Процент темной энергии во вселенной. Темная энергия

23.06.2020

Темная энергия - вид энергии, «космологическая постоянная», существование которой постулируется математической моделью Вселенной, но о которой практически ничего не известно. Оказалось, что Вселенная, как полагал Эйнштейн, а до него - Ньютон, не стоит на месте, а постоянно расширяется. Причем расширяется с нарастающим темпом. Никаких свидетельств существования темной энергии пока нет, но в ней, почему-то, никто не сомневается. Темная энергия играет важную роль в судьбе Вселенной: закончится ли она обратным Большим Взрывом или будет расширяться вечно.

Глядя на нашу Вселенную сегодня, очень легко прийти в восторг от увиденного. Звезды на нашем ночном небе - лишь малая часть, несколько тысячи из сотен миллиардов от того, что присутствует в нашем Млечном Пути. Сам - лишь одна-одинешенька галактика из триллионов присутствующих, в наблюдаемой Вселенной, которая простирается во всех направлениях примерно на 46 миллиардов световых лет. И все это началось около 13,8 миллиарда лет назад из горячего, плотного, быстрого, расширяющегося состояния, известного как Большой Взрыв.

Вселенная – это не только бескрайние просторы тьмы и триллионов галактик, содержащих многие миллиарды звезд и многие миллиарды планет. На самом деле здесь все гораздо сложнее. Каждая отдельно взятая галактика, как и отдельно взятое галактическое скопление, соединяются с так называемой гигантской межгалактической паутиной, чьи невидимые нити состоят из темной материи. Понимаем, представить это довольно сложно, однако совсем недавно ученые благодаря весьма хитроумному способу использования метода гравитационного линзирования смогли разглядеть некоторые из этих нитей.

Существует три варианта объяснения сущности тёмной энергии:

К настоящему времени (2017 год) все известные надёжные наблюдательные данные не противоречат первой гипотезе , так что она принимается в космологии как стандартная . Окончательный выбор между двумя вариантами требует очень длительных и высокоточных измерений скорости расширения Вселенной, чтобы понять, как эта скорость изменяется со временем. Темпы расширения Вселенной описываются космологическим уравнением состояния . Разрешение уравнения состояния для тёмной энергии является одной из самых насущных задач современной наблюдательной космологии .

Согласно опубликованным в марте 2013 года данным наблюдений космической обсерватории «Планк », общая масса-энергия наблюдаемой Вселенной на 95,1 % состоит из тёмной энергии (68,3 %) и тёмной материи (26,8 %) .

Энциклопедичный YouTube

1 / 5
На основании проведённых в конце 1990-х годов наблюдений сверхновых звёзд типа Ia был сделан вывод, что расширение Вселенной ускоряется со временем. Затем эти наблюдения были подкреплены другими источниками: измерениями реликтового излучения , гравитационного линзирования , нуклеосинтеза Большого Взрыва . Все полученные данные хорошо вписываются в лямбда-CDM модель .
Космологическая константа имеет отрицательное давление, равное её энергетической плотности. Причины, по которым космологическая константа имеет отрицательное давление, вытекают из классической термодинамики. Количество энергии, заключённое в «коробке с вакуумом» объёма V {\displaystyle V} , равняется ρ V {\displaystyle \rho V} , где ρ {\displaystyle \rho } - энергетическая плотность космологической константы. Увеличение объёма «коробки» ( d V {\displaystyle dV} положительно) приводит к возрастанию её внутренней энергии, а это означает выполнение ею отрицательной работы. Так как работа, выполняемая изменением объёма d V {\displaystyle dV} , равняется p d V {\displaystyle pdV} , где p {\displaystyle p} - давление, то p {\displaystyle p} - отрицательно и, фактически, p = − ρ {\displaystyle p=-\rho } (коэффициент c 2 {\displaystyle c^{2}} , связывающий массу и энергию, приравнен 1).
Важнейшая нерешённая проблема современной физики состоит в том, что большинство квантовых теорий поля , основываясь на энергии квантового вакуума , предсказывают громадное значение космологической константы - на многие порядки превосходящее допустимое по космологическим представлениям. Обычная формула квантовой теории поля для суммирования вакуумных нулевых колебаний поля (с обрезанием по волновому числу колебательных мод, соответствующему планковской длине), даёт огромную плотность энергии вакуума. Это значение, следовательно, должно быть скомпенсировано неким действием, почти равным (но не точно равным) по модулю, но имеющим противоположный знак. Некоторые теории суперсимметрии (SATHISH) требуют, чтобы космологическая константа в точности равнялась нулю, что также не способствует разрешению проблемы. Такова сущность «проблемы космологической константы », труднейшей проблемы «тонкой настройки » в современной физике: не найдено ни одного способа вывести из физики элементарных частиц чрезвычайно малое значение космологической константы, определённое в космологии. Некоторые физики, включая Стивена Вайнберга , считают т. н. «антропный принцип » наилучшим объяснением наблюдаемого тонкого баланса энергии квантового вакуума.
Несмотря на эти проблемы, космологическая константа - это во многих отношениях самое экономное решение проблемы ускоряющейся Вселенной. Единственное числовое значение объясняет множество наблюдений. Поэтому нынешняя общепринятая космологическая модель (лямбда-CDM модель) включает в себя космологическую константу как существенный элемент.

Квинтэссенция

Альтернативный подход был предложен в 1987 году немецким физиком-теоретиком Кристофом Веттерихом . Веттерих исходил из предположения, что тёмная энергия - это своего рода частицеподобные возбуждения некоего динамического скалярного поля , называемого «квинтэссенцией» . Отличие от космологической константы в том, что плотность квинтэссенции может варьироваться в пространстве и времени. Чтобы квинтэссенция не могла «собираться» и формировать крупномасштабные структуры по примеру обычной материи (звёзды и т. п.), она должна быть очень лёгкой, то есть иметь большую комптоновскую длину волны .
Никаких свидетельств существования квинтэссенции пока не обнаружено, но исключить такое существование нельзя. Гипотеза квинтэссенции предсказывает чуть более медленное ускорение Вселенной, в сравнении с гипотезой космологической константы. Некоторые учёные полагают, что наилучшим свидетельством в пользу квинтэссенции явились бы нарушения принципа эквивалентности Эйнштейна и вариации фундаментальных констант в пространстве или времени. Существование скалярных полей предсказывается стандартной моделью и теорией струн , но при этом возникает проблема, аналогичная варианту с космологической константой: теория ренормализации предсказывает, что скалярные поля должны приобретать значительную массу.
Проблема космического совпадения ставит вопрос, почему ускорение Вселенной началось именно в определённый момент времени. Если бы ускорение во Вселенной началось раньше этого момента, звёзды и галактики просто не успели бы сформироваться, и у жизни не было бы никаких шансов на возникновение, по крайней мере, в известной нам форме. Сторонники «антропного принципа » считают этот факт наилучшим аргументом в пользу своих построений. Впрочем, многие модели квинтэссенции предусматривают так называемое «следящее поведение», которое решает эту проблему. В этих моделях поле квинтэссенции имеет плотность, которая подстраивается к плотности излучения (не достигая её) до того момента развития Большого Взрыва, когда складывается равновесие вещества и излучения. После этого момента квинтэссенция начинает вести себя как искомая «тёмная энергия» и в конце концов господствует во Вселенной. Такое развитие естественным образом устанавливает низкое значение уровня тёмной энергии.

Проявление неизвестных свойств гравитации

Имеется гипотеза, что тёмной энергии нет вообще, а ускоренное расширение Вселенной объясняется неизвестными свойствами сил гравитации , которые начинают проявляться на расстояниях порядка размера видимой части Вселенной .

Последствия для судьбы Вселенной

По имеющимся оценкам, ускоряющееся расширение Вселенной началось приблизительно 5 миллиардов лет назад. Предполагается, что до этого расширение замедлялось благодаря гравитационному действию тёмной материи и барионной материи. Плотность барионной материи в расширяющейся Вселенной уменьшается быстрее, чем плотность тёмной энергии. В конце концов, тёмная энергия начинает преобладать. Например, когда объём Вселенной удваивается, плотность барионной материи уменьшается вдвое, а плотность тёмной энергии остается почти неизменной (или точно неизменной - в варианте с космологической константой).
Если ускоряющееся расширение Вселенной будет продолжаться бесконечно, то в результате галактики за пределами нашего Сверхскопления галактик рано или поздно выйдут за горизонт событий и станут для нас невидимыми, поскольку их относительная скорость превысит скорость света . Это не является нарушением специальной теории относительности . На самом деле невозможно даже определить «относительную скорость» в искривлённом пространстве-времени. Относительная скорость имеет смысл и может быть определена только в плоском пространстве-времени, или на достаточно малом (стремящемся к нулю) участке искривлённого пространства-времени. Любая форма коммуникации далее пределов горизонта событий становится невозможной, и всякий контакт между объектами теряется.

Физики любят красное словцо. В их среде с некоторых пор принято давать «ненаучные» названия вновь открытым сущностям. Взять хотя бы странный и очарованный кварки. Вот и темная энергия не синоним темных сил, а термин, придуманный для обозначения некоторых необычных свойств нашей Вселенной.

Открытие темной энергии было сделано астрономическими методами и стало для большинства физиков полной неожиданностью. Темная энергия, пожалуй, главная загадка современного естествознания. Вполне вероятно, что ее разгадка станет важнейшим событием физики XXI века, сравнимым по масштабу с крупнейшими открытиями недалекого прошлого, такими, как открытие феномена расширения Вселенной.

Не исключено даже, что произойдет настолько радикальное развитие теории, что оно встанет в один ряд с созданием общей теории относительности, открытием кривизны пространства-времени и связи этой кривизны с гравитационными силами. Мы сейчас находимся в начале пути, и разговор о темной энергии - это возможность заглянуть в «лабораторию» физиков в то время, когда их работа идет полным ходом.

Немного истории

То, что в нашей Вселенной «что-то не так», стало ясно космологам уже к началу 1990-х годов. Для пояснения полезно напомнить о законе расширения Вселенной. Удаленные друг от друга галактики разбегаются, причем чем дальше галактика, тем быстрее она удаляется от нас. Количественно темп расширения характеризуется параметром Хаббла. К началу 1990-х значение параметра Хаббла в современной Вселенной было довольно хорошо измерено: темп расширения Вселенной сегодня таков, что галактики, удаленные от Земли на расстояние 1 млрд. световых лет, убегают от нас со скоростью 24 тыс. км/с.

Отметим, что параметр Хаббла зависит от времени: в далеком прошлом Вселенная расширялась гораздо быстрее, чем сейчас, и, соответственно, параметр Хаббла был гораздо больше.

В современной теории гравитации - общей теории относительности - параметр Хаббла однозначно связан с двумя другими характеристиками Вселенной: во-первых, с суммарной плотностью энергии всех форм материи, вакуума и т. д., во-вторых, с кривизной трехмерного пространства. Наше трехмерное пространство, вообще говоря, не обязано быть евклидовым; его геометрия может, например, быть аналогична геометрии сферы; сумма углов треугольника может не равняться 180°. В таком случае «упругость» пространства с точки зрения расширения Вселенной играет ту же роль, что и плотность энергии.

К началу 1990-х годов с неплохой точностью была оценена и плотность энергии «нормальной» материи в современной Вселенной. «Нормальная» она в том смысле, что испытывает такие же гравитационные взаимодействия, что и обычное вещество. Дело, впрочем, осложнилось тем, что большая часть «нормальной» материи - это так называемая темная материя. Темная материя, по-видимому, состоит из новых, не открытых пока в земных экспериментах элементарных частиц, чрезвычайно слабо взаимодействующих с веществом (слабее нейтрино!), но на равных испытывающих гравитационное взаимодействие. Именно по эффекту гравитационного притяжения она и была обнаружена. Более того, измерения гравитационных сил в скоплениях галактик позволили определить массу темной материи в них, а в конечном итоге - в целом во Вселенной. Таким образом и была найдена полная плотность энергии «нормальной» материи (для нее справедлива знаменитая формула Е = mс 2).

И что же оказалось? Выяснилось, что «нормальной» материи явно не хватает для объяснения измеренного темпа расширения Вселенной. Причем сильно не хватает: «недостача» составляла около 2/3 (по современным оценкам - около 70%). Возможных объяснений этому факту было два: либо трехмерное пространство искривлено, и недостающий вклад в параметр Хаббла связан с его «упругостью», либо во Вселенной присутствует новая форма энергии, которую впоследствии и стали называть «темной энергией».

С теоретической точки зрения обе эти возможности - и неевклидовость пространства, и темная энергия - выглядели крайне неправдоподобными.

Начнем с кривизны трехмерного пространства. В процессе расширения Вселенной пространство разглаживается, его кривизна уменьшается. Если кривизна отличается от нуля сейчас, то в прошлом она была больше, чем сегодня. Однако плотность энергии (массы) материи убывает при расширении Вселенной еще быстрее. Это означает, что в прошлом относительный вклад кривизны в параметр Хаббла был очень мал, а главным - с большим запасом - был вклад материи. Для того чтобы сегодня расширение Вселенной на 70% обеспечивалось кривизной, необходимо «подогнать» значение радиуса кривизны пространства в прошлом с фантастической точностью - через секунду после Большого взрыва он должен был быть равен миллиарду радиусов наблюдаемой тогда части Вселенной, не больше и не меньше! Без такой подгонки кривизна сегодня была бы либо на много порядков больше, либо на много порядков меньше, чем необходимо для объяснения наблюдений.

Эта проблема была одним из главных соображений, приведших к представлению об инфляционной стадии эволюции Вселенной. Согласно инфляционной теории, предложенной Алексеем Старобинским и независимо Аланом Гутом и сформировавшейся благодаря работам Андрея Линде, Андреаса Албрехта и Пола Стейнхардта, Вселенная на самом раннем этапе своей эволюции прошла через стадию чрезвычайно быстрого, экспоненциального расширения (раздувания, инфляции). По окончании этой стадии Вселенная разогрелась до очень высокой температуры, и наступила эпоха горячего Большого взрыва.

