. Иначе говоря, нужно "просканировать" уравнение ее состояния
по соответствующим величинам красного смещения, которое возникает в
результате эффекта Доплера. Они определяются параметром z ? (l0 -
lе)/lе, где l0 - длина волны принимаемого излучения, lе - длина волны
испускаемо го излучения, их получают непосредственно из наблюдений. Или,
что то же самое, уравнение нужно исследовать по всем значениям величины
(1 + z) - относительному различию характерных пространственных масштабов
Вселенной от ее "туманной юности", когда было 1/(1 + z) << 1 и, значит,
красное смещение z >> 1, до наших дней, когда 1/(1 + z) = 1 (то есть z =
0). Таким образом, космологи получат информацию о замедлении расширения
Вселенной вследствие притяжения материи и об его ускорении темной
вакуумной энергией в различные исторические периоды подобно тому, как
сведения об изменении климата на Земле черпают из наблюдений за шириной
колец на спилах деревьев.

Здесь решающая роль отводится сверхновым звездам, видимая яркость
которых позволяет довольно точно судить об их удаленности от нас и,
значит, о моменте их взрыва, а красное смещение в спектрах - это не что
иное, как соотношение размеров Вселенной сейчас и в то время. Взятые в
совокупности, они дадут полное представление о характере эволюции
Вселенной.

Второе направление перспективных исследований включает накопление данных
о возрастании скорости формирования крупномасштабных структур во
Вселенной типа скоплений галактик. И, наконец, третье направление - это
выявление чрезвычайно малых пространственных флуктуаций темной энергии
по сверхточному (прецизионному) измерению столь же мизерной анизотропии
спектра реликтового излучения.

Возможности последних двух направлений серьезно ограничены естественными
неопределенностями, неизбежно присущими астрофизике и космической
статистике (в частности, тем, что в нашем распоряжении имеется, увы! -
только одна Вселенная; хорошо известно, что эта "досадная недоработка
природы" сильно сковывает руки и в исследовании ряда смежных вопросов).
Как уже упоминалось выше, они тем не менее могут оказаться очень
полезными для перекрестного сопоставления результатов.

В реализации всей этой грандиозной программы и состоит самая
фундаментальная задача космологии на ближайшие годы. Дальнейшие
исследования должны также ограничить произвол в выборе параметров
различных теоретических моделей и предсказать более определенно судьбу
нашей Вселенной, включая, быть может, и оценку времени, которое осталось
до "Страшного космического суда" (на всякий случай - оно не может быть
меньше многих миллиардов лет).

Доктор физико-математических наук И. Ройзен.

------------------------------------------------------------------------
--------

СЛОВАРИК К СТАТЬЕ

Барионы - элементарные частицы, обладающие (в отличие от всех других)
так называемым барионным зарядом. Как показывает опыт, барионный заряд
изолированной системы сохраняется точно или с очень высокой степенью
точности, хотя причина этого неизвестна. Наиболее известные примеры
барионов - протоны и нейтроны с барионным зарядом +1, а также
соответствующие античастицы - антибарионы, барионный заряд которых
равен -1.

Гипероны - "странные" барионы, иначе говоря - барионы, содержащие хотя
бы один странный кварк.

Инфляционная модель - сценарий, в котором предполагается, что в первые
мгновения своего существования Вселенная представляла собой "ложный
вакуум" - метастабильное состояние без реальных частиц, которое не
превратилось сразу же в реальный физический вакуум только потому, что
для этого необходимо было преодолеть некоторый потенциальный барьер.
Этот вакуум расширялся с огромной скоростью и, туннелируя через
упомянутый барьер (напомним, что, в отличие от классической, квантовая
механика этого не запрещает - пример тому спонтанное деление ядер и
многие переходы в твердых телах), "сваливался" в реальный физический
вакуум, энергия которого значительно ниже. В результате выделилась
громадная энергия, произошел сильнейший разогрев, и во Вселенной
появились реальные частицы (в соответствии с обычными законами
термодинамики). С этого времени началось и происходит сейчас ее
расширение (несравненно более медленное) и постепенное остывание
(конечно, "в среднем"), как это качественно и предсказывает общепринятая
модель горячей Вселенной.

