Релятивистская механика: новый взгляд по-старому - Страница 101
"По неизвестным пока причинам, возможно, из-за квантовой флуктуации, в пространстве Вселенной возникает физическое поле, которое в возрасте (Имеется в виду возраст Вселенной. − Прим. автора.) около 10 − 35секунд заставляет Вселенную расширяться с колоссальным ускорением. Этот процесс называют инфляцией, а вызывающее его поле − инфлатоном. В отличие от экономики, где инфляция является неизбежным злом, с которым нужно бороться, в космологии инфляция, то есть экспоненциально быстрое увеличене Вселенной, − это благо. Именно ей мы обязаны тем, что Вселенная обрела большой размер и плоскую геометрию. В конце этой короткой эпохи ускоренного расширения запасённая в инфлатоне энергия порождает известную нам материю: разогретую до огромной температуры смесь излучения и массивных частиц, а также едва заметную на их фоне тёмную энергию. Можно сказать, что это и есть Большой взрыв. Космологи говорят об этом моменте как о начале радиационно-доминированной эпохи в эволюции Вселенной, поскольку большая часть энергии в это время приходится на излучение. Однако расширение Вселенной продолжается (хотя теперь уже и без ускорения) и оно по-разному отражается на основных типах материи. Ничтожная плотность тёмной энергии со временем не меняется, плотность вещества падает обратно пропорционально объёму Вселенной, а плотность излучения снижается ещё быстрее. В итоге спустя 300 тысяч лет доминирующей формой материи во Вселенной становится вещество, большую часть которого составляет тёмная материя. (Под этим термином здесь подразумевается тёмное вещество. − Прим. автора.) С этого момента рост возмущений плотности вещества, едва тлевший на стадии доминирования излучения, становится достаточно быстрым, чтобы привести к образованию галактик, звёзд и столь необходимых человечеству планет. Движущей силой этого процесса является гравитационная неустойчивость, приводящая к скучиванию вещества. Едва заметные неоднородности оставались ещё с момента распада инфлатона, но пока во Вселенной доминировало излучение, оно мешало развитию неустойчивости. Теперь основную роль начинает играть тёмная материя. Под действием собственной гравитации области повышенной плотности останавливаются в своём расширении и начинают сжиматься, в результате чего из тёмной материи образуются гравитационно-связанные системы, называемые гало. В гравитационном поле Вселенной образуются "ямы", в которые устремляется обычное вещество. Накапливаясь внутри гало, оно формирует галактики и их скопления. Этот процесс образования структур начался более 10 миллиардов лет назад и шёл по нарастающей, пока не наступил последний перелом в эволюции Вселенной. Через 7 миллиардов лет (это примерно половина нынешнего возраста Вселенной) плотность вещества, которая продолжала снижаться из-за космологического расширения, стала меньше плотности тёмной энергии. Тем самым завершилась эпоха доминирования вещества, и теперь тёмная энергия контролирует эволюцию Вселенной. Какова бы ни была её физическая природа, проявляется она в том, что космологическое расширение вновь, как в эпоху инфляции, начинает ускоряться, только на этот раз очень медленно. Но даже этого достаточно, чтобы затормозить формирование структур, а в будущем оно должно вовсе прекратиться: любые недостаточно плотные образования будут рассеиваться ускоряющимся расширением Вселенной. Временное "окно", в котором работает гравитационная неустойчивость и возникают галактики, захлопнется уже через десяток миллиардов лет.
Дальнейшая эволюция Вселенной зависит от природы тёмной энергии. Если это космологическая постоянная, то ускоренное расширение Вселенной будет продолжаться вечно. Если же тёмная энергия − это сверхслабое скалярное поле, то после того как оно достигнет состояния равновесия, расширение Вселенной станет замедляться, а возможно сменится сжатием. Пока физическая природа тёмной энергии неизвестна, всё это не более чем умозрительные гипотезы. Таким образом, с определённостью можно сказать только одно: ускоренное расширение Вселенной будет продолжаться ещё несколько десятков миллиардов лет.