Хотя инфляционная стадия длилась, скорее всего, малую долю секунды, за это время Вселенная растянулась на десятки или сотни порядков величины (или гораздо больше) и кривизна пространства упала практически до нулевого значения. Таким образом, инфляционная теория приводит к предсказанию о том, что пространство современной Вселенной с высочайшей степенью точности евклидово. Это, конечно, идет вразрез с той гипотезой, что Вселенная расширяется сегодня на 70% благодаря кривизне.

Действие темной энергии подобно космологической инфляции первых мгновений Вселенной, только совсем других масштабов - ничтожная плотность энергии, медленное ускорение. Этот малый масштаб - большая загадка, совершенно непонятно, как темная энергия может быть связана с известной нам физикой частиц и полей. К этой загадке мы еще вернемся.

В дилемме, что отвечает за недостающие 70% плотности Вселенной - темная энергия или кривизна, - последняя долгое время была более популярной. Переворот произошел в 1998–1999 годах, когда две группы из США, одна под руководством Адама Райсса и Брайана Шмидта, а другая - Сола Перлмуттера, сообщили о результатах наблюдений удаленных сверхновых типа Iа. Из этих наблюдений следовало, что наша Вселенная расширяется с ускорением. Такое свойство вполне согласуется с представлением о темной энергии, в то время как кривизна пространства к ускоренному расширению не приводит.

Несколько слов о сверхновых типа Iа. Это белые карлики, которые, подпитываясь веществом от звезды-компаньона, достигли так называемого чандрасекаровского предела, после чего потеряли устойчивость, взорвались и коллапсировали в нейтронные звезды. Предел Чандрасекара для всех белых карликов один, сами белые карлики похожи друг на друга, поэтому и взрывы в определенном смысле одинаковы. Иными словами, сверхновые типа Iа представляют собой «стандартные свечи»: зная абсолютную светимость и измеряя видимую яркость (поток энергии, приходящий на Землю), можно определить расстояние до каждой из них. Одновременно можно установить и скорость удаления от нас каждой из сверхновых (используя эффект Доплера).

Сверхновые - очень яркие объекты, их видно на огромных расстояниях. Иначе говоря, удаленные сверхновые, которые мы наблюдаем сейчас, взорвались давным-давно, и поэтому скорость их убегания определялась темпом расширения Вселенной тогда, в далеком прошлом. Тем самым наблюдения сверхновых типа Iа позволяют определить темп расширения на сравнительно ранних этапах эволюции Вселенной (8 млрд. лет назад и даже несколько раньше) и проследить зависимость этого темпа от времени. Именно это и дало возможность установить, что Вселенная расширяется с ускорением.

Окончательное доказательство того, что кривизна трехмерного пространства Вселенной мала, было получено путем изучения карты реликтового излучения.

В эпоху излучения реликтовых фотонов Вселенная не была в точности однородной. Имевшиеся тогда неоднородности были зародышами структур - первых звезд, галактик, скоплений галактик. В то время неоднородности плазмы представляли собой звуковые волны. Важно, что в ту эпоху во Вселенной имелся характерный масштаб расстояний. Звуковые волны ольшой длиной и, соответственно, большим периодом, еще не успели развиться к эпохе излучения реликтовых фотонов, а волны с «правильной» длиной как раз успели попасть в фазу максимальной амплитуды. Эта «правильная» длина волны представляет собой «стандартную линейку» эпохи излучения реликтовых фотонов; ее размер надежно вычисляется в теории горячего Большого взрыва и проявляется на карте реликтового излучения .

На рубеже XX–XXI веков в экспериментах BOOMERanG и MAXIMA впервые был измерен угол, под которым видна обсуждавшаяся только что «стандартная линейка». Ясно, что этот угол зависит от геометрии пространства: если сумма углов треугольника превышает 180°, то и этот угол больше. В результате было выяснено, что наше трехмерное пространство с хорошей степенью точности евклидово. Последующие измерения подтвердили этот вывод. С точки зрения расширения Вселенной существующие результаты означают, что кривизна пространства вносит пренебрежимо малый вклад (менее 1%) в параметр Хаббла. Темп расширения Вселенной сейчас на 70% обусловлен именно темной энергией.

Больше не знают о ней ничего

Какие же свойства темной энергии известны на настоящее время? Таких свойств немного, всего три. Но то, что известно, может по справедливости вызвать изумление.

Первое - это тот факт, что в отличие от «нормальной» материи темная энергия не скучивается, не собирается в объекты типа галактик или их скоплений - она «разлита» по Вселенной равномерно. Это утверждение, как и любое, основанное на наблюдениях или экспериментах, справедливо с определенной точностью. Однако из наблюдений следует, что отклонения от однородности, если они и есть, должны быть весьма малы по величине.

О втором свойстве мы уже говорили: темная энергия заставляет Вселенную расширяться с ускорением. Этим темная энергия тоже разительно отличается от нормальной материи, которая тормозит расширение. Два описанных свойства свидетельствуют о том, что темная энергия в определенном смысле испытывает антигравитацию, для нее имеется гравитационное отталкивание вместо гравитационного притяжения. Области с повышенной плотностью нормальной материи за счет гравитационного притяжения собирают вещество из окружающего пространства, сами эти области сжимаются и образуют плотные сгустки. Для антигравитирующей субстанции всё наоборот: области с повышенной плотностью (если они есть) растягиваются из-за гравитационного отталкивания, неоднородности разглаживаются и никаких сгустков не образуется.

Третье свойство темной энергии состоит в том, что ее плотность не зависит от времени. Тоже удивительно: Вселенная расширяется, объем растет, а плотность энергии остается постоянной. Кажется, что здесь есть противоречие с законом сохранения энергии. За последние 8 млрд. лет Вселенная расширилась вдвое. Область пространства, которая тогда имела, скажем, размер 1 м, сегодня имеет размер 2 м, ее объем увеличился в 8 раз, во столько же раз увеличилась энергия в этом объеме. Несохранение энергии налицо.

На самом деле рост энергии при расширении Вселенной не противоречит законам физики. Темная энергия устроена так, что расширяющееся пространство совершает над ней работу, что и приводит к увеличению энергии этой субстанции в расширяющемся объеме пространства. Правда, расширение пространства само обусловлено темной энергией, так что ситуация напоминает барона Мюнхгаузена, вытаскивающего себя за волосы из болота. И тем не менее противоречия нет: в космологическом контексте невозможно ввести понятие полной энергии, включающей в себя энергию самого гравитационного поля. Так что и закона сохранения энергии, запрещающего рост или убывание энергии какой-нибудь формы материи, тоже нет.

Утверждение о постоянстве плотности темной энергии тоже основано на астрономических наблюдениях, а потому тоже справедливо с определенной точностью. Чтобы охарактеризовать эту точность, укажем, что за последние 8 млрд. лет плотность темной энергии изменилась не более чем в 1,1 раза. Это мы сегодня можем сказать с уверенностью.

Отметим, что второе и третье свойство темной энергии - способность приводить к ускоренному расширению Вселенной и ее постоянство во времени (или, более общо, очень медленная зависимость от времени) - на самом деле тесно связаны между собой. Такая связь следует из уравнений общей теории относительности. В рамках этой теории ускоренное расширение Вселенной происходит именно тогда, когда плотность энергии в ней или совсем не меняется, или меняется весьма медленно. Таким образом, антигравитация темной энергии и ее сложные отношения с законом сохранения энергии - две стороны одной медали.

Этим надежные сведения о темной энергии по существу и исчерпываются. Дальше начинается область гипотез. Прежде, чем говорить о них, обсудим вкратце один общий вопрос.

Почему сейчас?

Если в современной Вселенной темная энергия дает наибольший вклад в полную плотность энергии, то в прошлом это было далеко не так. Скажем, 8 млрд. лет назад нормальная материя была в 8 раз более плотной, а плотность темной энергии была такой же (или почти такой же), как сейчас. Отсюда несложно заключить, что тогда соотношение между энергией покоя нормальной материи и темной энергией было в пользу первой: темная энергия составляла около 13%, а не 70%, как сегодня. Из-за того, что в то время главную роль играла нормальная материя, расширение Вселенной происходило с замедлением. Еще раньше влияние темной энергии на расширение было совсем слабым.

Итак, влияние темной энергии и вызванное им ускорение расширения Вселенной - явления по космологическим меркам совсем недавние: ускорение началось «всего» 6,5 млрд. лет назад. С другой стороны, поскольку плотность нормальной материи убывает со временем, а плотность темной энергии - нет, темная энергия вскоре (опять-таки по космологическим меркам) будет полностью доминировать. Значит, современный этап космологической эволюции - это переходный период, когда темная энергия уже играет заметную роль, но расширение Вселенной определяется не только ей, но и нормальной материей. Является ли эта выделенность нашего времени случайным совпадением или за ней стоит какое-то глубокое свойство нашей Вселенной? Этот вопрос - «почему сейчас?» - остается пока открытым.

Кандидаты

Если бы не было гравитации, абсолютное значение энергии не имело бы физического смысла. Во всех теориях, описывающих природу, за исключением теории гравитационных взаимодействий, смысл имеет лишь разность энергий тех или иных состояний. Так, говоря об энергии связи атома водорода, мы имеем в виду разность двух величин: суммарной энергии покоя свободных протона и электрона, с одной стороны, и энергии покоя атома - с другой. Именно эта разность энергий выделяется (передается рожденному фотону), когда электрон и протон соединяются в атом. Если бы не гравитационное взаимодействие, говорить об энергии вакуума было бы бессмысленно, ее просто не с чем было бы сравнивать.

Дело в том, что энергия вакуума, как и любая другая энергия, «весит», гравитирует. Вакуум - это состояние с наинизшей энергией (поэтому, кстати, энергию от него отобрать нельзя), однако эта энергия совершенно не обязана быть равной нулю; с теоретической точки зрения она может быть как положительной, так и отрицательной. Можно ли ее вычислить «из первых принципов» - большой вопрос. Но в любом случае энергия вакуума, если она положительна, имеет как раз те свойства, которыми должна обладать темная энергия: однородность в пространстве и постоянство во времени.

Как мы говорили выше, в общей теории относительности последнее свойство автоматически означает, что энергия вакуума приводит к ускоренному расширению Вселенной.

Подчеркнем, что однородность в пространстве и постоянство во времени - это точные, а не приближенные свойства вакуума. Плотность энергии вакуума - это мировая константа (по крайней мере, в той части Вселенной, которую мы наблюдаем). Надо сказать, что эту константу - космологическую постоянную, Λ-член - вводил в свои уравнения еще Эйнштейн. Он, правда, не отождествлял ее с энергией вакуума, но это - вопрос терминологии, по крайней мере, при современном понимании существа дела. Позже Эйнштейн от своей идеи отказался - возможно, напрасно.

Почему же представление о темной энергии как энергии вакуума не удовлетворяет многих физиков? В первую очередь это связано с несуразно малым значением плотности энергии вакуума, которое необходимо для согласия теории и наблюдений.

В вакууме всё время рождаются и умирают виртуальные частицы, в нем имеются конденсаты полей - вакуум похож скорее на сложную среду, чем на абсолютную пустоту. Это не просто домыслы: особенности вакуума находят свое проявление в свойствах элементарных частиц и их взаимодействий и в конечном итоге определяются, хотя и косвенно, из многочисленных экспериментов. Энергия вакуума, в принципе, должна была бы «знать» о том, как он устроен, какова его структура и каковы значения характеризующих его параметров (например, конденсатов полей).

Теперь представим себе ангела-теоретика, который изучил физику элементарных частиц, но ничего не слышал о нашей Вселенной. Попросим этого теоретика предсказать плотность энергии вакуума. Исходя из масштабов энергий, характерных для фундаментальных взаимодействий, и соответствующих масштабов длин, он сделает свою оценку - и ошибется в невообразимое число раз - на десятки порядков величины. Наш теоретик предсказал бы такую большую энергию вакуума и такой вызванный ей темп расширения Вселенной, что дома на соседней улице должны были бы разлетаться от нас со скоростями, близкими к скорости света!

Проблема энергии вакуума ставила в тупик физиков-теоретиков задолго до открытия темной энергии. Так, в 1920–1930-х годах эта проблема волновала Вольфганга Паули, который в 1933 году писал : «Эта энергия [вакуума; тогда использовали термин «энергия нулевой точки», Nullpunktsenergie] должна быть не наблюдаемой в принципе, поскольку она не излучается, не поглощается, не рассеивается... и поскольку, как очевидно из опыта, она не создает гравитационного поля». Почему так происходит? Одна из возможностей состоит в том, что энергия пустого пространства каким-то образом всё же изменяется со временем и в конце концов становится близкой к нулю. Конкретные теоретические модели, иллюстрирующие эту возможность, построить чрезвычайно трудно, но можно; еще труднее вписать их в космологический контекст.

Если темная энергия - это энергия вакуума, то попытаться понять, почему она имеет столь малую величину, можно, следуя совсем другой логике. Представим себе, что Вселенная чрезвычайно велика, что она во много раз больше, чем наблюдаемая нами часть. Допустим далее, что в разных весьма обширных частях Вселенной могут реализовываться самые разные вакуумные состояния с самой разной плотностью энергии. Такая возможность, к слову, теоретически не исключена; более того, именно так, судя по всему, обстоит дело в теории суперструн, особенно если Вселенная проходила инфляционную стадию. Области Вселенной, где плотность энергии вакуума слишком велика по абсолютной величине, выглядят совершенно непохоже на нашу область: там, где энергия вакуума велика и положительна, пространство расширяется настолько быстро, что звезды и галактики просто не успевают образоваться; в областях с большой отрицательной энергией вакуума расширение пространства быстро сменяется сжатием, и эти области коллапсируют задолго до образования звезд. В обоих случаях космологическая эволюция несовместима с существованием наблюдателей, подобных нам. И, наоборот, мы могли появиться только там, где плотность энергии вакуума очень близка к нулю, - мы там и появились.