Нулевые колебания - чисто квантовый эффект, означающий, что энергию
частицы или поля нельзя понизить точно до нуля. В случае полей их
энергия формально вообще бесконечна. Поскольку обычно всегда играют роль
только разности энергий, эта энергия во всех расчетах сокращается.
Однако в ОТО энергия приобретает абсолютный смысл.

Мир де-Ситтера - так принято называть решения уравнений ОТО с
космологической постоянной, которые описывают вакуумное состояние.
Свойства последнего зависят от знака этой постоянной и сильно отличают
его от "пустого вакуума".

Космологическая постоянная - величина, известная также под названием
L-члена. Присутствие такого слагаемого в уравнениях ОТО ничем не
запрещено, и вначале Эйнштейн считал его даже необходимым, так как без
него стационарная Вселенная с одним только притяжением явно неустойчива.
Когда же было найдено нестационарное решение ОТО (фридмановская
расширяющаяся Вселенная) и тем более когда выяснилось, что именно оно
отвечает реальности, необходимость в L-члене для внутренне
непротиворечивого описания современной Вселенной, казалось бы, отпала. И
вот теперь вопрос снова оказался на повестке дня.

Красное смещение - эффект Доплера, который состоит в том, что частота
видимого света (и вообще принимаемых электромагнитных волн) зависит от
относительной скорости излучателя и приемника: чем быстрее они удаляются
друг от друга, тем она меньше. В горячей Вселенной относительные
скорости всех тел (на космологических расстояниях) тем больше, чем
дальше они одно от другого. В результате оказывается, что принимаемая
нами частота уменьшается (по сравнению с частотой неподвижного
источника) во столько же раз, во сколько раз масштабы Вселенной в момент
излучения были меньше, чем сейчас. Этот фактор принято записывать в виде
(1 + z), потому что тогда z - это красное смещение, относительное
удлинение электромагнит ной волны.

Масса покоя (она же и энергия покоя в системе единиц, где скорость света
c = 1) - это масса (энергия) неподвижного тела; полная (релятивистская)
масса (энергия) равна массе покоя + кинетическая энергия тела.

Картинки к статье
--------------------------


Схематическое изображение возможных решений уравнений общей теории
относительности с отличной от нуля вакуумной энергией (космологической
константой), сопоставленное с данными наблюдений сверхновых звезд,
реликтового излучения и скоплений галактик. По осям отложено отношение
соответствующих плотностей массы (полной энергии) к ее значению, равному
примерно 2?10 -29 г/cм3, для пространственно плоской Вселенной при
нулевой вакуумной плотности. Видно, что данные космологических
наблюдений сходятся вблизи точки, которая отвечает пространственно
плоской Вселенной, заполненной на 30% барионами и темным веществом и на
70% - темной энергией. Предварим законный вопрос, почему кривая,
ограничивающая снизу область вечного расширения, несколько загибается
вверх от оси eвак = 0, хотя из текста, казалось бы, вытекает, что такой
режим должен иметь место при любой, сколь угодно малой, положительной
плотности вакуумной энергии. Ответ прост: если отношение плотности
вещества к плотности энергии вакуума достаточно велико, то Вселенная
начинает схлопываться, еще не достигнув размеров, при которых
антигравитация возобладает.


Уже полученные результаты (с вертикальными отрезками , отвечающими
экспериментальным ошибкам) и ожидаемые (красные точки) от будущих
наблюдений за сверхновыми с бoльшими значениями красного смещения (или
величины z). Наблюдения будут проводиться с помощью орбитальной
лаборатории, специально создаваемой для проверки очень важной и
правдоподобной гипотезы, что Вселенная пространственно плоская и
содержит 70% темной энергии.


Пространственная структура реликтового излучения, заполняющего
Вселенную. Детальный анализ анизотропии его энергетического спектра, то
есть различий в энергии излучения по направлениям (показаны цветом),
поможет узнать больше о природе темной энергии.



Снимки наиболее удаленной сверхновой, сделанные космическим телескопом
Хаббл. Наряду с другими они послужили обоснованием гипотезы о
существовании темной энергии. Вверху - часть звездного неба вблизи
сверхновой 1997ff; слева - вид галактики, в которой она находится
(указана стрелкой); справа - эта же, но уже затухающая сверхновая.

