Теория распада или теория конденсации? Часть1

Втр, 06/03/2014 - 20:48

— 2 —


Взаимодействующие галактики.
Фотографии, рассматриваемые слева направо, иллюстрируют классическую концепцию, рассматриваемые справо налево – бюраканскую

Группа взаимодейств. галактик в созвездии Геркулеса

Группа взаимодействующих галактик в созвездии Змеи, называемая секстетом Сейферта. Спиральная галактика, видимая плашмя, во взаимодействии не участвует

Бюраканская концепция имеет прямое отношение к проникновению в астрофизику понятия темной материи. Парадокс, связанный с доказательством нестационарности скоплений галактик, был известен давно, но спохватились, когда сторонники бюраканской концепции воспользовались им как аргументом в свою защиту. Суть парадокса в следующем. Если скопление галактик находится в стационарном состоянии, то удвоенная кинетическая энергия галактик должна равняться взятой с обратным знаком потенциальной гравитационной энергии скопления. Скорости галактик можно определить по эффекту Доплера, полагая, что распределение скоростей для всех направлений одинаково. Зная суммарную массу галактик, можно определить гравитационную энергию скопления. Масса отдельной галактики оценивается по ее светимости. Расчеты, выполненные для многих скоплений, показали, что видимые массы галактик не могут обеспечить устойчивость скоплений.

С другой стороны, если считать скопления расширяющимися вследствие неустойчивости, видимой массы также оказывается недостаточно, чтобы связать наблюдаемые размеры скоплений с их возрастом. Но в бюраканской концепции скрытая масса присутствует изначально — это не поддающаяся строгой оценке масса дозвездного вещества, содержащегося в каждой галактике. Другие неизвестные свойства дозвездного вещества также вносят неопределенность в законы, управляющие движением галактик. Например, недавно выяснилось, что регулярное хаббловское расширение прослеживается не только по далеким галактикам, но выполняется и для ближайших галактик. Распределение ближайших галактик очень неоднородно — значит, движение галактик слабо связано с их пространственным расположением, и кинематикой галактик руководит не их масса, а нечто другое. В классической концепции этот вопрос решается в характерном для современной космологии стиле: кинематикой далеких галактик руководит скрытая масса, кинематикой ближайших галактик — космологический вакуум.

Допустим, неустойчивость скоплений проявляется в их медленном расширении. Уменьшение плотности с возрастом для скоплений галактик подтверждается наблюдениями. Но скопления могут расширяться не вследствие изначальной неустойчивости, а постепенно теряя массу из-за «испарения» межгалактического газа, подогреваемого излучением галактик.

В ранней Вселенной астрономы наблюдают достаточно много сверхплотных компактных галактик, сравнимых по массе с обычными галактиками, но гораздо меньших по размеру. На более поздних этапах развития Вселенной они отсутствуют. Исчезновение компактных галактик можно объяснить их превращением в обычные галактики в результате быстрого расширения, темп которого постепенно замедлился. Но можно предположить, как это делается в рамках классической концепции, что все без исключения компактные галактики закончили существование слиянием с другими галактиками.

Недостаток массы обнаружился и при изучении движения вещества в отдельных галактиках. Для разрешения противоречия ввели понятие темной материи, под которым изначально можно было понимать обычное несветящееся вещество — холодный газ, межзвездную пыль, погасшие звезды. Но к этому времени обнажились проблемы в космологии, и темная материя пришлась как нельзя кстати. Согласно классической схеме, вскоре после Большого взрыва Вселенная представляла собой горячую однородную плазму с небольшими флуктуациями плотности, которые впоследствии привели к образованию скоплений галактик. Но реликтовое фоновое излучение свидетельствовало о величине флуктуаций, недостаточной для нужд космологии. Значит, сгущения вещества в ранней Вселенной состояли из темной холодной материи, не взаимодействующей с излучением. В дальнейшем свойства темной материи неоднократно уточнялись, в зависимости от построений космологов, придерживающихся той или иной гипотезы. Например, когда кандидатом на роль темной материи стало нейтрино, появилась следующая линия рассуждений. Так как давление излучения не препятствует сгущению темного вещества, оно конденсируется очень быстро, стимулируя конденсацию обычного вещества. На раннем этапе развития Вселенной это ведет к быстрому образованию галактик, что подтверждается наблюдениями. Но в дальнейшем накопление темной материи должно было как-то притормозиться. Значит, первичная темная материя — нестабильная субстанция. Сыграв свою роль в образовании галактик, она распалась, и продукты ее распада — слабовзаимодействующие частицы, составляющие однородную скрытую массу современной Вселенной.