Такой, как говорят, антропный взгляд на проблему энергии вакуума высказывался более 20 лет назад в работах Андрея Линде и Стивена Вайнберга. Сейчас он популярен среди заметной части физиков-теоретиков. Другая часть воспринимает его как способ уйти от проблемы. Наиболее взвешенный подход, наверное, состоит в том, чтобы не исключать антропного объяснения как возможного конечного ответа, но попытаться всё же найти альтернативное решение проблем энергии вакуума и темной энергии.

Альтернативой вакууму как носителю темной энергии может служить какое-то новое поле, «разлитое» во Вселенной. В этом варианте энергия нового поля и является темной энергией. Новым это поле должно быть потому, что присутствие всюду во Вселенной известных полей (например, электромагнитного) слишком сильно влияло бы на поведение вещества и приводило бы к эффектам, которые давно были бы обнаружены. Кроме того, известные поля таковы, что их энергия не обладает перечисленными выше свойствами темной энергии.

Гипотетическое новое поле должно характеризоваться энергетическим масштабом порядка 0,002 эВ. Хотя это очень малый масштаб с точки зрения известных взаимодействий, он не выглядит совершенно неправдоподобным. Действительно, мы уже знаем, что масштабы разных взаимодействий сильно различаются между собой. Так, упоминавшийся масштаб сильных взаимодействий (200 МэВ) в 10 19 раз меньше масштаба гравитационных сил. Такое гигантское различие, конечно, само по себе требует объяснения, но это отдельный вопрос. В любом случае существование в природе разных энергетических масштабов - это факт, и введение нового малого масштаба непреодолимым препятствием не выглядит.

Новое поле, вообще говоря, изменяется в процессе эволюции Вселенной. Изменяется и его плотность энергии. Чтобы это изменение было не слишком быстрым, кванты нового поля - новые частицы - должны иметь чрезвычайно малую массу; говорят, что это поле должно быть легким.

Наконец, новое поле - это новая сила (так же, как гравитационное поле соответствует гравитационным, а электромагнитное - электрическим и магнитным силам). Легкое поле с чрезвычайно малой массой - сила с большим радиусом действия, подобная гравитации. Чтобы не было противоречия с экспериментами по проверке общей теории относительности, взаимодействие этого поля с обычным веществом должно быть очень слабым, слабее гравитационного.

Все эти свойства не выглядят для теоретика привлекательными, но с ними можно смириться. Важно, что гипотеза о новом поле хотя бы в принципе допускает экспериментальную проверку - с помощью наблюдений можно выявить изменение плотности энергии поля со временем. Это однозначно отметет гипотезу о вакуумной природе темной энергии и, наоборот, послужит указанием на существование во Вселенной нового легкого поля. К тому же в перспективе можно надеяться обнаружить неоднородность распределения темной энергии в пространстве. Это стало бы окончательным доказательством того, что темная энергия - энергия нового поля, а не что-нибудь еще.

С другой стороны, сегодня не видно способов зарегистрировать новое легкое поле в лабораторных экспериментах, на ускорителях и т. д. Причина - чрезвычайно слабое взаимодействие этого поля с веществом. Впрочем, мы еще слишком мало знаем, и, как говорится, никогда не говори «никогда».

Физики обсуждают разные типы гипотетических легких полей, энергия которых могла бы выступать в качестве темной энергии. В наиболее простом с теоретической точки зрения варианте плотность энергии нового поля убывает со временем. Для поля такого типа употребляют термин «квинтэссенция». Не исключена, однако, и обратная возможность, когда плотность энергии растет со временем; поле такого типа называют «фантомом». Фантом был бы весьма экзотическим полем; ничего подобного до сих пор в природе не встречалось. Различие между квинтэссенцией и фантомом, как мы обсудим ниже, важно с точки зрения удаленного будущего Вселенной.

Наконец, еще одно возможное объяснение темной энергии состоит в том, что никакой темной энергии на самом деле нет. Если общая теория относительности неприменима на современных космологических масштабах длин и времен, то и в темной энергии нет необходимости.

Разумеется, при таком взгляде на темную энергию нельзя не учитывать тот факт, что общая теория относительности хорошо проверена на меньших масштабах расстояний. Поэтому нужно создать новую теорию гравитации, которая переходила бы в общую теорию относительности на этих расстояниях, но иначе описывала бы эволюцию Вселенной на сравнительно поздних, близких к нашей стадиях. Это трудная задача, особенно если учесть требование самосогласованности, внутренней непротиворечивости теории. Тем не менее такие попытки делаются, и некоторые из них выглядят довольно перспективными.

Одна из возможностей состоит в том, чтобы разрешить ньютоновской постоянной всемирного тяготения меняться в пространстве и во времени, подчиняясь определенным уравнениям. К сожалению, наиболее красивые версии теории, реализующие эту возможность, отвергнуты экспериментами по проверке общей теории относительности. Если же за красотой не гнаться, то модели, объясняющие ускоренное расширение Вселенной и согласующиеся со всем, что известно про гравитацию, построить на этом пути можно. Такие модели, как правило, предсказывают отклонения от общей теории относительности, которые хотя и малы, но в перспективе экспериментально обнаружимы.

Отметим еще идею о том, что наше пространство может иметь больше трех измерений. При этом дополнительные измерения на обычных расстояниях ничем себя не проявляют, а на космологических расстояниях в миллиарды световых лет силовые линии гравитационного поля могут «расползаться» в дополнительные измерения, отчего гравитация не будет больше описываться обычным законом Ньютона. Вполне удовлетворительной теории, объясняющей таким образом ускоренное расширение Вселенной, до сих пор не построено; в предложенных к настоящему времени моделях эта идея реализована лишь отчасти. Замечательно, тем не менее, что эти модели приводят к своим предсказаниям для эксперимента. Среди них - возможность изменения гравитационного закона Ньютона на малых расстояниях; малые, но обнаружимые поправки к общей теории относительности в Солнечной системе и т. д.

Итак, открытые недавно особенности расширения Вселенной поставили новый вопрос: вызваны ли они энергией вакуума, энергией нового легкого поля или новой гравитацией на сверхбольших расстояниях? Теоретическое изучение этих возможностей в самом разгаре, а ответ, как обычно в физике, в конечном итоге должны дать новые эксперименты.

Темная энергия и будущее Вселенной

С открытием темной энергии сильно изменились представления о том, каким может быть отдаленное будущее нашей Вселенной. До этого открытия вопрос о будущем однозначно связывался с вопросом о кривизне трехмерного пространства. Если бы, как многие раньше считали, кривизна пространства на 70% определяла современный темп расширения Вселенной, а темная энергия отсутствовала, то Вселенная расширялась бы неограниченно, постепенно замедляясь. Теперь же понятно, что будущее определяется свойствами темной энергии.

Поскольку мы эти свойства знаем сейчас плохо, предсказать будущее мы пока не можем. Можно только рассмотреть разные варианты. Про то, что происходит в теориях с новой гравитацией, сказать трудно, но другие сценарии есть возможность обсудить уже сейчас.

Если темная энергия постоянна во времени, как в случае энергии вакуума, то Вселенная будет всегда испытывать ускоренное расширение. Большинство галактик в конце концов удалится от нашей на громадное расстояние, и наша Галактика вместе с немногими соседями окажется островком в пустоте. Если темная энергия - квинтэссенция, то в далеком будущем ускоренное расширение может прекратиться и даже смениться сжатием. В последнем случае Вселенная вернется в состояние с горячей и плотной материей, произойдет «Большой взрыв наоборот», назад во времени.

Еще более драматическая судьба ожидает Вселенную, сели темная энергия - фантом, причем такой, что его плотность энергии возрастает неограниченно. Расширение Вселенной будет всё более и более быстрым, оно настолько ускорится, что галактики будут вырваны из скоплений, звезды из галактик, планеты из Солнечной системы. Дело дойдет до того, что электроны оторвутся от атомов, а атомные ядра разделятся на протоны и нейтроны. Произойдет, как говорят, Большой разрыв.

Такой сценарий, однако, представляется не очень вероятным. Скорее всего, плотность энергии фантома будет оставаться ограниченной. Но и тогда Вселенную может ожидать необычное будущее. Дело в том, что во многих теориях фантомное поведение - рост плотности энергии со временем - сопровождается неустойчивостями фантомного поля. В таком случае фантомное поле во Вселенной будет становиться сильно неоднородным, плотность его энергии в разных частях Вселенной будет разной, какие-то части будут быстро расширяться, а какие-то, возможно, испытают коллапс. Судьба нашей Галактики будет зависеть от того, в какую область она попадет.

Всё это, впрочем, относится к будущему, отдаленному даже по космологическим меркам. В ближайшие 20 млрд. лет Вселенная будет оставаться почти такой же, как сейчас. У нас есть время для того, чтобы разобраться в свойствах темной энергии и тем самым более определенно предсказать будущее - а может быть, и повлиять на него.
По мимо уже сказанного, в рассуждениях автора о темной материи, доклад содержит еще одно "темное место".
1) Из результатов наблюдения, см. рис. 7 доклада, следует, что измеренная скорость вращения звезд с удалением от ядра галактики оказывается выше, вычисленной. На рис. 7 они обозначены "наблюдения" и "без темной материи" (К сожалению не приведен максимум кривой "наблюдения", виден ее ~логарифмический рост). Наблюдаемую "повышенную" скорость автор объясняет наличием темной материи в нашей галактике. На рис. 6(правый) приводится пример восстановления гравитационного поля по наблюдению микролинзирования рис. 6(левый). Полученное гравитационное поле представляет собой суммарное поле, куда вносит вклад и наблюдаемое вещество и темная материя. Из рис. 6(правый) следует, что темная материя распределена по галактике так же как и обычная - она сосредоточается вместе с видимым веществом: в ядре галактики, звездых скоплениях, звездах и темных облаках.
2) Из рис. 5 следует, что темной материи примерно в 5 раз больше обычного вещества. То есть именно она вносит определяющий вклад в гравитационное взаимодействие. Эта материя должна быть и в Солнце, и в Земле, и в Юпитере, и т.д.
3) В Солнечной системе скорость планет с удалением от Солнца не возрастает, а убывает. Более того, нет локального максимума в скоростях планет с удалением от Солнца. Почему же в Галактике по другому? Противоречие??
ЧТО ЭТО МОЖЕТ ОЗНАЧАТЬ?
А) Темной материи в интерпретации автора НЕ СУЩЕСТВУЕТ. Для того чтобы объяснить "повышенную" скорость вращения звезд в галактике надо искать обычное вещество, которое может быть скрыто в молекулярных облаках, черных дырах, остывших нейтронных звездах и белых карликах.
Б) Темная материя в интерпретации автора СУЩЕСТВУЕТ. Не замечаем ее, потому, что к ней привыкли. Кстати, хороший способ похудеть, лучше всякого гербалайфа: выдавите из себя темную материю и станьте в 5 раз легче!

Ответить
- Подведем итог рассуждения о темной материи. Интерпретация темной материи образом, как это предлагает докладчик неизбежно приводит к пересмотру всей звездной эволюции.
  Итак, согласно утверждениям автора темная материя это: частица с массой 100-1000 масс покоя протона, не имеющая электрического заряда, участвующая в гравитационном взаимодействии, не участвующая в сильном взаимодействии. С обычным веществом реагирует слабо, примерно как нейтрино. Подчиняется некому закону сохранения, предотвращающий распад такой частицы.
  Масса темной материи примерно в 5 раз больше массы обычного вещества. (По данным доклада). Темная материя сосредоточена в тех же центрах, что и обычное вещество - ядра галактик, звездные скопления, звезды, туманности и т.д. (По данным доклада).
  АСТРОФИЗИЧЕСКИЕ ПОСЛЕДСТВИЯ (введения темной материи)
  1)На звездах выполняется условия лучистого равновесия с гравитацией. Излучение выделяется в результате ядерных реакций вещества звезды. Темная материя, находящаяся в звезде гравитационно сжимает ее, но не принимает участие в ядерных реакциях. Поэтому гипотетическое введение темной материи в звезду при условии сохранения ее массы приводит к тому, что количество вещества, способного участвовать в ядерных реакциях уменьшается в несколько раз. А значит сокращается в несколько раз(!) время жизни звезды. Что не выполняется хотя бы на примере нашего Солнца, которое благополучно существует ~5 млрд. лет и еще столько же будет существовать.
  2) В процессе эволюции доля темной материи на звезде растет, поскольку частицы с массой (100-1000 Мр) не будут покидать звезду ни звездным ветром, ни сбросом оболочки. Более того, ввиду своей массы темная материя будет сосредоточена в ядре звезды. Это значит, что в конце звездной эволюции, когда звезда превращается в белый карлик или нейтронную звезду, подавляющая часть ее массы должна состоять из темной материи! (Причем не известно какой статистике она (ТМ)подчиняется и какими свойствами обладает.) А это в свою очередь должно изменить предел Чандрасекара на белые карлики и Опенгеймера-Волкова на нейтронные звезды. Однако экспериментально не наблюдается смещения по массе предела Чандрасекара белый карлик - нейтронная звезда.
  Оба этих аргумента еще раз убеждают в том, что темной материи в интерпретации г-на Рубакова просто нет.
  
  Ответить
  
  Вы не учитываете скорость движения гипотетических частиц темной материи. Судя по размеру темного гало у галактик, эта скорость порядка 100-200 км/с. Частицы, движущиеся с такой скоростью не смогут сконцентрироваться вблизи отдельных планет или звезд - масса объекта маловата. Хотя, конечно, это надо считать. Вы не пробовали?
  