=======







От Pout
К Pout (26.10.2004 11:22:31)
Дата 26.10.2004 11:43:24

"Самая большая ошибка Эйнштейна."... Опровержение "темной "концепции на корню


О господи,опять Эйнштейн во всем виноват,старый дурачина..

Иван Горелик
-----

В этом мире всё относительно.

Самая большая ошибка Эйнштейна заключается в том,
что он сказал, что введения лямбда-коэффициента является его самой
большой ошибкой.

РЕЛИКТОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ = - ТЕМНАЯ ЭНЕРГИЯ

Откройте рисунок {Вселенная} jpg, 116 kb, который поможет понять,
почему во Вселенной существует реликтовое излучение.
------------------------------------
На небе мы можем наблюдать Солнце, Луну, планеты, звезды. Все звезды
входят в состав нашей Галактики, которую мы иногда именуем Млечный Путь.
В южных широтах можно также наблюдать маленькие туманные пятнышки. Это
уже другие галактики: Андромеда, Большое Магеланово Облако и Малое
Магеланово Облако. В галактики, вроде нашей, входят сотни миллиардов
звезд. Вселенная, если она замкнута, состоит из десятков миллиардов
галактик, если открыта - то из бесконечности. Часть из этих галактик
можно наблюдать в телескоп. Часть Вселенной, доступная наблюдениям,
называется Метагалактикой. Вся Вселенная заполнена излучением звезд. В
галактиках и межгалактическом пространстве существует вещество в виде
пыли и газа, которое переизлучает свет звезд. Этому веществу можно
приписать определенную температуру. Излучение, находящееся в равновесии
с материей замкнутой Вселенной, можно назвать фоновым излучением.

С другой стороны, на протяжении почти всего 20-го века существует
общепризнанная, но, по моему мнению, ошибочная теория Большого Взрыва.
Согласно этой теории Вселенная родилась порядка 13 млрд лет назад, из
ничего. В момент рождения Вселенная была очень горячей и плотной. А с
расширением плотность упала, и Вселенная стала прозрачной для излучения.
В этот момент излучение оторвалось от вещества, и мы наблюдаем его
сейчас в виде "реликтового" фона. Поскольку Вселенная, согласно Большому
Взрыву расширяется, то излучение галактик и квазаров претерпевает
красное смещение, тем большее, чем дальше находится наблюдаемый объект.
Область отрыва реликтового излучения находится от нас на расстоянии
порядка 12 млрд. св. лет. То есть, реликтовый фон уже получил большое
красное смещение, или другими словами: излучение остыло в расширяющейся
Вселенной. Температура реликтового фона сейчас 2.728 К.

К настоящему времени существует множество космологических теорий и
множество объяснений реликтовому излучению.

Я полагаю, что Вселенная замкнута. Ее двумерную модель можно вообразить
в виде сферы. В замкнутом мире нет прямых. Силы гравитации стягивают
сферу. Гравитация здесь подобна силам поверхностного натяжения мыльного
пузыря. Пленка "старается" схлопнуться под действием сил поверхностного
натяжения. А в нашем случае, под действием силовых линий гравитационного
поля, искривляющимся вместе с пленкой. Но схлопыванию мешает избыточное
давление воздуха внутри мыльного пузыря. То есть, силы поверхностного
натяжения компенсируются силой давления газа внутри мыльного пузыря. При
этом, однако, мы вышли за пределы двухмерной поверхности. Вернемся на
сферу. Мы знаем, что свет оказывает давление. Два светящихся объекта
отталкиваются из-за светового давления, и притягиваются силами
гравитации. Гравитационное притяжение заставляет коллапсировать сферу.
Световое отталкивание стремится расширить сферу. Фотоны все время
движутся по кривым, и стремятся их выровнять.