В дальнейшем оказалось, что нейтрино, обладающее вполне реальными свойствами, не годится на роль темной материи, и ее разделение на первичную и вторичную стало неактуальным. Более взвешенная точка зрения на природу темной материи заключается в следующем. Существуют четыре фундаментальных взаимодействия. Изначально все они были объединены. Разделение произошло в первую секунду расширения Вселенной. Сначала отделилось гравитационное взаимодействие, затем оставшиеся разделились на сильное и электрослабое. Наконец, сравнительно поздно, электрослабое взаимодействие распалось на слабое и электромагнитное. Каждое взаимодействие переносится определенным видом частиц. При отделении гравитационного взаимодействия небольшая доля частиц-переносчиков единого взаимодействия превратилась в частицы-переносчики сильного и электрослабого взаимодействий, но большая часть не успела этого сделать. Она-то и составляет скрытую массу Вселенной. Обнаружить темную материю можно только с помощью сил гравитации или воссоздав условия первой секунды жизни Вселенной.

Аналогичные построения возможны и в бюраканской концепции. Разделение взаимодействий соответствует выделению определенных структурных уровней материи. Но выделение структурных уровней происходит не только в микро- и макромире, но и в мегамире. Поэтому можно предположить, что существуют, по крайней мере, два вида гравитационного взаимодействия. Первый вид руководит движением тел на уровне звезд, второй — на уровне галактик. Отклонение движения галактик от классических законов объясняется неучтенными параметрами взаимодействия.

«Неучтенные параметры» и «темная материя» — сущности одной природы, место которым среди гипотез.

Другие материалы рубрики


  • За последнее время вблизи Земли пролетели несколько сравнительно крупных небесных тел. Сильную тревогу вызвало в 1936 г. прохождение астероида Адонис на расстоянии около 2 млн. км от Земли. А настоящую панику вызвал в 1937 г. астероид Гермес, имеющий диаметр ≈1,5 км, промчавшийся лишь на расстоянии 800 тыс. км от Земли (удвоенное расстояние до Луны). Позже (в 1992 г.) большой ажиотаж был связан с приближением к Земле малой планеты Тоутатис. Астероид диаметром около полукилометра пролетел мимо Земли 19 мая 1996 г. на расстоянии всего 450 тыс. км.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3


  • ...Новая теория позволила сформулировать идеи, допускавшие экспериментальную проверку. В результате этих работ была предсказана новая разновидность света, состоящая не из обычных фотонов, а из загадочных Z–частиц. В окрестностях Женевы в 1983 году в серии экспериментов, исследующих столкновения частиц высоких энергий на ускорителе, были обнаружены Z–частицы, то есть единая теория поля получила подтверждение. Теоретики к этому времени сформулировали амбициозную теорию, объединяющую с электромагнитным и слабыми взаимодействиями еще один тип ядерных сил — сильное взаимодействие. Кроме того, были получены первые результаты исследований в области гравитации, показывавшие, каким образом гравитационное взаимодействие можно было бы объединить с другими типами взаимодействий...

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6


  • Вращаясь вокруг Солнца, инфракрасная обсерватория НАСА ищет следы молодых звезд и галактик, а также межзвездное пространство, в котором они образовались.
    Космический телескоп имеет очевидные преимущества в изучении инфракрасного теплового излучения, которое испускают объекты, слишком холодные, чтобы сиять в спектре видимого света. Атмосфера Земли - постоянная помеха для инфракрасных приборов, поскольку она не только впитывает слабые инфракрасные лучи из космоса, но и сама выделяет их огромное количество.
    В 1979 году НАСА представило инфракрасный космический телескоп SIRTF. Он не стал первым инфракрасным прибором на орбите, но долгое время оставался самым большим.