  Ответить
  
  Во первых, в соответствии с научным методом пробовать считать должны те, кто предлагает гипотезу, а не те, кто считают что для нее мало доказательств.
  Я вполне допускаю что доказательства есть, но пока по крайней мере в русскоязычной области нет ничего, кроме религиозных догматов.
  Но я попробую сделать часть работы за религиозных фанатиков.
  Итак, предположим у нас есть система из множества точек, взаимодействующих только гравитационно. Нам нужна модель, чтобы понять как будет вести себя такая система.
  Для первого приближения исключим влияние барионной материи, чтобы убрать ее пики плотности.
  Задача двух и трех точек прямо соответствуют. В задаче двух точек, действительно, частицы произвольно разлетаются. Но в задаче уже трех точек все стремится к классичсекой барионной картине, начинаются орбиты и движение вокруг общего центра масс.
  При увеличении числа точек до макроскопических масштабов хорошими моделями являются текущие барионные звездные системы, звездные скопления и похожие образования.
  В общем случае система будет стремиться к образованию тора вокруг общего центра. Поскольку столкновений не будет, в объекты типа планет и звезд тор не преобразуется.
  Как и в любой звездной системе, гравитационно взаимодействующее вещество будет обмениваться вращательным моментом. Центральные области будут передавать его наружу и "спускаться все ниже" .
  Возникнет система "колец"-торов по некоему аналогу правила Тициуса-Боде.
  Пока не берусь сказать появится ли центральное тело с полной потерей вращательного момента (местной скорости).
  Теперь приложим эту картину к нашей галактике.
  Нет никакого объяснения почему внутренние торы не находятся внутри видимой части галактики.
  Более того, в статье явно указана ерунда, что в окрестностях Солнца плотность темной материи равна плотности барионного вещества. Тогда бы гравитационное взаимодействие было бы явно наблюдаемо, как превышение гравитационного потенциала центров барионной материи над их количеством вещества.
  Нет никакого объяснения почему снаружи - там, где должны быть торы, нет скопления обычной материи. Или ее там нет (почему?), или оно там есть, но уже все "прогорело" и находится в виде черных дыр.
  Тогда укажите плиз на схеме галактики "абсолютно черные кольца", где нет ни одного завалящего звездного скопления, которое должно бы все давно схлопнуться.
  И из этого факта прямо следует, что мы не знаем местное соотношение обычной и темной материи - сколько там черных дыр и их массу.
  Почему большая часть обычного вещества не расположена вблизи этих торов?
  Добавление влияния обычной материи еще больше портит религиозную догму. Появляются центры масс как точки сборки и вращение вокруг них.
  Текущие русскоязычные книжки имеют только голословное утверждения что "это так". Я очень надеюсь, что это показывает уровень деградации науки только в РФ. Текущие обсуждение в русскоязычном инете заканчиваются, как правило, заявлениями "это не по вашему уму" или "почитайте умные книжки, вы ничего не понимаете". С приведением мурзилок, в которых сказано не более, чем в этой статье.
  Самостоятельно изложить хоть какие-то аргументы ЗА не может никто.
  Итого. Значительная масса небарионной материи наверняка существует, и участвует в гравитационном взаимодействии.
  Но мы не знаем какая. Есть модели развития вселенной после большого взрыва, но никто не желает явно указывать из какой модели какой аргумент следует.
  Гравитационное линзирование несомненно существует. Мы не знаем, какой материей оно вызвано - небарионной или набором черных дыр и тп.
  Вполне возможно, что текущая модель вполне жизнеспособна именно в таких соотношениях. Но аргументы, которые приводятся в ее пользу, по крайней мере в русскоязычной печати, только если случайно совпадают с осмысленными.
  
  Ответить

По п.1 - распределение видимого вещества отражает распределение темного вещества в больших масштабах (в силу того, что темное вещество практически не взаимодействует и есть только гравитационное взаимодействие обоих компонетов, да и в гравитационном поле у всех свои орбиты и, соответственно, свое распределение, разница, примерно, как у комет и планет).
По п.2 и 3 - темное вещество вносит решающий вклад в среднюю плотность и массу Вселенной, но это не означает, что оно же вносит решающий вклад в МАССУ планет и звезд, распределение, в силу разной физики (взаимодействия) и динамики разное, особенно на малых масштабах (а на уровне скоплений и сверскоплений галактик уже близкое). Так что темное вещество никому и ничего не должно, оно гуляет само по себе, но его (вернее флуктуаций его плотности) гравитационное поле формирует основу для формирования объектов из "видимого" вещества.

Поэтому:
А и Б) Существование темного вещества следует из наблюдений кривых вращений галактик (т.е. того, что нарисовано на рис.7), из изучения дисперсий скоростей в скоплениях галактик, из изучения линий поглащения квазаров, микролинзирования и оценки светящегося вещества в галактиках (например, на основе данных спектрофотометрии или изучения галактик в радиодиапазоне, например на 21 см), расчетов по теории эволюции звезд, сравнения моделирования эволюции крупномасштабной эволюции Вселенной (т.е. от начальных флуктуаций, запечетленных в анизотропии реликтового излучения до образования скоплений галактик). Именно на основе обработки фактического и теоретического материала делается вывод о наличии слабовзаимодействующего (темного) вещества, которое при этом имеет массу.

А вообще-то совет - не делайте поспешных выводов, особенно в тех областях, в которых не сильно разбираетесь (хотя это общий грех). Наука сложная штука, отдельная лекция не может уместить в себе весь объем теоретического и экспериментального материала, полученных не просто отдельными личностями, а колективами ученых - теоретиками и экспериментаторами. Ау уж облечь это все в достаточно популярную форму!

Ответить

Низкий поклон за такую убедительную лекцию. Главным образом за то, что так понятно изложены наблюдательные данные и их разумная интерпретация. Даже беспомощное разведение руками показывает настоящего ученого.
Встретился с ребятами со своим, обоснованным, взглядом на эту проблему. Возможно, как раз такой идеи и не хватает теоретикам. http://сайт/blogs/users/andre_1960/46602/

Ответить

Многоуважаемый господин Рубаков! С интересом прочёл Вашу лекцию, за которую весьма благодарен. Не буду вдаваться в детали, ибо дилетант.
Господин Рубаков. Меня занимает вопрос, на который не могу получить внятного ответа. Суть вот в чём. Допустим, есть некая масса, вокруг которой на расстоянии миллионов световых лет вращаются массы другие. Допустим гипотетический случай: массу, вокруг которой вращаются другие массы, в течении тысячи лет поглотила черная дыра. Грубо скажем, что причина притяжения вращающихся тел пропала/понятно, что это вовсе не так. Суть не в этом./ Но движущиеся с ускорением тела будут двигаться с прежними ускорениями ещё тысячи лет. До тех пор, пока к ним не придёт возмущение гравполя. Выходит, эти тысячи лет массы взаимодействовали имено с полем? И именно поле их ускоряло? Но если так, то по теории близкодействия неизбежно следует, что ускоряющиеся тела вначале взаимодействуют с гравполем, "отталкиваются" от него. Следовательно, поле обладает импульсом и, следовательно, массой. Которая автоматически равна массе ускоряемого полем тела. Но если так, то это означает, что во Вселенной кроме массы наблюдаемого вещества есть такая же точно скрытая масса гравитационного поля. Причем силы, приложенные к этому полю, приложены не к точке, а расплываются в бесконечности. Интуитивно чувствуется, что эта масса может быть причиной расширения пространства Вселенной, ибо явно взаимноотталкивается.
Не буду фантазировать. Мне просто хотелось бы знать Ваше мнение об этих рассуждениях, даже если они будут нелицеприятны. Я дилетант, по этой причине разгромная критика репутации моей никак не повредит. За отсутствием оной.
С уважением.
golos

Ответить

Обращаю внимание автора и читателей, что природа темной материи, представленная в статье "главной загадкой фундаментальной физики XXI века", легко выявляется в рамках неоклассической концепции физики, базирующейся на описании свободного движения незаряженных тел обобщённым уравнением Лоренца. В этом уравнении представлены две классических силы: ньютоновская сила инерции тела и обобщённая сила Лоренца, которая учитывает упругое взаимодействие тела с собственным физическим или силовым полем.
Решение уравнения указывает на магнитную природу тяготения и приводит к двум формам закона всемирного тяготения. Одна из них - традиционная ньютоновская - применима для локальных космических структур типа Солнечной системы, в которых гравитация обусловлена взаимным притяжением реальных или ВЕЩЕСТВЕННЫХ масс материи. Другая показывает, что в масштабных космических структурах типа галактик и их скоплений проявляются антигравитационные явления, обусловленные взаимным отталкиванием МНИМЫХ масс, в которых превалирует масса силовых полей или ТЁМНАЯ МАТЕРИЯ. Подробнее с этим можно ознакомиться на нашем сайте по адресу: www.neophysics.narod.ru.
К. Агафонов

Ответить

Почему темной материи раньше было больше?

В форуме www.astronomy.ru/forum/index.php/topic,8973.0.html
размещены графики, полученные по данным, опубликованные в статье "Исследование кривых вращения галактик, видимых с ребра."
lnfm1.sai.msu.ru/~math/otchet_summer_2002/node4.html
По этим данным видно, что требуемая масса галактик (куда входит и темная материя) растет с ростом z.

Ответить

C интересом прочитал статью..... а как связана "темная энергия" с "темной стороной" и почему в лекции не были затронуты такие борцы с темной энергией как Люк Скайуокер и Чубака?
С нетерпением жду ответа.

Ответить

Уважаемые господа, приятно и радостно наблюдать, как вы полосуетесь и шлете друг друга к букварю.
Автору лекции - искреннее уважение и признательность, хотя бы за ясный слог и обилие материала, показывающего (по моему дилетантскому разумению), что теории нынешние строятся не на изолированных фактиках, а на совокупности наблюдательных данных, а выводы теорий подтверждаются опять же множеством независимых наблюдений за разнородными явлениями.
А вот чего я не понимаю совершенно (вернее, вполне осознаю, что не понимаю) - так это причину, по которой частицы темной материи должны собираться близ галактик и концентрироваться внутри планет. Вроде бы ясно, что обычный газ уплотняется в облаках, рассеивая энергию за счет вязкого трения. А ведь частицы темной материи практически не взаимодействуют с веществом (так утверждается), следовательно, упала такая штучка на солнышко по гиперболке - и по оной же удалилась к едрене Фене. И нигде не застряла. Али не так?
Рад буду прочитать ваше высокоученое мнение по поводу своей темноты. Готов прочитать букварь. Только все сразу не налетайте.

Ответить

Простите за вопрос дилетанта. Но из лекции я не понял, каковы предположения относительно того, что происходит в случае (пусть и очень редком) взаимодействия частиц темной массы с "обычными" частицами и друг с другом. Аннигиляция? В лекции об этом упоминается, но почему именно такое предположение? Спасибо.

Ответить

Предложение читателям.Существуют уравнения Навье-Стокса.Они описывают движение газа и жидкости.См. т 6. Гидродинамика Ландау и Лифшица.Мне удалось несколько лет назад найти точные аналитические решения этих уравнений для пространственного течения нестационарной вязкой среды.Результаты не интересуют ученых в Канаде.И я их не публиковал.А солитонами мало кто вообще интересуется.
Решения представляют собой нелинейные волны.То есть, при любом движении воздуха или воды в среде сразу возникают волны.Причем они могут быть очень сложными.В частном случае солитонами.Солитоны, смотрите физическую энциклопедию, обладают некоторым зарядом (и своими дополнительными законами сохранения).
Они слабо взаимодействуют с веществом.И друг с другом.Например, в частном случае, ими являются волны цунами. Способны развивать скорость 750 км в час, почти не ослабляясь.И переносить огромную энергию.Масса переносимой воды в цунами - сотни миллионов тонн!
Если уравнения Навье-Стокса применить к проводящей среде, плазме, жидкому металлу, то при движении такой среды в ней возникают электрические поля и токи.Подробности в 8 томе Ландау и Лившица.
Для них используются более сложные уравнения, чем уравнения Навье-Стокса, уравнения магнитной гидродинамики.
Решением уравнений магнитной гидродлинамики также могут быть разнообразные нелинейные волны.

Отсюда следует два удивительных вывода:

1.Наша вселенная представляет собой набор большого числа хаотических гиганских нелинейных волн вещества(точнее сказать плотноти).Похожих на вихри.
2.Вещество во вселенной может распространяться и в виде волн (в частном случае) и за счет растяжения пространства.Если мы смотрим на движение облака.То волновое движение проявляется в виде движения параметров сплошной среды(плотности,импульса,энергии).

Поэтому мне, как не специалисту по астрофизике и элементарным частицам интересно понять, а могут ли огромные волны таких космических цунами,
претендовать на маленькую часть той энергии, которую всю приписывают темной энергии и темному веществу.Ведь из уравнения Навье-Стокса следует странная вещь.Размер минимальной волны в жидкости и газе может быть состоять из 100-1000 молекул.Когда действуют силы Ван-дер-Ваальса
на меньших расстояних, то несколько молекул жидкой среды ведут себя, как твердое вещество.Можно назвать его кластером.
А движение облака пыли из радиоактивных веществ, так же представляет собой сложную нелинейную волну.
А эта волна может быть очень большой.
Подумайте над этим.Если эта гипотеза верна, тогда стало бы понятным, что такое часть темной энергии.Это энергия, переносимая во вселенной, огромными волнами радиоактивных элементов.Например, длина волны -несколько миллионов километров или на несколько порядков больше.Нет ограничений.Такие сверхдлинные медленные волны не зарегистрировать.Нет таких приборов.И их взаимодействие друг с другом и с веществом очень мало.Но при радиоактивном распаде за миллиарды лет они выделяют огромное количество энергии.Не регистрируемое с Земли бетта, альфа и гамма излучение очень слабой интенсивности за несколько часов наблюдений.
То есть, гляжя на океан мы без приборов не можем увидеть цунами вдали от берега.Есть ди такая же ситуация в астрофизике?
Солитоны легко бы проникали к центру Солнца.Но тогда непонятно.Как они могли бы генерировать при взаимодействии элементарные частицы.Могут ли генерироваться новые гиганские элементарные частицы, если одна волна движется к другой со скоростью несколько сот или тысяч километров в секунду?

Если все выше сказанное о темной материи не правда.И если тёмное вещество - это новый класс элементарных частиц.
То они могли бы переноситься на гиганские расстояния солитонами.
То есть возможен гиганский вихрь из темной материи, как вихрь в воде.Уравнения магнитной гидродинамики этого не запрещают.
Подробности о солитонах для начинающих смотрите книгу А.Т.Филиппов Многоликий солитон.
Все вышесказанное находится в полном согласии со всеми фактами и теориями в стандартной классической физике, даваемой студентам.