Эйнштейн первоначально строил статичную модель, и для того чтобы
удержать Вселенную от схлопывания он ввел космологический член
отталкивания. Если бы он уделил больше внимания этому члену, то уже
тогда он мог предсказать реликтовый фон. Но удивительный парадокс
заключается в том, что Эйнштейн выбросил лямбда коэффициент из своих
уравнений, и сказал, что введение лямбда коэффициента есть самая большая
его ошибка. А получается так, что его самая большая ошибка в том, что он
произнес ту злополучную фразу. Статичная модель была заброшена, и наука
пошла по ложному пути Большого Взрыва. Притяжение заставляет
коллапсировать сферу.

Перейдем от пленки к разрезу замкнутого мира, который можно разбить на
множество сфер. Просуммируем силу гравитационного притяжения через
разрез, и вычислим отрицательное гравитационное давление на разрез
(стягивание). Гравитационная сила между двумя половинками Вселенной
будет определяться по формуле, в которой мы учтем геометрические
свойства замкнутого мира. Если разделить всё вещество Вселенной на две
равные части, и расположить эти массы на противоположных полюсах
Вселенной, то гравитационные силы, действующие на эти части не приведут
к ускорению частей. Это станет понятно, если вообразить планету без
материков. Везде только вода. На полюсах два корабля. От корабля к
кораблю, как меридианы, протянуты непотопляемые канаты, силовые линии.
Натяжение всех канатов компенсирует друг друга, и результирующая сила
между кораблями будет равна нулю. Но понятно, что все эти канаты
стягивают планету вдоль оси. То есть, если рассечь планету по экватору,
то между двумя половинками планеты существует отрицательное
гравитационное давление.
------------------------------------
Вставка от 8-го февраля 2003-го года.

Температура реликтового излучения была вычислена в прошлом году. Здесь
был записан её вывод. Однако в этом году было замечено, что в выводе
существует две взаимно компенсирующиеся ошибки. Поэтому старый вывод
удален. А новый помещен на странице {Реликтовый Фон и Великое
Объединение.}

Расчет показал, что для того, чтобы удержать Вселенную от
гравитационного коллапса Вселенная должна быть заполнена фоновым
излучением с температурой почти в точности совпадающей с наблюдательными
данными:

T = 2.728157 +/- 0.000087 К.

Там же получено выражение для плотности Вселенной. Зная плотность и
объем Вселенной, можно получить массу Вселенной. Но если мы живем в
замкнутой Вселенной, то мы можем видеть тыльные стороны галактик, то
есть, их вторые, третьи, четвертые изображения. Мы видим галактики не
только оптически, но и чувствуем гравитационно. А значит, в расчете мы
должны были использовали их полную массу, равную сумме первых
изображений галактик и всех остальных изображений.

В приложении ниже получена поправка K, которая указывает во сколько раз
полная масса Вселенной больше массы первых изображений всех галактик.
При этом, массы первых изображений в числителе считаем замерянными с
учетом временной задержки, а их же массы в знаменателе замеряны
одновременно.

K = e-1/4 / (1- e-1/2) = 1.97931758...
------------------------------------
Итак, излучение звезд со временем постепенно смещается в красную сторону
спектра. Доходя до состояния теплового равновесия с межгалактическим
газом, его смещение прекращается. Гравитация во Вселенной полностью
сдерживается давлением излучения. Здесь находит свое отражение статичная
дофридмановская космологическая модель Эйнштейна. Фоновое излучение и
есть главная причина силы антигравитации, описываемой в ОТО
космологическим членом отталкивания. Реликтовый фон противостоит силам
гравитации и полностью справляется с ролью надуманной темной энергии.
Давление и энергия реликтового фона равны по модулю и обратны по знаку
давлению гравитационного поля. Поэтому можно записать:

реликтовый фон = светлая энергия;
гравитационное поле = темная энергия;
светлая энергия = - темная энергия.

Темная Энергия и Темная Материя.

Для того чтобы теория соответствовала наблюдательным данным, сторонники
гипотезы Большого Взрыва, были вынуждены реинкарнировать антигравитацию,
l-коэффициент, который был введен Эйнштейном в его первоначальной
статичной модели, и который сейчас именуют "темная энергия".

Вот что они пишут (перевод мой).

{Cosmic Journeys:} ...В последние годы мы узнали, что Вселенная на 95 %
состоит из какой-то материи и энергии, которую мы не видим и не
понимаем....

