Вопрос расширения вселенной

Пнд, 07/07/2014 - 19:34

Изменение силы притяжения в зависимости от мерности пространства

Способы введения дополнительных измерений

Почему Вселенная расширяется? Есть мнение, что это происходит из-за темной энергии, а может быть из-за утечки гравитации?

Космологи в замешательстве. Обычно предметы, брошенные вверх, замедляются. Планеты притягивают объекты, звезды притягивают планеты. Это нормально. Но почему тогда Вселенная расширяется? Отдельные галактики, разбросанные после Большого взрыва в разные стороны, должны притягиваться друг ко другу — и расширение должно замедляться. Но того не происходит: они разлетаются друг от друга с ускорением. Принято считать, что виновата во всем темная энергия, хотя она темная именно оттого, что о ней никто ничего не знает. Но уже ясно точно, что на предельно больших расстояниях гравитация превратилась в отталкивающую силу, а не в притягивающую.

Из школьной физики мы знаем, что тяготение порождается материей и энергией. Но если тяготение странное, значит странными должны быть или материя, или энергия. Вот откуда взялась идея о темной энергии. А может быть, неверны сами законы? Так уже было в истории: закон тяготения Ньютона однажды столкнулся с рядом принципиальных ограничений, и в 1915 году его место заняла общая теория относительности Эйнштейна (ОТО). Эта теория тоже не идеальна, так как не объясняет многие явления, протекающие при очень малых расстояниях, например, в квантовой механике. Следовательно, ОТО, видимо, превратится в частный случай другой теории — квантовой теории гравитации (КТГ).

Так вот, пресловутая теория струн (см. НиТ № 6,2011) — это всего лишь один из подходов к КТГ. Эта теория должна объяснять действие гравитации на микроскопических расстояниях, например внутри черной дыры, где обнаруживаются удивительно необычные квантовые свойства материи.

Теория струн пренебрегает квантово-механическими эффектами, когда речь идет о больших расстояниях. Но расширение Вселенной — это и есть те самые большие расстояния. Поэтому приходится срочно пересматривать устоявшиеся положения. А вдруг теория струн поможет объяснить изменения законов тяготения и на сверхбольших расстояниях? В этой теории предусмотрены дополнительные пространственные измерения, в которых могут двигаться частицы, и это может стать ключом к успеху.

Раньше считалось, что тела из нашего измерения не могут попадать в дополнительные, так как те очень малые. Но наука уже доказывает, что некоторые измерения могут быть бесконечно большими. Но тем не менее мы не попадаем в них только потому, что наши тела не могут покинуть пределы трех измерений. Однако гравитоны, передающие гравитационные взаимодействия, могут вырываться из нашего измерения, что уже приведет к изменению закон гравитации.

ВСЕ ИЗ НИЧЕГО?

Поначалу астрономы связывали космическое ускорение с так называемой космологической постоянной. Эта постоянная была введена Эйнштейном и была призвана выражать энергию, свойственную простому пустому объему пространства. Пустой объем пространства без материи должен содержать энергию, эквивалентную примерно 10-26 кг/м3. Сам Эйнштейн впоследствии отказался от этой постоянной, хотя она прекрасно согласуется со всеми известными данными. Ее проблема в ее малости. Она настолько мала, что не может влиять на процессы в космической истории, тем более в период раннего формирования Вселенной.

Далее физики предположили, что ускорение Вселенной связано не с самим пространством, а с неким энергетическим полем в этом пространстве. Тем более, что потенциальная энергия некоторых пространственных полей согласуется с космологической постоянной. Такое поле назвали «инфлятор», и оно действительно призвано объяснить период инфляции, т.е. период ускоренного расширения Вселенной на ее ранней стадии развития. Но откуда взялась поздняя инфляция? Вероятное новое инфляционное поле назвали «квинтэссенцией», но плотность энергии в этом поле должна быть очень маленькой.

Другие материалы рубрики


  • Уже очень скоро сверхмассивную черную дыру в центре нашей Галактики украсит красочный венец из молодых и ярких звезд. Следы метилового спирта в огромном газовом кольце вокруг нее означают, что в нем уже формируются массивные звезды. Раньше астрономы думали, что черная дыра образованию звезд может помешать.
    В центрах большинства галактик, особенно крупных, находятся сверхмассивные черные дыры, весящие миллионы и даже миллиарды солнечных масс — куда больше тех, что возникают в конце эволюции звезд. Судя по всему, эти объекты зародились еще в первые сотни миллионов лет после Большого взрыва, породившего нашу Вселенную, и с тех пор лишь росли, постепенно нагуливая массу и освещая свои вселенские окрестности ярким светом активности галактического ядра

    • Страницы
    • 1
    • 2


  • Юпитер называют планетой загадок. В статье высказывается гипотеза о причинах феномена «горячих теней» — наиболее таинственного и малоисследованного процесса, наблюдаемого в атмосфере гигантской планеты.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3