Ответить

В своем отечестве пророка нет! Читайте труды Блаватской Е.П. Там все сказано еще более 100 лет назад и про "темную" материю, и про "темную"энергию, и "откуда есть произошла Вселенная", и что было до "Большого взрыва". Только усилий при чтении надо приложить не просто очень много. Лично мне понадобилось более 15 лет (к слову сказать, Е.И.Рерих предполагала 10). Почему физики всех направлений не читают таких фундаментальных трудов? Боятся? И последнее: книги Блаватской (ЕПБ) были настольными Альберта Энштейна.

Ответить

Дорогие коллеги! Хотелось мне, как бывшему физику, узнать факты о нашей вселенной но все сегодняшние гипотезы меня разочаровали. Пришлось сделать свои наброски вселенной. Возможно они у многих вызовут ещё больше споров.
http://www.linux.org.ru/jump-message.jsp?msgid=2543748&c id=2566571

Ускоренное расширение вселенной без ТЕ..

Во время большого взрыва появилась масса и антимасса. Масса это то что мы до сегодня видим в космосе.
Подобно законам электростатике, но наоборот, законы гравитации есть следующие: между массой действует гравитация между антимассой тоже, а вот между массой и антимассой действует антигравитация.

Я предполагаю что ускорение происходит за счёт "туч газа" частиц с антигравитацией к обычной материи находящиеся в основном между галактическими кластерами.
Скопления этого "газа" не разлетаются из-за гравитации частиц антимассы к друг другу и расположению в середине сот созданными галактическими кластерами, где находятся постоянные минимумы градиента гравитационного поля. Именно этот "газ", определяет геометрию распределения и кинематику движения галактик в пространстве. Представьте вселенную как мыльную пену, внутри пузырьков находится газ частиц с антигравитацией, а стенки пузыриков образованные как раз скоплениями галактик. Так же эти пузырьки газа притягиваются к друг другу постепенно скапливаясь в "центре" (эх опять центр вселенной), а галактики вытесняются наружу. Такая модель придумана из-за нужды объяснить ускорение расширения всех видимых галактик. Не конденсируется "газ" частиц с антимассой из-за отсутствия сил сильного взаимодействия у этих частиц.

Сегодня тоже должно преобладать больше антимассы в центре вселенной, которая там между собой удерживается гравитацией, а масса которую мы видим в галактиках, звёздах, планетах удерживающихся между собой гравитацией разлетается с ускорением из-за антигравитации к антимассы находящийся преимущественно в центре. По этому вселенная расширяется с ускорением.

Красное смещение и растяжение во времени вспышек сверхновых...

Допускаю что эффекты красного смещение и растяжение во времени импульса сверхновой создается многими разными накладывающимися друг на друга физическими явлениями!
Известно что классического эффекта Доплера для объяснения красного смещения света не хватает, поищем дополнительные...

Если считать, что свет проходит в движущихся "облаках" частиц антимассы, а также что эти частицы антимассы реагируют/сталкиваются со светом подобно явлению Комптона, смещая его в сторону длинных волн (почему нету расщепления/рассеивания/размытия спектра? частиц _много_ и очень маленьких, все кванты света от удалённой галактики/сверхновой подвергаются рассеиванию/столкновениям с этими частицами _одинаковый_порядок_ раз по этому расщепления/размытия спектра не наблюдается) и имеем дополнительный эффект красного смещения. Я не даю никаких оценок/расчётов, но думаю, что если просуммировать _все_ факторы которые уменьшают длину волны и растягивают длительность вспышки и хорошенько поискать ещё не хватающие, то можно было бы обойтись в этом деле и без "растяжения пространства".

Частица может обладать всеми этими свойствами одновременно. Вот электрон обладает, массой, зарядом и на нем проявляется эффект Комптона. Я все оценки прозрачности и другие делать не буду, а оставляю как гипотезу. Такой "газ" частиц с антигравитации может быть вполне прозрачным для видимости дальних галактик и влиять на свет только растягивая его импульсы во времени и и дополнительно увеличивает длину волны.

С явлением Комптона есть проблема - насколько я понял его природу, то для массы частицы, есть предел длины волны для которой будет это явление, так для частицы размером с электрон этот предел лежит в диапазоне за ультрафиолетом, мягкое рентгеновское излучение. Чтобы сдвигать в красную область видимый спектр, инфракрасный и радиоволны, масса такой частицы должна быть на много порядков меньше массы электрона...
Но явление Комптона на таких частицах будет наблюдаться ибо проявляется дуализм фотона он в этом случаи взаимодействует как частица а не как волна.

На поиски странной частицы антимассы!!!

Частица со странными свойствами гравитации - притягивает себе подобные и отталкивает нормальные, известные сегодня частицы, также на ней должно проявляться явление Комптона так чтобы в месте с эффектом Доплера и возможно ещё другими явлениями, получалось наблюдаемое красное смещение и растяжение во времени импульса сверхновой...

В природе ввиду антигравитации они не могут накапливаться на земле, в солнечной системе, в галактике, их надо искать в местах постоянного минимума градиента гравитационного поля, или в детекторе частиц. Для существование описанного мною эффекта Комптона их масса должна бить на много порядков меньше массы электрона. После обнаружения такой частицы надо ещё доказать, что она частица с описанным выше свойством антигравитации, то есть находясь в покое, на земле, в вакуумной камере - должна "упасть" на её потолок....

Достать реликтовую частицу антимассы с которой созданы межкластерные облака вселенной действующие антигравитацией на массу находящеюся в галактиках, очень трудно, ибо ввиду антигравитации частиц антимассы и массы за миллиарды лет бурной эволюции галактик полностью разсоединились. Так что опять можно надеяться только на поимку этой частицы антимассы с свойствами антигравитации в ускорителе с детектором частиц.

Нужна ли ТМ?

Наблюдаемая нехватка массы для гравитации в самих галактиках почти не может создаваться частицами антигравитации в межгалактическом пространстве. Вероятно галактики имеют много чёрных дыр, потухших звёзд, и другой невидемой и поэтому неучтённой массы.

Зачем всё так усложнять???

Ну современными инструментами и набором наблюдаемых физических явлений, мы пока не можем наскребсти достаточно статистических данных для выработки точных гипотез, их экспериментальной проверки и построении правильной обобщенной теории. Мне показалось что существующие гипотезы с изменениям свойств пространства, времени, и физических констант выглядят менее правдоподобными.

Ответить

>> О расширении Вселенной прямо свидетельствует "покраснение"
>> света, испущенного удаленными галактиками или яркими звездами:

А что если покраснение света свидетельствует о факте нестабильности фотонов, и распаде их со временем. скажем так период от 500кк до 1000кк лет. И за n количество времени фотоны от очень далеких звезд распадаются до так называемого "реликтового" излучения!

Ответить

Что если предположить, что скорость расширяющейся вселенной достигла половины скорости света, то наблюдая противоположную сторону вселенной, которая движется с такой же скоростью, только в противоположном направлении от большого взрыва, мы перестаем видеть все объекты по ту сторону вселенной, а наблюдаем так называемую темную энергию, за которой естественно существует масса невидимых для нас галактик?

Ответить

Добрый день. Раз уж тут и о гравитации, то позвольте задать вопрос.
Перед этим прочитал лекцию Иванова про элементарные частицы. Где сказано что сверхпроводимость например - это "накопительная" характеристика кучки атомов. Почему же гравитация не может быть "всего лишь" такой "накопительной" характеристикой?

Ответить

Почему администрация сайта уничтожила так много комментариев к этому выступлению? Было 115, стало 40. Цензура свирепейшая!
Многие из этих комментариев были довольно интересными. Заявляю свой решительный протест.

Ответить

Валерий Рубаков: "Например, космологическая постоянная, темная энергия. Если бы она была хотя бы в 100 раз больше, то нас бы тут не было."
Если бы темная энергия была или стала меньше, то как бы она повлияла на людей?

Ответить

Простое соображение НЕФИЗИКА. Красивая гипотеза, мне нравится. Но!
Во всех физических уравнениях начиная с Ньютона используется дифференциальное и интегральное исчисления. Они зиждутся на понятиях "бесконечно малое", "материальная точка", "константа интегрирования", "предел" и др., т.е. на абстракциях не имеющих отношения к реальному миру. Любое физическое тело (включая электроны и др. частицы) можно считать точкой весьма приблизительно. А в физике все взаимодействия описываются как взаимодействие точек. Массы, заряды - все точечное, не имеет размера. Гравитационное взаимодействие и двух протонов, и Земли и Солнца - взаимодействие двух точек! А уж галактики само собой - точки! И время - бесконечное, непрерывное и гладкое. Вот и лезут у вас из всех теорий различные необъясненные бесконечности. Кто доказал что такая математика вообще применима к физическим объектам? В каких пределах? Для большинства описываемых теориями явлений физикам это сходит с рук, потому что удовлетворительно укладывается в погрешность опыта. Хотя реалии нашего мира говорят об обратном - непрерывности и бесконечности нет, все в мире дискретно, квантовано, имеет размер в пространстве и протяженность во времени. А еще и случайные флуктуации всего этого. Нужна другая математика, математика материальных объектов, тогда и не нужно будет "измышлять гипотез" вроде темной энергии.

Ответить

Я Вас приветствую, граждане! Природа экономна-предельно. Ее погрешности - минимальны. Чего не скажешь об Интеллекте. Уже пять лет-только здесь-длится дискуссия о "темном" - и о материи и об энергии. Столько потрачено, простите, и "материи" и, должно быть, "энергии". И я вот - не удержался, грешный, и нарушил природный Принцип Энергетического Баланса.
Значит так - хотите откровенно: нет ни темной материи, ни темной энергии. Стоп, стоп! Без шума - дайте же молвить хотя бы слово по существу.
Мы,и я в том числе - не беспокойтесь,дикари - в определенном смысле. Все знают про воздух. Мы его видим? Или ощущаем, ежели тихо? Хотя и дышим, как наши предки. Которые очень долго о нем вообще не слыхивали. Дикари тоже его не видели и не ощущали, пока безветрие. А вот метеор-р-р летящий, попавший в Атмосферу Земли и сгорающий в ней или хотя бы поджаривающийся в ней - ого-го, как ощущает - взаимодействует же. С чем же? С какой-то, для дикаря, конечно, "темной" же материей.
Или, опять же для примера, возьмем водную гладь. Какая прелесть-в наши жаркие времена. Входишь тихо себе и радуешься прохладе. А ежели с кем еще - так и вовсе благодать на душе. И не подозреваешь о какой-то зловредной "материи". А ну как свалиться на эту гладь с высоты, этак, десятого этажа. Как на камень - не так ли? Что за черт? Почему?
Да потому, граждане, что известное уравнение Е=mc2(вот, холера-так и не научусь клепать эти формулы на компе) на самом деле относится к взаимодействующим природным объектам. И учитывает их совокупную массу и разницу их скоростей при взаимодействии. Разделить которую (массу)-отдельно по объектам не может даже Природа. Но наука, оказывается-способна! И критическая, для одного из объектов, скорость взаимодействия, представляет собой разницу их натуральных скоростей, в квадрате. А скорость света, якобы представляющая предельный случай такого взаимодействия, на самом деле, в Природе невозможна.(Это особая статья. А то это никогда не кончится). Скорость эта, для разных объектов. разная. Для нас с вами, смотря как упадете, определяется и десятым, ежели не повезет, этажом. Для метеора - своими условиями. Отсюда и масса, в этой формуле - общая, неделимая - вся участвующая во взаимодействии. При вашем падении на водную гладь, эта масса включает в себя весь массив воды. воспринимающий вас, как падающий объект. Ваша масса не меняется. Но - воспринимающая ваще падение масса растет - словно нивесть откуда взявшаяся "темная материя" - вдруг становится огромной и вполне реальной. И энергия этого события - такая же общая. Потому так больно и делается. А как же. Мало того, при недостатке массы водного массива, подключается-неизбежно - масса земного ложа, на котором покоится водная гладь.А ежели быть математически точным - в этом событии принимает участие Вся масса Земли, включая Атмосферу. Представляеете? Вы, ну ладно, пусть я - и такой глобальный конфликт масс. И, конечно, никто вам не позавидует - при встрече с такой "темной материей". Но иной, которая в математике, или где там еще, числится неведомой, увы - никакой коллайдер, да хоть их будет десяток, не обнаружит. И за миллиард лет. Это я вам гарантирую. Что, безусловно, не снимает блеска с творения инженерной мысли.Труды которой могут пригодится, к примеру, при глобальном переселении на Марс. Но, опять же, только инженерной, а не научной. Чувствуете разницу? Так и в космосе - Темная Материя существует,только как неопознаваемый до определенного момента взаимодействия природный и вполне реальный объект - реальное и обычное Вещество Мироздания. И дело всего лишь в мышлении Интеллекта и его инструментарии, мыслительном и техническом, в его способности распознать это состояние обычного Вещества. Понять его "необычность", во многом кажущуюся.
Это как Земля - была вначале плоской и покоилась на трех китах. Ну, вы помните, конечно, чем кончилось дело в Сиракузах? Да это все знают - сидел как-то мужик на пустынном пляже и чертил что-то прутиком на песке. Вдруг как заорет: - Дайте мне точку опоры! Хотел, видно, привлечь внимание общественности к проблеме. На беду, из общественности, проходил только человек в доспехах. Оторопел от крика и спрашивает:- А зачем тебе? Перевернуть Землю!- был ответ. Ишь, чего задумал, - прикинул, во что это выльется, прохожий, - А фиг тебе! И припечатал копьем Архимеда - именно, к этой самой плоской во все стороны Земле. Шарообразность которой была в ту пору такой же "темной" для всей тогдашней общественности, включая самого Архимеда. И таким образом Архимед оказался чуть ли не первой жертвой проблемы "темного" в науке. Я, конечно, не хочу оказаться какой-нибудь следующей. Потому-то и не претендую ни на что. Просто, жаль стало приятную во всем компанию. Дарю! По доброте душевной.
Сюда же относится и Антивещество, будь оно неладно - столько поломанных голов и аннигиляций.Что буквально означает - превращение в Ничто. Просто обидно, ну...,- как сказал один персонаж, за науку. А Природа-то экономна. Но, если хотите, об Антивеществе уже в следующий раз. Посмотрим, как вы это переварите. Кхе-кхе. Рад был познакомиться с неравнодушной, ей-ей, публикой - искренне говорю. Привет.