Dark Matter and Dark Energy in the Universe. Michael S. Turner.
{Abstract}:
Наконец-то мы имеем полную правдоподобную калькуляцию материи и энергии
во Вселенной. Выражая все в долях критической плотности это выглядит
так: нейтрино между 0.3% и 15%; звезды - 0.5%; барионы (в том числе
звезды, DDE) - 5%; материя (в том числе барионы, DDE) - 40%; темная
энергия - 60%. Эта калькуляция согласуется с предсказаниями инфляционной
модели Вселенной и ставит перед нами три вопроса: Где темные барионы?
Что такое небарионная темная материя? Какова природа темной энергии?
Ведущий кандидат на роль (оптически) темных барионов - рассеянный
горячий газ. Ведущий кандидат на роль небарионной темной материи -
медленные элементарные частицы, оставшиеся с самых ранних моментов
(холодная темная материя), такие как аксионы и нейтралино. Ведущий
кандидат на роль темной энергии втягивает фундаментальную физику и
включает в себя космологическую константу (энергию вакуума), вращающееся
скалярное поле (квинтэссенция), и легкие разрушенные топологические
дефекты.

В нашей модели плотность Вселенной примерно в 8 раз меньше. То есть, мы
выбрасываем из калькуляции Тёрнера 88% процентов фантастических
аксионов, нейтралино и прочей квинтэссенции. В нашей модели нет проблемы
с темной энергией. Её антиргавитационную роль выполняет реликтовое
излучение, которое совсем не темное, а видимое в радиотелескопы. Средняя
энергетическая плотность реликтового излучения на несколько порядков
выше плотности всего остального излучения во Вселенной.

Темная материя тоже очень спекулятивна. Наш кандидат на роль темной,
раскручивающей материи значительно интересней. "Духи" галактик, объекты,
которые мы видим оптически и "чувствуем" гравитационно, находятся за
полюсом, то есть, при значениях z больше 0.51573. Их гравитационное
влияние очень существенно и неоднородно. Приближенно это можно выразить
с помощью коэффициента K, полученного ниже. Гравитационное влияние ныне
живущих галактик равно единице; а влияние "духов" равно K-1 =
0.97931758. Причем, наша "темная" материя не только раскручивает ныне
живущие галактики, но и выполняет репродуктивную роль. Так, если на
полюсе, противоположном нашей Галактике существуют "духи-галактики",
которые движутся с высокими скоростями, сталкиваются, вращаются, то в
пространстве нашей Галактики будут метаться реликтовые гравитационные
следы. Проходя через облака газа и пыли нашей Галактики, эти следы будут
инициировать звездообразование, причем расположение образующихся звезд
будет приближенной копией звездных скоплений в давно умерших
галактиках-предках. Гены предков-галактик передаются по наследству
нынешним галактикам. Вполне возможно, что и сейчас, Солнце
взаимодействует и вращается вокруг звезды-предка (звезд-предков). Вполне
возможно, что Юпитер со своими спутниками, есть копия Солнечной Системы,
жившей в далеком прошлом, и оставившей гравитационный след, в котором
сконденсировалась система Юпитера при прохождении Солнечной системой
газа-пылевого облака в Галактике. Вполне возможно, что циклоны и
антициклоны образуются в результате интерференции гравитационных следов.
Изменяя в этих рассуждениях гравитацию на электромагнетизм, а замкнутое
пространство Вселенной на замкнутое пространство живого существа, мы
приближаемся к пониманию процесса копирования, роста и размножения живых
существ и их клеток.

Несмотря на то, что реликтовые галактики-привидения еще видимы, их масса
не может быть добавлена в общую массу Вселенной, поскольку при этом мы
должны будем добавлять и пространство, в котором они находились, а это
как раз то пространство, где сейчас живем мы.

Таким образом, в нашей модели на звезды и планеты во Вселенной
приходится около 10% материи. Остальные 90% это обычный газ и пыль.
Энергетическая плотность фотонов и гравитонов составляет порядка 0.1 по
отдельности, но будучи разной по знаку, их общая энергетическая
плотность равна нулю.

Поправка К.

Поправка К есть отношение:

К = (M1+M2345..) / Mnow.