  • Судя по многочисленным публикациям, посвященным современной астрофизике, она находится на подъеме. Положение дел даже сравнивают с революционной ситуацией, сложившейся в физике в начале прошлого века. Но если тогда истина рождалась в спорах, сейчас новые понятия проникают в астрофизику практически без сопротивления. При этом ключевые положения старой теории, вместо того, чтобы обрести окончательную ясность, заменяются наборами гипотез. Современный астрофизик подробно объяснит, что такое космологический вакуум или антигравитация, но на вопрос о происхождении галактик даст расплывчатый ответ, включающий несколько возможных сценариев.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4


  • Немного найдется произведений, передающих красоту космических объектов, называемых планетарными туманностями. Освещенные изнутри родительской звездой, расцвеченные флуоресцирующими атомами и ионами на фоне космической черноты, газовые структуры кажутся живыми. Ученые дали им прозвища — Муравей, Морская Звезда, Кошачий Глаз...
    Термин «планетарные туманности» — представляющие собой размытые, похожие на облака объекты, видимые только в телескоп — придумал два столетия назад английский астроном Вильям Гершель (William Herschel), исследователь туманностей. Многие из них имеют округлую форму, которая напомнила ученому зеленоватый диск планеты Уран, им же и открытой. К тому же он полагал, что округлые туманности могут быть планетными системами, формирующимися вокруг молодых звезд. Термин прижился, несмотря на то, что действительность оказалась иной: туманности такого типа состоят из газа, сброшенного умирающими звездами. Примерно через 5 млрд. лет Солнце закончит свой космический век изящным выбросом планетарной туманности, что не вполне соответствует теории эволюции звезд — основе, на которой базируется наше понимание космоса. Если звезды рождаются, живут и умирают круглыми, то как же они создают вокруг себя структуры, которые мы видим на фотографиях «Хаббла», подобные Муравью, Морской Звезде или Кошачьему Глазу?

    • Страницы
    • 1
    • 2


  • Эксперты ООН в ежегодных докладах публикуют данные, говорящие, что Землю в перспективе ждет катастрофическое глобальное потепление, обусловленное возрастающими выбросами углекислого газа в атмосферу. Однако наблюдение за Солнцем позволяет утверждать, что в повышении температуры углекислый газ «не виноват» и в ближайшие десятилетия нас ждет не катастрофическое потепление, а глобальное, и очень длительное, похолодание.

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


  • Этот взрыв потряс не только часть Вселенной, но и земную астрономию! Громадная звезда вдруг стала сверхновой, и ее разорвало на куски с таким шиком, что даже бывалые астрономы заявили, что никогда такого не видали. А ведь должна была вести себя тихо-тихо. Ученые подозревают, что такое разрушительное событие может в любой момент повториться у нас прямо под боком. Возможно, даже завтра. Или прямо сейчас.



  • ...Несмотря на то, что идея коллапса кажется простой (при сжатии ядра выделяется энергия гравитационной связи, за счет которой выбрасываются внешние слои вещества), трудно понять процесс в деталях. В конце жизни у звезды с массой более 10 масс Солнца образуется слоеная структура, с глубиной появляются слои все более тяжелых элементов.
    Ядро состоит в основном из железа, а равновесие звезды поддерживается квантовым отталкиванием электронов.
    Но в конце концов масса звезды подавляет электроны, которые вжимаются в атомные ядра, где начинают реагировать с протонами и образовывать нейтроны и электронные нейтрино. В свою очередь, нейтроны и оставшиеся протоны прижимаются друг к другу все сильнее, пока их собственная сила отталкивания не начнет действовать и не остановит коллапс.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4


  • Варварские наклонности некоторых звезд иногда возмущают. Пока одни отнимают вещество у ближайших тел, другие поступают еще более нагло и жестоко. Они скидывают со звезд газопылевые диски, которые могли бы дать начало новой планетной системе, а то и новым формам жизни. Но не со всех, а лишь с тех, кто решается переступить опасную черту.



  • ...Пока ваш звездолет выбирается из гравитационной ловушки Гаргантюа, вы строите планы возвращения домой. К тому моменту, когда вы достигнете Млечного Пути, Земля станет на 2,4 млрд. лет старше, чем во время вашего старта. Изменения в человеческом обществе будут настолько велики, что вы не испытываете особого желания возвращаться на Землю. Вместо этого вы и команда звездолета решаете освоить пространство вокруг какой-нибудь подходящей вращающейся черной дыры. Ведь именно энергия вращения дыры в квазаре 8C 2975 позволяет квазару «проявить себя» во Вселенной, поэтому энергия вращения дыры меньших размеров может стать источником энергии для человеческой цивилизации.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3


  • 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