Ответить

Вы молодец! Видно, что много читали и много хотите знать. Но почти всё Вами прочитанное в физике и астрофизике неверно из-за трёх фундаментальных ошибок "троечника" А.Эйнштейна. Начните познавать мир с этого.
Три фундаментальные ошибки Альберта Эйнштейна.
Первая фундаментальная ошибка Альберта Эйнштейна заключалась в том, что оба свои исходные постулаты 1905 года он сформулировал для пустоты. Но пространство и время являются атрибутами, т.е. неотъемлемыми свойствами материи и только материи. Поэтому всё бесконечное пространство одной единой и единственной Вселенной, бесконечной и во времени, не заполнено, а образовано единой мировой материальной средой − бесструктурным « физическим вакуумом». Во всей Вселенной нет даже маленького пузырька истинной пустоты, ведь он был бы нематериален и не мог иметь ни какой протяжённости, ни какого размера.
Когда мне говорят, что за пределами небольшого «пузыря» возникающей в результате инфляционного процесса Вселенной нет ничего, даже пространства и времени – это и есть инфляция глупости. Но к великому счастью остальные виды всех выдуманных инфляций не существуют. Следует лишь добавить, что любой объект, имеющий границу раздела с материальной средой, должен быть структурирован и наоборот. Прежде чем изучать физику, Уважаемые Господа, или вместе с ней, необходимо освоить основные положения философии. В Ленинградском Государственном Университете в 50-ых и 60-ых годах 20 века нас именно так и учили умные люди.
Вторая очень серьёзная фундаментальная ошибка Эйнштейна и всех физиков с астрофизиками заключается в том, что известная формула E = mC2 в принципе совершенно не верна. Сначала в своей первой работе 1905 года взятой им у Понтекорво формуле E0 = m0C2 он дал совершенно точный и ясный физический смысл – внутренняя энергия покоящегося электрона, необходимая при его образовании или выделяющаяся при его аннигиляции с позитроном, равна массе электрона, умноженной на квадрат скорости света. Однако в следующей же статье он убрал нулевые индексы из теперь уже своего уравнения, возможно, поэтому и убрал, сделав его принципиально не верным. Это уравнение в такой форме ни коим образом не соответствует внутренним свойствам электронов и позитронов, даже с покоящимся центром симметрии, инерции и массы. Весь физический смысл пропал. И вот к чему это приводит. В статье «Тёмная энергия вселенной» Владимир Лукаш и Елена Михеева пишут: «С некоторой натяжкой можно сказать, что само пространство обладает массой и участвует в гравитационном взаимодействии. (Напомним, что согласно известной формуле E = mC2 энергия эквивалентна массе.)» Понятно? Зачем им знать, что такое масса, что такое гравитация, откуда и как всё это возникает. Лишь бы было диссертабельно, т.е. как у всех и не важно как. Однако и инерциальная, и гравитационная масса возникают лишь при вращении, причем последняя лишь при двух или трёхосном автоторсионном вращении.
Вот тут и проявляется самая серьёзная, самая фундаментальная третья ошибка нормального троечника «великого» Альберта Эйнштейна. В 1924 году Паули обнаружил у электронов ещё одну квантовую характеристику, названную им «неклассической двойственностью», позже названной «спином» электрона и позитрона. Но Паули не связал с ним ни какого физического процесса. Затем уже в 1925 году два американских физика Д. Уленбек и С. Гоудсмит высказали предположение, что электрон в атоме водорода вращается не только вокруг протона, но и как Земля имеет ещё и внутреннее вращение. Вот тогда Эйнштейн и попытался проинтегрировать объём электрона и определить энергию его внутреннего вращения. Но подставил релятивистский корень в преобразовании Лоренца в массу, а не в линейную мгновенную скорость вращения каждой объёмной точки электрона, хотя сам релятивистский корень содержит лишь скорости. В результате, чтобы получить внутреннюю энергию, равную m0C2, линейная мгновенная скорость экваториальных точек электрона должна была превышать скорость света. Поэтому раз и навсегда всем физикам и астрофизикам было запрещено даже думать о внутреннем вращении электронов и позитронов. Поистине, не сотвори себе кумира! Да ещё троечника. Вот с тех пор и физика, и астрофизика у всех, кроме меня на 95 процентов «тёмная». И это необходимо объяснять всем физикам. Им достаточно прочитать мою книгу «Вращение по одной, двум или трём собственным внутренним осям – необходимое условие и форма существования частиц физического мира» 2001 года или хотя бы её вторую главу. Только физики, а не политики, могут дать людям бестопливные источники всех видов энергии и бестопливные инерциальные и реактивные двигатели, «летающие тарелки» и вакуумный гиперсинтез. Без этого человечество, по-видимому, не переживёт 21 век. Игорь Дмитриев. Самара. 19.02.2011.

Ответить

Мир Минковского и темные материя и энергия.
Вспомните, пожалуйста, мир Минковского. Он умножил скорость света на время и получил четвертую мнимую координату нашего мира, но уже без времени. В этом мире все, что имеет массу чертит свою «мировую линию».
Мир Минковского это не мир объектов перемещающихся во времени и пространстве, а жгут «мировых линий», которые нарастают каждую секунду на 300000 км. Мы воспринимаем мгновенный срез этих «мировых линий» как объекты, так как сами перемещаемся с тою же скоростью.
Теперь представьте себе, что «мировые линии» это не математический формализм, а реально существующие объекты. В момент «настоящего» мы не сомневаемся в их реальности. Но ведь секунду тому назад они тоже существовали. Представьте, к примеру, что они замерли в «прошлом» и продолжают реально существовать, но мы их воспринять не можем, так как мы уже уехали на 300000 км за секунду.
Представьте себе конус из вершины, которого по оси отложена мнимая четвертая координата времени, нарастающая каждую секунду на 300000 км.
Расширяющееся основание конуса назовем «проявляющимся процессом настоящего». Это основание наезжает на «непроявленное будущее».
В момент наезда «непроявленное будущее» делится на мировые линии и вакууум.
«Есть только миг между прошлым и будущим,
Именно он называется жизнь».
Продолжительность «проявляющегося процесса настоящего» это скорость перехода причины в следствие. По Козыреву это 72 км /cек.
Только этот слой «настоящего» одушевлен, т. е. имеет движение. Все, что мы измеряем, это измерения в « настоящем». Вся наша наука это исследование « настоящего». Как только «проявляющийся процесс настоящего» проехал по «будущему», «прошлое» увеличилось на 300000 км
за одну секунду и сразу замерло навсегда.
Все изложенное есть корявый пересказ трактовки идей Германа Минковского московским математиком Сазановым Анатолием Анатольевичем.
Минковский изложил это в 1908 году. Это назвали « математический формализм Минковского» и благополучно забыли. Сазанов поверил в реальность этого мира. По его мнению:
«В прошлом находятся уже сформировавшиеся, реализованные, проявившиеся части мировых линий».
«Рост мировых линий есть процесс, который мы воспринимаем как течение времени».
"Материальный объект есть мировая линия, но поскольку он воспринимается нами в каждый момент времени в виде точки, мы считаем его точечным объектом».
Сазанов считает, что Минковский для нас сделал примерно тоже, что и Коперник.
Главным недостатком этой идеологии является невозможность ее проверить. Мне кажется, что после открытия «темной массы» и «темной энергии» такая возможность появилась. Цель этого материала привлечь внимание умных людей, которые смогли бы это доказать
Во всяком случае, Рубаков В.А. в очень толковой статье "Темная материя и темная масса во Вселенной" такую возможность допускает. Он пишет:
"Другой путь объяснения расширения Вселенной состоит......с представлением о существовании дополнительных размерностей пространства, помимо тех трех измерений, которые мы воспринимаем в повседневном опыте". Эта статья сейчас на сайте "Темная материя" на Яндексе.
Моя интуиция сводится к тому, что:
« Прошлое» это «темная материя».
25% массы Вселенной.
«Проявляющийся процесс настоящего» это наш корпускулярный мир.
4%-5% массы Вселенной.
«Будущее» это «темная энергия».
70% массы Вселенной.
Все вместе, вслед за Сазановым, можно назвать частью «Абсолюта».
После Большого взрыва Вселенная стала расширяться, но не в трехмерном мире Евклида, а в четырехмерном мире Минковского. Она и расширяется до сих пор, но мировые линии не исчезают, а остаются, образуя "темную материю". Реален не наш " мир объектов", а мир "мировых линий".
"Мировые линии прошлого" возможно и толкают "проявляющийся процесс настоящего". Но более вероятно, что его тянет на себя «непроявленное будущее».
Как только «проявляющийся процесс настоящего» продифференцирует всю «темную энергию» будущего в «темную материю» прошлого, процесс расширения Вселенной закончится и начнется новое сжатие.
Все, в соответствии с идеями древних.
Если этот бред каким- нибудь боком кого -нибудь заинтересует, то ответьте, пожалуйста.
Для меня представление себя «мировой линией» оказалось очень продуктивной медитацией. Моя «мировая линия» вибрирует, смеется,
плачет от дурацких американских мелодрам со счастливым концом, меняет цвета и запахи, иногда поет со страшной фальшью. В общем, не скучает.
А когда я помру, эта "мировая линия" сначала замрет, а потом распадется. Но тот Дух,который ее оживлял, будет уже в другой реальности, где эту картинку можно будет обсудить со знающими людьми.
.Авруцкий. [email protected]

Ответить

Я уже давал здесь комментарий на эту тему, но он вместе со многими другими комментариями был модераторами удалён (хотелось бы знать, почему?). Поэтому придётся повториться:

Академик РАН А. А. Логунов и его коллеги - академик РАН С. С. Герштейн, проф. М. А. Мествиришвили и др. уже более 30 лет разрабатывают Релятивистскую (полевую) Теорию Гравитации. Это теория, которая должна быть принята на вооружение физиками взамен нелепой и давно уже отжившей ОТО Эйнштейна (хотя основные уравнения ОТО были написаны не Эйнштейном, а Давидом Гильбертом и Марселем Гроссманом).
Я не буду перечислять все нелепости ОТО - множество их перечислено в работах по РТГ вышеуказанных авторов, см. подборку этих работ по адресу:

www.sciteclibrary.ru/cgi-bin/yabb2/YaBB.pl?num=1276261137

Я хочу обратить внимание аудитории на статью: С. С. Герштейн, А. А. Логунов, М. А. Мествиришвили "Полевая теория гравитации и масса покоя частиц" (http://web.ihep.su/library/pubs/prep2005/ps/2005-28.pdf), где в аннотации говорится:
"В работе показано, что согласно полевой теории гравитации все свободные физические поля должны иметь ненулевую массу покоя"
Кроме того то, что никакие наблюдаемые частицы не могут иметь нулевую массу покоя, ясно из общефилософских соображений: нулевая масса покоя - это свойство идеальное, а реальные частицы не могут иметь идеальных свойств.

Экспериментом уже установлено, что нейтрино имеют ненулевую массу покоя. Для гравитона и фотона это ещё предстоит сделать.

Но тогда совершенно естественно предположить, что что тёмная материя - это, в первую очередь, НЕРЕЛЯТИВИСТСКИЕ нейтрино, гравитоны и фотоны.
Действительно, тёмная материя практически не взаимодействует с обычным веществом - релятивистские нейтрино тоже практически не взаимодействуют с обычным веществом, а нерелятивистские нейтрино и подавно взаимодействовать не будут. Взаимодействий с обычным веществом и друг с другом практически не будет и у нерелятивистских фотонов и гравитонов из-за невероятно малой массы покоя, а следовательно и энергии взаимодействия этих частиц.

Кроме того, известно, что тёмная материя состоит из нескольких компонент и составляет более 90% процентов вещества Вселенной. Естественно считать, что именно данные частицы и составляют этот процент из-за их чрезвычайной распространённости. К тому же, уже не нужно придумывать какую-то иную невероятную, сказочную материю для тёмного вещества. Всё это, по-моему, хорошо подтверждает данную гипотезу.