где:
M1 - сумма масс первых изображений галактик;
M2345.. - сумма масс повторных изображений галактик;
Mnow - сумма масс всех галактик замкнутой Вселенной, измеренная
одновременно.

Масса m на расстоянии R создает пучок силовых линий, густота которого
пропорциональна гравитационному потенциалу:

aevclid = Gm/R2 = 4pGm/S.

На экваторе в неевклидовом мире R = (p/2)r, площадь сферы S = 4pr2.

anon-evclid = 4pGm/S = Gm/r2.

Запишем через угол:

R = jr. S = 4p(sin(R/r)r); a = Gm / (sin(R/r)r)2.

Силовая линия проходит через экватор при следующих значениях угла:

j = R/r, = p/2; 3p/2, 5p/2...

При прохождении некоторого расстояния R, силовая линия ослабевает в n
раз. Тогда:

при R/r = p/2; a1 = n1Gm / r2;

при R/r = 3p/2; a2 = - n2Gm / r2;

при R/r = 5p/2; a3 = n3Gm / r2;

...

Но поскольку нас интересует не потенциал, а густота силовых линий, то
для результирующей густоты силовых линий мы отбросим минусы в выражении
для a.

a = n1Gm / r2 + n2Gm / r2 + n3Gm / r2 + ... + niGm / r2 +...;

Очевидно, что коэффициент ослабления силовой линии пропорционален
отношению малых соответствующих интервалов по {фактической и условной
шкалам времени:}

ni = dtc,i / dtf,i

tc = (1-(1-H)^tf )/H = (1 - k^tf ) / (1-k); где k = 1-H.

dtc = -1/(1-k) * exp(ln(k)tf )ln(k)dtf

dtc = -(ln(1-H)1/H) k^(tf) dtf.

dtc = k^(tf) dtf.

dtc / dtf = k^(tf).

При R = p/2; tf,1 = T/4 = 1/(4H); dtc / dtf = k^(1/(4H)) =
(1-H)^(1/(4H)) = e-1/4;

при R = 3p/2; tf,2 = 3T/4 = 3/(4H); dtc / dtf = e-3/4;

при R = 5p/2; tf,3 = 5T/4 = 5/(4H); dtc / dtf = e-5/4;

...

a = Gm / r2 * (e-1/4 +e-3/4 + e-5/4 + ... );

K = e-1/4 (1 + e-1/2 + e-1 + e-3/2 ...+ e-i/2 + ...) =
= e-1/4 (1 + e-1/2 (1 + e-1/2 + e- 1 + e-3/2...+ e-i/2 + ...))

e-1/4 (1 + e-1/2 + e-1 + e-3/2 ...+ e-i/2 + ...) = e-1/4 x

e-1/4 (1 + e-1/2 (1 + e-1/2 + e- 1 + e-3/2...+ e-i/2 + ...)) = e-1/4 (1
+ e-1/2 x)

x = 1 + e-1/2 x

x = 1/(1- e-1/2)

K = e-1/4 x = e-1/4 / (1- e-1/2) = 1.97931758.
------------------------------------
Из переписки на форуме {Альтернативная Наука.}

Моё сообщение {Реликтовый Фон = - Темная Энергия} от 28.01.2003

В развиваемой мной
космологической модели Вселенная
полностью сдерживается от коллапса
фоновым излучением, которое также
именуют реликтовый фон, РФ. Моя
модель статична и стационарна.
Постоянная Хаббла не зависит от
времени, то есть, является
настоящей константой, угловая
скорость света в замкнутом мире.



Стандартная модель не является ни
статичной, ни стационарной. Раньше
предполагали Большой Взрыв неким
подобием Большой Гранаты. Осколки
разлетаются, и под действием
взаимного тяготения тормозятся. То
есть, постоянная Хаббла должна была
убывать со временем. Слава Богу,
последние наблюдения по РФ,
показали, что расширение Вселенной
ускоряется, то есть, что постоянная
Хаббла здесь тоже становится
константой. Но что же её ускоряет?
Долго думали, наконец, придумали:
Темная Энергия, Dark Energy, не путать с
темной материей. Только вот беда
заключается в том, что этой темной
энергии должно быть во Вселенной 95%.