  • Был ли Большой взрыв началом времени или Вселенная существовала и до него? Лет десять назад такой вопрос казался нелепым. В размышлениях о том, что было до Большого взрыва, космологи видели не больше смысла, чем в поисках пути, идущего от Северного полюса на север. Но развитие теоретической физики и, в частности, появление теории струн заставило ученых снова задуматься о предначальной эпохе.
    Вопрос о начале начал занимать философов и богословов с давних времен. Он переплетается с множеством фундаментальных проблем, нашедших свое отражение в знаменитой картине Поля Гогена «D’ou venons-nous? Que sommes-nous? Ou allons-nous?» («Откуда мы пришли? Кто мы такие? Куда мы идем?»). Полотно изображает извечный цикл: рождение, жизнь и смерть — происхождение, идентификация и предназначение каждого индивидуума. Пытаясь разобраться в своем происхождении, мы возводим свою родословную к минувшим поколениям, ранним формам жизни и прото-жизни, химическим элементам, возникшим в молодой Вселенной, и, наконец, к аморфной энергии, некогда заполнявшей пространство. Уходит ли наше фамильное древо корнями в бесконечность или космос так же не вечен, как и мы?

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6


  • Итак, знакомимся с действующими лицами драмы. Коричневый карлик 2M1207 спектрального класса M8 (его можно увидеть хорошо вооруженным глазом в созвездии Центавр) и его небольшой компаньон — планета 2M1207b. Последняя уже несколько лет как мучает ученых своими загадками. И вот теперь новейшее исследование позволило предположить: странные особенности данного объекта объясняются тем, что он рожден в результате совсем недавнего столкновения двух планет.



  • Однако сторонники потоков воды провели всестороннее исследование гипотезы о жидкой углекислоте и других средах. Были детально рассмотрены практически все ее аспекты и сделаны убедительные выводы. Например, в аккуратной работе Стьюарта и Ниммо, вышедшей в 2002 году, результаты сформулированы следующим образом: «Мы нашли, что ни конденсированный CO2, ни клатраты CO2 не могут быть накоплены в коре Марса в достаточных количествах... Таким образом, мы заключаем, что овраги не могут быть образованы жидким CO2. В свете этих результатов потоки жидкой воды остаются предпочтительным механизмом формирования свежих протоков на поверхности».


  • ...В начале 70-х годов появилось предложение объединить бозоны и фермионы в единую теорию, что, мягко говоря, среди ученых вызвало недоумение, ведь столь различны по своим свойствам эти две группы частиц. Тем не менее, оно возможно, если обратиться к симметрии, более широкой, нежели симметрия Лоренца — Пуанкаре, лежащая в основе теории относительности. Математическая суперсимметрия соответствует извлечению квадратного корня из симметрии Лоренца — Пуанкаре, физически же она соответствует превращению фермиона в бозон и наоборот. Разумеется, в реальном мире невозможно проделать такую операцию, тем не менее, операцию суперсимметрии можно сформулировать математически и можно построить теории, включающие суперсимметрии...

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4


  • Наблюдая и изучая особенности Млечного Пути, астрономы долгое время не могли понять общую структуру и историю нашей Галактики. До 1920 г. ученые не были уверены, что Галактика — отдельный объект, один из миллиардов подобных. К середине 50-х гг. они наконец составили план Галактики, представляющий собой величественный диск из звезд и газа. В 60-х гг. теоретики считали, что наша Галактика сформировалась на раннем этапе космической истории — по новейшим оценкам, около 13 млрд. лет назад — и с той поры не претерпевала существенных изменений.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5


  • ...Среди прочих лептонов в 1936 году, среди продуктов взаимодействий космических лучей, был открыт мюон. Он оказался одной из первых известных нестабильных субатомных частиц, которая во всех отношениях, кроме стабильности, напоминает электрон, то есть имеет тот же заряд и спин и участвует в тех же взаимодействиях, но имеет бóльшую массу. Примерно за две миллионные доли секунды мюон распадается на электрон и два нейтрино. На долю мюона приходится значительная часть фонового космического излучения, которое регистрируется на поверхности Земли счетчиком Г. Гейгера...

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6


  • Давайте вспомним испытание противоспутникового оружия, проведенное 11 января 2007 года Китаем. Почему оно вызвало беспокойство у специалистов космической отрасли? Ведь с 1968-го по 1986-й США и СССР провели свыше 20 таких же испытаний! И с того времени уже было проведено несколько подобных испытаний?! Дело вовсе не в международной безопасности. Или не только в ней.