Ответить

СВЕТЛАЯ МАТЕРИЯ И ТЕМНАЯ ЭНЕРГИЯ
По современным представлениям ученого мира на основании экспериментов последнего десятилетия: Вселенная состоит из нормальной материи и темной энергии. Причем, количество темной энергии растет, а нормальной материи – убывает. Сейчас темная материя составляет 72 процента. При этом, Вселенная продолжает расширяться с ускорением.
Темная энергия в современной Вселенной дает наибольший вклад в полную плотность энергии. Но в прошлом это было далеко не так. Например, 8 миллиардов лет назад нормальная материя была в 8 раз более плотной, а плотность темной энергии была такой же (или почти такой же) как сейчас. Следовательно, соотношение между энергией покоя нормальной материи и темной энергией было в пользу первой: темная энергия составляла около 15%, а не 72% как сегодня. Из-за того, что в то время главную роль играла нормальная материя, расширение Вселенной происходило с замедлением. Еще раньше влияние темной энергии на расширение было и вовсе ничтожным.
Плотность нормальной материи со временем убывает, а плотность темной энергии – постоянна. Предполагается, что темной энергией является абсолютный вакуум. Отсутствие зависимости плотности энергии от положения в пространстве и во времени – это точные, а не приближенные свойства вакуума, плотность энергии вакуума – это мировая константа.
Плотность энергии вакуума равна 0,002 электронвольта. По мнению некоторых ученых это чрезвычайно мало, близко к нулю. Все вышесказанное – не мои личные выдумки, а результат научных экспериментов и исследований, опубликованный в открытой прессе. В частности, статья этого года - «Темная энергия во Вселенной» В.А. Рубакова.
На мой взгляд, энергия вакуума с плотностью 0,002 электронвольта при учете масштабов Вселенной – это величина не просто большая, а невообразимо огромная.
Да, плотность энергии действительно близка к нулю, но то, что она не равна ему – открытие величайшее, как открытие постоянства скорости света!
Вакуум по определению – абсолютная пустота. В абсолютной пустоте нет ничего… кроме пустого пространства, находящегося в четырех измерениях: длина, ширина, высота и время. Что же в пустоте может обладать энергией? Очевидно, что энергией обладает само пространство! Вселенная – сгусток энергии, преобразующейся в нормальную материю, а также в пространство и время. С начала Вселенной появились пространство и время. До её начала они не существовали. Я уточняю: появились наше пространство и наше время, обладающие конечными значениями энергии. Значит, энергия потенциально способна преобразовываться в другие пространства и другое время, где вакуум будет обладать иной плотностью энергии.
Вакуум – это энергия Вселенной, преобразованная в пространство и время. Светлая материя (то есть, нормальная материя) переходит в вакуумное состояние, увеличивая пространство и время. Сама наша Вселенная находится внутри (или снаружи, поскольку в данном случае нет и не может быть четкого определения понятий «внутри» и «снаружи», только «вне») Мироздания, в котором может быть бесконечное число форм существования пространств и времен (или того, что заменяет эти понятия).
Существуют в современной астрофизике ещё два понятия: «черная дыра» и «кротовая нора», суть которых, учитывая всё вышесказанное, можно попытаться представить следующим образом:
- «черная дыра» - место такого скопления энергии, обладающей гравитационными свойствами, где количество массы стремится к 100% по отношению к занимаемому, пространству,
- «кротовая нора» - скопление пространства и времени, не обладающее никакой массой (поскольку обладает антигравитационными свойствами – абсолютным отталкиванием всего от всего).
То есть, если «кротовые норы» существуют, то это места сверхуплотнения пространства (энергии) при полном отсутствии гравитации (массы).
В философском смысле: каждый из нас является сгустком энергии Вселенной, состоящим как из нормальной материи, так и из темной энергии пространства и времени. И потому мы смертны, что время, из которого мы состоим, конечно. Но потому мы и существуем в именно нашей Вселенной, что для других Вселенных необходимо обладать иными понятиями измерений. И всё-таки, поскольку наша Вселенная – лишь бесконечно малая часть и форма существования вечного Мироздания, обладающего бесчисленными формами своих измерений, то и мы, вместе с нашей Вселенной являемся частью Мироздания, а значит, в этом смысле… вечны.

Ответить

ДА БОЛЬШАЯ ПРОВЕДЕНА РАБОТА. видимое вещество во вселенной составляет 5 % 25 % темная материя, 70% темная энергия...и мы на основе все навсего 5 ничтожных процентов пытаемся обяснить законы вселенной! более мы не чего не знаем в этом мире. то что не знаем обьясняем 25% одного и 70% другого как удобно. мне представляется что нам желательно перед тем как вести речь о частицах, определить в каком пространстве-времени мы живем, как мне кажется финслерова геометрия пространства-времени наиболее удачно подходит к наблюдаемым сейчас нами явлениям.

Ответить

Уважаемый прфессор! Привожу Вам нижеследующие формулы на Ваше рассмотрение: E0=h*c/L0 энергия кванта пространства-времени ("темная энергия") m0=h/c*L0 масса кванта пространства-времени ("темная масса"), где С ~ 3*10e10 см/сек L0 ~ 10e-33 см T0=L0/C ~ 0,3*10e-43 сек.

Ответить

Будем исходить из того, что предположения изложенные сегодня в научной литературе о темной знергии истинны. Темная энергия равномерно распределена во Вселенной и имеет некоторую плотность. Она не взаимодействует с обычным барионным веществом и прявляет себя исключительно через антигравитацию по отношению к барионному веществу, что приводит к ускорению разбегания галактик.Эти данные наводят на мысль, что темная энергия и вообще энергия является неотъемлимым свойством простанства. Так спрашиваеся, куда же расширяется Вселенная-естественно в материальное пространство характеризуемое плотностью энергии. Поскольку Вселенная расширяется с ускорением то плотность энергии в межвселенском пространстве значительно ниже плотности темной энергии в нашей Вселенной, иначе в силу антигравитации процесс ускорения расширения Вселенной был бы другим. И вообще скорость расширения Вселенной зависит в том числе и от плотности энергии в межвселенском пространстве, что на сегодняшний день не учитывается.Будем называть пространство в котором находится множество Вселенных и межвселенское пространство-космическим пространством. В отличиии от темной энергии, энергию в межвселенском пространстве можно назвать белой энергией, хотя они имеют одинаковую природу.Таким образом, мы пришли к умозаключению, что плотность энергии космического пространства различна. Скорее всего она может принимать некоторые непрерывные значения и меняться во времени.Одним из важнейших свойств пространства является его сплошность.Гитотеза1-все космическое пространство-суть энергия.Человечество все глубже проникает в свойства материи. Уже добрались до кварков и глюонов. И что дальше? Всегда заманчиво выглядит идея первоматерии-то из чего возникло барионное вещество.Первоматерия должна не иметь внутренней структуры и не взаимодействовать с барионным веществом. Весьма заманчиво с этой точки зрения рассмотреть космическое пространство, обладающее плотностью энергии и не взаимодействующее с барионным веществом.Некоторые сомнения вызывает ее антигравитационные свойства по отношению к барионному веществу.Но это противоречие может быть устранено если предположить, что гравитация вызвана не структурой пространства, а его свойством,например кривизной или некой напря женностью, обусловленной сжатием или растяжением. Рождение барионного вещества и излучения приводит к частичному снятию возмущения пространства. Вероятно, так могло быть во время Большого взрыва, когда возникла кварк-глюонная смесь сопровождаемая излучением. Рождение квантовых частиц скорее всего связано с квантовой природой космического пространства. Квант пространства характеризуется энергией и степенью возмущения со знаком плюс или минус. Пусть плюс связан с появлением Вселенных подобно нашей. Тогда при минусе будут рождаться Вселенные из антивещества. Симметрия распределения вещества(вещество и антивещество)сохраняется лишь в масштабах космического пространства. Скорее всего при определенных условиях возможны обратные процессы-превращение барионного вещества в кванты прстранства. Может быть это происходит в черных дырах. Гипотеза 2-ответственнными за рождение барионного вещества и связанного с ним излучения являются кванты космического простанства, находящиеся в возмущенном состоянии. Возникает естественный вопрос- а чем обусловлена энергия пространства, но это уже другая физика.

Ответить

Здравствуйте!!! Меня интересует тема о тёмных материй! Много лет изучая я нашёл полный исчерпывающий ответ, подтвеждающий об существовании тёмных " МАТЕРИЙ " и вокруг нас!!! Мне есть желание ознакомит Вас лично с моими материалвми и обсудить!!!...

Ответить

Извините, сплошная фантазия. Прочитайте, пожалуйста.
Тёмная материя и тёмная энергия
Вся современная теоретическая физика и астрофизика ошибочны из-за фундаментальной ошибки А.Эйнштейна 1925 года - не туда при интегрировании по объёму электрона ввёл свой релятивистский корень при определении величины и физического смысла его внутренней энергии. В результате современная стандартная модель физики элементарных частиц не содержит ни одного верного положения. Кварки, глюоны, хромодинамика, дробные электрические заряды, бозоны Хиггса, антигравитация, сверхбыстрое расширение, т.е. инфляция не существуют. Более того и самое главное - никто не знает, что такое силовое физическое поле, вообще, и что такое гравитация, в частности, почему и как она возникает. Никто не понимает, что "Большой взрыв", действительно происходящий уже около 14 миллиардов лет в "нашей" наблюдаемой нами части одной единственной бесконечной в пространстве и времени материальной Вселенной, никогда не мог и не может происходить со всей Вселенной. Пространство и время - атрибуты, неотъемлемые свойства только материи. Во всей Вселенной нет даже маленького пузыря истинной пустоты! Всё бесконечное пространство Вселенной не заполнено единой бесструктурной мировой материальной средой - "физическим вакуумом", а образовано им. Поэтому каждый любым образом структурированный физический и астрофизический объект имеет границу раздела с вакуумом. Но уважаемые физики должны прежде всего понять, что любое силовое физическое поле - это определённым образом естественно или искусственно организованный поток материи "физического вакуума". В частности, простейшее из силовых физических полей гравитационное поле - сферически симметричный поток материи "физического вакуума" к центру сферы, где материя вакуума как будто исчезает, как вода в бассейне, быстро выкачиваемая из центра бассейна по тонкому шлангу, т.е. не искажая гравитационный сферический поток за пределами сферы. Именно поэтому антигравитация не существует, у электронов и позитронов нет шлангов, через которые можно было бы подавать материю вакуума в центр электронов и позитронов, чтобы она сферически разлеталась.
Электроны и позитроны, единственные истинно элементарные частицы, образующие массу покоя внутри себя, гравитационное поле вокруг себя, магнитное поле внутри и вокруг себя, а также электрическое двухмерное плоское поле, т.е. поток фотонов в плоскости, проходящей через центр симметрии частицы, но только за пределами своего радиуса, приобретают все свои свойства исключительно за счёт самого распространённого во всей Вселенной процесса - автоторсионного, т.е. самоускоряющегося двухосного или трёхосного собственного внутреннего вращения! При этом в электронах и позитронах возникает ещё и суммарная ось вращения, перпендикулярно которой как раз и излучается плоское электрическое поле потока фотонов. Оно становится сферически симметричным лишь у орбитальных электронов и позитронов, правда, при временах больших десяти в минус 12 секунды. Именно здесь и проявилась ошибка Эйнштейна, запретившая всем физикам и астрофизикам не только писать и говорить, но даже думать о внутреннем вращении электронов и позитронов. Кстати, из 273 одновременно вращающихся только по двум внутренним осям позитронов и электронов построены все плюс и минус пи-мезоны, образующие "мезонные шубы" нуклонов, по три плюс и по три минус пи-мезона в каждом нуклоне, а из 207 трёхосных позитронов и электронов состоят плюс и минус мюоны - единственные центральные частицы каждого протона, нейтрона, антипротона и антинейтрона. Просто в каждом нейтроне и антинейтроне в "пи-мезонной шубе" имеется один лишний двухосный электрон или позитрон со своим целочисленным спином, компенсирующий электрический заряд центрального мюона, но не изменяющий фермионный характер полуцелого спина любого нуклона! Кроме того трёхосны, т.е. фермионны, все атомные орбитальные электроны вещественной материи, атомные орбитальные позитроны вещественной антиматерии и выбитые из атомов все свободные электроны и позитроны.
Но наибольший ущерб и задержку в развитии науки человеческой цивилизации ошибка Эйнштейна нанесла астрофизике. Дело в том, что чёрные дыры со сферой Шварцшильда во Вселенной в принципе не существуют, как и антигравитация, а вся "тёмная материя" и "тёмная энергия" Вселенной непосредственно связаны с двухосным и трёхосным вращением. В центре каждой "живой" планеты и ядре Земли, каждой звезды и Солнца, каждой галактики и "Млечного пути", каждого скопления галактик и суперскопления галактик или метагалактик прежде всего образуется и самораскручивается соответствующего размера автоторсионная копия электрона или позитрона, формирующая затем и внутри себя и за своими пределами вещественное содержимое астрофизического объекта. Эту невещественную автоторсионную центральную часть любого астрофизического объекта я, по совету В.И. Полякова, предлагаю называть массоном. Дело в том, что при раскручивании массона его масса возрастает в пятой степени радиуса и во второй стапени частоты вращения, а внутренняя кинетическая энергия пропорциональна седьмой степени радиуса и четвёртой степени частоты. Естественно, резко возрастает и "материальная" плотность, т.е. количество материи "физического вакуума" в единице объёма массона. При этом в объёме электронной или позитронной копии резко возрастают вероятность и скорость образования самих микро электрон-позитронных пар. Поэтому в соответствии с принципом максимума конфигурационной энтропии Дмитриева-Больцмана начинается синтез протонов и нейтронов, обладающих абсолютным максимальным значением энтропии из всех сложных частиц, а затем и синтез атомов и молекул, т.е. вещественный синтез стабильных в возникающих условиях химических веществ. Поскольку сама центральная автоторсионная часть любого астрофизического объекта состоит только из материи "физического вакуума" она проявляет себя только гравитационно. Макрофотоны массоны излучать на могут, а вот макронейтрино, вращающиеся только по одной внутренней оси и обязательно "скользящие" вдоль неё, излучают. Именно они, обладающие только массой движения, инерциальной массой, встретившись и пересекаясь в космическом пространстве, образуют автоторсионные центры новых астрофических объектов. Люди должны научиться обнаруживать их - от них часто гибнут наши вертолёты и самолёты! Остаётся только заметить, что все внутренние свойства электронов и позитронов немного, но изменяются от изменения "материальной" плотности "физического вакуума".
Несколько сложнее обстоит дело с "тёмной энергией", хотя тоже всё очень просто. Во Вселенной есть ещё одна и только одна материальная вещественная градация - субмикромир! В нём радиус электронов и позитронов на 16 порядков меньше наших "родных" микроскопических, массовая плотность на 18 порядков больше, а скорость света на 9 порядков больше! Здесь существует две химии. Одна - как наша микроскопическая, но удельные связи на единицу длины на 8 порядков меньше. Именно она определяет удивительные свойства воды и наших "чувств". Вторая тоже имеет электрическое притяжение электронов к протонам атомов, но отталкивание для стационарности орбит вместо центробежного магнитное. Поэтому прочность, удельная энергия химических связей на единицу длины здесь настолько велика, что со стороны микромира, макромира и любой "астрофизики" их не только нельзя разрушить, на них нельзя даже просто повлиять. Они для нас "бессмертны", даже при Больших взрывах! Это и есть тот самый мир "тонких структур", хотя гравитационные возможности субмикромира достаточно велики. Но самое главное - субмикромир зависит только от себя самого и поэтому значительно более однородный и эту однородность, по-видимому, ничто не может изменить.
Любая часть астрофизической Вселенной после своего Большого взрыва, происходящего из-за слишком большого накопления своей вещественной части, будучи практически сферически симметричной, сначала разлетается, причём ускоренно, так как гравитационный поток материи вакуума субмикромира к центру взрывающейся астрофизической части всегда оказывается меньше внешнего гравитационного потока материи субмикромира за пределами расширяющегося астрофизического объекта. Дальше два разных сценария.
Если при Большом взрыве невещественный центральный массон сохранился, взорвавшийся объект, например галактика, возникнет и взорвётся снова, поскольку вновь накапливающаяся вещественная часть галактики когда-то получит большее гравитационное притяжение к своему центру, чем гравитационное "разбегание" за счёт субмикромира. Если же при Большом взрыве вращение центрального массона галактики прекратится, т.е. исчезнет его масса и выделится соответствующее количество энергии, чаще всего так и должно быть, этот астрофизический объект в этом месте не сохранится, да и случайно возникнуть сможет лишь очень нескоро.
Наконец, следует заметить, что материей или антиматерией может быть только вещественное содержимое астрофизических объектов. В большинстве случаев это определяется направлением вращения их центрального массона. В общей одной бесконечной трёхмерной системе координат это будет копия электрона или позитрона. Если смотреть на Землю с её северного полюса, то вращение Земли и её автоторсионного массона из материи вакуума, радиусом 3470 километров и массовой плотностью 4,6 тонны на кубический метр, совершающего один лишний оборот за 19,44 земных суток и тем самым постоянно подкручивающего Землю, не давая ей остановиться уже 4,5 миллиарда лет, совершается против хода часовой стрелки. Я принимаю это за положительное вращение. Поэтому считаю массон Земли позитроном. Это наш замечательный массон образовал всё вещественное на Земле - воду, кислород и азот атмосферы, всю органику, в том числе нефть и газ...