Чувствуете сходство?

В нашей модели реликтовый фон
сдерживает Вселенную от
гравитационного коллапса.

В стандартной модели DE ускоряет
расширение Вселенной от
гравитационного торможения.



Предлагаю Вам проследить вывод
формулы в нашей модели, чтобы найти
ошибку в стандартной модели.
Стандартная модель конечно
угловата, но там тоже не нужно иметь
95% нового эфира в виде темной
энергии, а достаточно, опять же
реликтового фона.



Но прежде чем приступить к выводу
температуры РФ, и попробовать
применить этот вывод к модели БВ,
предлагаю кусочек истории:



Сторонники статичной модели
предсказали фоновое излучение за 50
лет до Гамова. Их предсказания
значительно точнее.

{
http://www.dfi.uem.br/~macedane/history_of_2.7k.html
}
Предсказания
фонового излучения:

Guillaume: 5-6 K, опубликовано в 1896.

Eddington: 3.18 K, опубликовано в 1926.

..

Гамов: Т = 7 К в 1953; Т = 50 К в 1961,

..
Регистрация
фонового излучения:

Regener измерял косвенным методом
и получил: 2.8 K в 1933г.

Пензиас и Вильсон: 3.5 + 1.0 K в 1965г.
Но результат Regener-а "не катит",
потому что он основан на статичной/стационарной
модели. Поэтому мы этой фамилии не
знаем.
Сравните точность предсказаний
и измерений, и сравните с
современными измерениями
температуры РФ:
{ http://pdg.lbl.gov/2000/contents_sports.html
}


T = 2.725 +/- 0.001К,
{ http://map.gsfc.nasa.gov/html/cbr.html
}


T = 2.728 +/-0.004 К.
Согласно моему расчету,
температура реликтового излучения,
а точнее,
эффективная
температура всего излучения

для сдерживания Вселенной от
коллапса: T = (2.73025 +/- 0.000??) K.
Вставка: Это значение было
вычислено в 2002 году.

Значение на сегодня (февраль.03)
T = 2.728157 +/- 0.000087 К.

Из другого сообщения:

: А не могли бы Вы
написать диапазон частот (длин волн)
РФ.
В спектре РФ существуют разные длины волн (частот).
Чтобы найти длину волны, соответствующую максимуму в спектре, необходимо
постоянную Вина разделить на температуру:

lmax = b / T.
Получаем:
lmax = 1.062181 +/- 0.000034 миллиметра.

Если смотреть распределение на графике не по длинам волн, а по частотам,
то максимум там соответствует другому значению длины волны. Верхний
результат надо умножить на 1.75978058603821.
------------------------------------
Замечание о недавнем эксперименте Бумеранг.

27 Апреля 2000г в {Nature} опубликована статья, где приведены результаты
эксперимента {BOOMERanG}. В этом эксперименте были измерены очень
маленькие температурные флуктуации реликтового фона. Исследователи
пришли к выводу, что Вселенная является "плоской", будет расширяться
вечно. Или, что полная энергетическая плотность равна критической
плотности. Это подтверждает инфляционный сценарий Вселенной. Для
инфляционного сценария характерно то, что постоянная Хаббла здесь
действительно является константой.

Однако инфляционный сценарий в расширяющейся модели Вселенной как раз
соответствует такому распределению объектов, как это следует именно из
настоящей модели Вселенной, которая здесь замкнута и статична, то есть,
не "плоская" и не расширяющаяся. Можно поставить в соответствие величины
Вечно Большого Взрыва величинам модели, предложенной здесь, учитывая
логические правильные преобразования для космологического времени.

Прибавка к БВ слова "вечный" очень многое меняет в его понимании.
------------------------------------
Эксперименты по исследованию свойств реликтового излучения:
COsmic Background Explorer ({COBE})
{BOOMERanG} project.
Microwave Anisotropy Probe {(MAP)}.
------------------------------------
Сайт создан 10 июня 1998 г.
Последнее обновление этой страницы - 8 февраля 2003 года.
К странице {Реликтовый Фон и Великое Объединение}
К другим разделам {Космической Генетики}

Иван Горелик {(мое резюме, координаты и e-mail)}
------------------------------------
{[