За это время наш космический дом − галактика Млечный Путь − сольётся со своей соседкой − Туманностью Андромеды (и большинством галактик-спутников меньшей массы, входящих в состав Местной Группы). Все прочие галактики улетят на большие расстояния, так что многие из них нельзя будет увидеть даже в самый мощный телескоп. Что касается реликтового излучения, которое приносит нам так много важнейшей информации о структуре Вселенной, то его температура упадёт почти до нуля, и этот источник информации будет потерян. Человечество останется Робинзоном на острове с эфемерной перспективой обзавестись хотя бы Пятницей."
Вот такая вот наукоимитационность. Чем-то иным такие воззрения никак не назовёшь! К избавляемости от наукоподобия фактически и сводится прогресс физики как науки, и именно такому прогрессу способствует наша "новоэфирная" теория. Благодаря ей, надеюсь, все эти нынешние "инфлатоны" и "тёмные энергии" отомрут так же, как отмерли − благодаря молекулярно-кинетической теории − былые "флогистоны". Ведь они – явно суррогатные физнаучные категории! Потому и должны отмереть. Такова общая судьба наукообразной костыльности в науке физике.
На такой высокой ноте думал и закончить – эти наши космологические разборки. И надо бы. Но долг зовёт, как говорится! Специально для читателей ещё разобрался я таки и с теми наблюдениями конца девяностых, что спровоцировали космологов заговорить об ускоренном расширении вселенной.
Всё оказалось тривиальней, чем представлялось. Используя сверхновые звёзды типа Ia как "стандартные свечи", расстояние до которых можно вывести из их наблюдаемого блеска, исследовали зависимость скорости их убегания от расстояния. Ну, от их удалённости от нас. То есть занимались фактически тем же, чем и Хаббл в своё время. Лишь отличие, что использовались очень далёкие звёзды. И отличие оказалось существенным! На базе далёких сверхновых пронаблюдалась нарушаемость линейной закономерности Хаббла. Ну, отклоняемость от неё.
Закон Хаббла в том, что скорости убегающих галактик пропорциональны их удалённостям от нас. А коэффициент пропорциональности – постоянная Хаббла H. Величина скорости убегания звезды получается из величины "красного смещения" линий её спектра, величины же удалённостей звёзд дают нам несколько независимых астрономических методов. И вот далёкие сверхновые по замерам оказались дальше, чем получается для них из формулы Хаббла (путём деления измеренной скорости убегания на постоянную Хаббла). Измерение скорости по смещениям спектров – проверенный-перепроверенный акт, так что грешить приходится на постоянную Хаббла – она больше, чем нужная для получения правильного расстояния до далёких сверхновых. Можно, конечно, специально из-за далёких сверхновых (ну и автоматически галактик, в которые они входят) пересмотреть эту постоянную – в её значении, – но тогда продолжением новоиспечённой линейности не получается быть у зависимости скоростей от расстояний для близких звёзд (из наблюдений за которыми Хаббл как раз и вывел свой закон!). Как говорят для таких случаев в народе: хвост вылез – нос увяз, нос вылез – хвост увяз. Такая вот получилась раскладочка… В которой космологи не могут определиться до сей поры, являя классический пример "заблудшего в трёх соснах".
Интрига – в самом законе Хаббла. Мы-то в исходящести из нашей теории знали, что он изначально не верен. В смысле что он – лишь грубое приближение к действительности. Сказать мягче, отражённость действительности в первом приближении, а второе даёт уже как раз наша теория. Нынешние же теоретики от космологии держали закон Хаббла за единственный, отчего обнаруженные отклоненья от него вынуждены объяснять посредством привлеченья дополнительных факторов. Их однажды появляемостью и действием на фоне того, мол, лигитимного расклада, что оборачивался (до них!) законом Хаббла. В таком различии подходов, повторяю, интрига нашего космологического детектива.