Ответить

все земные породы, но главное - удивительную жизнь!
ВОТ И ВСЁ!
Однако самое главное - люди должны создать бестопливные автоторсионные источники всех видов энергии и на их основе освоить вакуумный вещественный гиперсинтез, а также бестопливные автоторсионные инерциальные и реактивные двигатели, использующие только материю и энергию мировой материальной среды - "физического вакуума" для всех сфер человеческого жизнеобеспечения. Иначе наша цивилизация может погибнуть уже в конце 21 века!
Игорь Дмитриев.
Самара. 23.01.2011.

Ответить

Ребят, объясните, пожалуйста, следующее.
По-видимому, категория ДАВЛЕНИЕ (отрицательное давление) появилось здесь из известного термодинамического соотношения
dQ = pdV + dU. Или dU = dQ - pdV
Понятно, что dQ (недиффер-ал) - энергия, пересекающая границы системы (Вселенная), входящая или выходящая. pdV, корректнее, dA - работа системы,в данном случае против сил грав.притяжения. В предположении dQ = 0 действительно dU = -dA, т.е.U действительно убывает при положительной работе системы. Работа действительно положительна, т.к. импульс, направленный наружу системы передается (гравитационно) всей остальной массе ("стенка сосуда") в том же направлении. Действительно, возникает противоречие с экспериментом - с ускоренным разбеганием видимой массы (рост U при положительной A).
Тогда.
Видимо, неверно предположение о нулевом dQ, (нулевое dQ, видимо, означает постоянство "впрыснутой" еще при Большом Взрыве полной энергии Е, ее неизменность со временем).
Тогда,
надо искать dQ - источники "тепла". Т.е. - "впрыскивание" в Систему энергии. А еще и механизм ("геометрию"?) передачи впрыскиваемой энергии (так, чтобы увеличивалась кинетическая энергия разбегающегося вещества) поскольку у нас в качестве взаимодействия лишь гравитационное притяжение.
По-моему, так? Если рассуждать последовательно в рамках предложенных когда-то терминов.
Или я где-то ошибаюсь?
Может, поиск источника и механизма передачи Q менее экзотическое (и не ломающее все) предположение чем отрицательная энергия?
Хотелось бы услышать комментарии именно коллег-физиков...

Ответить

Be brain.
Тёмная материя - не что иное, как иллюзия, формируемая за счёт гравитационной поляризации квантового (физического) вакуума

Наличие и распределение тёмной материи и её суть до сих пор остаются предметом споров, хотя косвенных доказательств существования этой таинственной небарионной материи - пруд пруди. Главное её проявление - слишком быстрое вращение галактик, что говорит о большей их массе, нежели можно предположить, исходя только из наблюдаемого вещества.
Для объяснения такой аномалии учёные выдвинули две крупные гипотезы. Одна из них - существование той самой тёмной материи, что хотя и невидима, но гравитационно взаимодействует с обычным веществом, а вторая - нарушение закона всемирного тяготения на больших масштабах.
Теперь физик из европейского центра ядерных исследований (CERN) Драган Славков Хайдукович (Dragan Slavkov Hajdukovic) утверждает, что есть третье возможное объяснение, не требующее ни наличия тёмной материи, ни пересмотра закона тяготения.
По информации PhysOrg.com, Драган отталкивается от ранее выдвинутого в среде физиков предположения, что вещество и антивещество обладают «гравитационными зарядами разного знака» и при этом гравитационно отталкиваются друг от друга (но в то же время силами гравитации вещество притягивается к веществу, а антивещество притягивается к антивеществу).
Хотя антивещество учёные уже умеют получать, количество его слишком мало, считанные атомы, чтобы проверить действие на него сравнительно слабых сил гравитации и подтвердить либо опровергнуть гравитационное отталкивание антиматерии от материи обычной (сейчас в CERN пытаются этот вопрос прояснить).
Если эта точка зрения верна, то любопытная ситуация возникает с виртуальными частицами, перманентно рождающимися в вакууме. Как известно, рождаются они парами частица-античастица, что приводит к поляризации вакуума - появлению, говоря упрощённо, на исчезающе малое время квантовых полей.
Если частица и античастица, помимо прочего, несут ещё и разноимённый гравитационный заряд («+» у материи, «-» у антивещества), они формируют гравитационный диполь. Далее, как и в случае с электрическими или магнитными диполями на гравитационные диполи может влиять внешнее поле, в нашем случае - гравитационное поле от обычной барионной материи, то есть массивных звёзд и тяжёлых галактик.
Под их действием виртуальные гравитационные диполи начинают выравниваться, что приводит к усилению общего гравитационного поля с точки зрения удалённого наблюдателя. То есть, благодаря виртуальным частицам вакуума, существующим повсеместно, массивные объекты притягивают удалённые тела сильнее, чем следует из их реальной массы.
Это дополнительное усиление и заставляет звёзды и галактики двигаться несколько иначе, чем должно по классическим расчётам, и это создаёт кажущийся эффект присутствия дополнительной невидимой массы.
Драган посчитал предположительный эффект и получил цифры неплохо согласующиеся с наблюдениями. Но доказательством новой гипотезы это ещё не служит.
Любопытно, что ранее другие физики уже выдвигали версию с тёмной материей - гравитационными диполями. Но рассматривали эти самые диполи не как результат рождения в вакууме пар виртуальных частиц, а просто как «дипольные частицы неизвестной пока природы». В любом случае, чтобы выбрать из того или иного варианта, учёным придется провести немало наблюдений за далёкими космическими объектами.
Свои расчёты Славков Хайдукович представил в статье в Astrophys and Space Science.

Ответить

Очень интересная лекция и соответственные обсуждения.
Предлагаю свой взгляд на вопросы зарождения вселенной и как следствие вопросы о темной материи и энергии. Итак:
После Большого взрыва образовалось пространство с его 9-ю пространственными и одним временным измерениями. Сам взрыв произошел по причине вырвавшихся и вследствии этого разворачивающихся (до сих пор) трех, наблюдаемых нами пространственных измерений. 6 остальных измерений остались в скрученном состоянии. Они и определяет вид, состояние и все Мировые константы. При рождении вселенной в результате большого взрыва. появилось девять измерений. Затем три пространственных и время развернулись. На "теле" этих измерений стала и развиваться вселенная (зарождаться те объекты которые мы сейчас наблюдаем). Но с течением времени эти три измерения продолжают разворачиваться до бесконечности. И также на "теле " этих измерений продолжает расширяться и вселенная (как на резинке). А так как в первое время рождения вселенная была плотнее, то гравитация замедляла процесс расширения, А сегодня с увеличением расстояний между космическими объектами процесс разворачивания измерений (а следовательно расширение вселенной) ускоряется. С течением времени скорость будет еще больше расти. Вот вам и причина расширения вселенной. А темная материя. это виртуальные струны трех измерений. (по аналогии виртуальных частиц вакуума). Это сама структура вселенной, а вот наблюдаемая ее часть – это уже не виртуальные струны, а взаимодействующие друг с другом.

Ответить

Друзья мои, не ломайте зря копья. Если вы хотите узнать, что же все-таки это такое - Темная материя, Темная энергия и прочие прелести материального мира, прочтите мое недавно опубликованное эссе "Записки о Мироздании", в котором в краткой доказательной форме изложено, откуда и как это все появилось, и почему именно в таком количестве и качестве. Уверяю вас, весьма любопытный материал!
Пишите на [email protected]

Ответить

Объясните простому обывателю, если материя может преобразовываться в энергию и наооборот, то возможен ли такой механизм с темной энергией и материей? И если темная энергия заставляет вселенную расширяться с ускорением, то значит ли это, что все объекты во вселенной двигаются со всё возрастающей скоростью, а на сколько я (обычный человек) понимаю, то чем выше скорость объекта тем выше его масса, что произойдет со вселенной когда благодаря той же темной энергии скорость всех объектов достигнет скорости света (если это возможно). Сразу прошу прощения если понял что-то неправильно.

Ответить

На самом деле почти всё неизвестно. Заслуживает внимание реплика Игоря В.Д. На форуме http://forum.udmnet.ru/index.php?showtopic=43262&st=0#en try1082456
можно сделать ссылку на файл и скачать. Т.к. в комментах не уместится.

Ответить

Имеют ли право на жизнь другие взгляды на сущность "темной материи", эфир, параллельные миры, отличные от жестко принятых официальной наукой?
_ Вот пример для скачивания с форума:
Красное смещение Скорость гравитации Пятая сила - на форум.docx

Ответить

С 2005 года идёт дискуссия по мыслям академика В.А. Рубакова по природе темной материи и энергии, однако никто из участников не отметил, что энергия может скрывать истинные величины веса макромасс, по сути, скрывать проявление материи.
Причина скрытия весьма простая: Переносчики энергии сохраняется в веществе за счёт внеплановых взаимодействий с зарядами /гравитационными, магнитными, электростатическими/ конструктивно формирующими структуры вещества. При росте у вещества энергии, возрастает занятость его конструктивных зарядов подобными взаимодействиями. В результате такой занятости повышается вероятность пропусков во взаимодействиях с соответствующими переносчиками внешних и внутренних энергетических полей. Ведь базовые структуры всех видов переносчиков энергетических полей, образованы на фундаментах переносчиков конструктивных сил формирующих конкретные формы материи, поэтому они сохранили способность взаимодействовать с соответствующими конструктивными зарядами. Это идеология «Таблицы заведомо элементарных структур», о ней, как и о скрытии весовых, т.е. гравитационных параметров макромасс их энергией, т.е. даже об эффекте Ж. Рише участники дискуссии забывают. А, этот момент крайне важен для настоящей дискуссии, т.е. по её результатам должна быть проведена оценка: сколько реально из числа известных человечеству масс скрывают уже открытые, но малоизвестные эффекты скрытия веса у вещества их энергией, а сколько приходится на совершенно неизвестные нам формы существования материи, названные зачем-то темными? Этот момент академик В.А. Рубаков в статье, поставленной на обсуждение, почему не заострил, поэтому я вынужден напомнить о существовании эффекта Ж.Рише, обуславливающего уменьшения веса тел при их вращении, об существовании зависимости веса нейтронов от их скорости движения, о существовании зависимости веса конкретных масс газов от их температуры, о существовании зависимости веса воды от её температуры.
А ведь для звездных температур скрытие веса масс звёзд, в зависимости от их температур возможно в разы, так что игнорировать этот фактор при рассмотрении скрытых, т.е. темных масс во Вселенной никак нельзя. Считаю, что дискуссия в целом полезная, и её нужно продолжить с учетом данного фактора. В.Кишкинцев

Ответить

Если рассуждать с точки зрения теории суперструн, лично я считаю, что будущее именно за ней, то темная материя, энергия - это неизвестные и невидимые свойства развернутых трех и свернутых семи пространственных измерений конкретно в нашей вселенной. Почему-то никто не задается вопросом: а почему пространство искривляется: сжимается, растягивается.. На ультрамикроскопическом уровне геометрическая "ткань" пространства не гладкая и ровная, а представляет собой некую квантовую пену.. Можно представить сколько это может "весить", сколько энергии в скрытых измерениях..

Ответить

Зависимость кривой z=f(L)приводится в статье "Экранирование гравитационного поля веществом космоса" на форуме http://forum.lebedev.ru/viewforum.php?f=12 без привлечения "тёмной материи", "потусторонних" сил и загробного мира.

Ответить

По моему глубокому убеждению наша вселенная так устроено что его структура абсолютно все на виду, просто его надо очень внимательно разглядеть и реально осознать.
Я полагаю (вытекая из моей фундаментальной теории по физике: физическая теория пространства и его гравитации) что вся темная материя сосредоточено в нейтронах и их в высокоорганизованных обьединениях: в ядрах всех звездь и в кернах галактик,как в итоговых субстанциях процесса сжатия(процесс образования материи) нашего трехмерного, квантованного (кванти двух видов),пространства т.е. эфира.
А темная энергия (отталкивание, антигравитация и так далее как хотите назовите) это постепенное высокоорганизованное высвобождение("испарение") из нейтрона,через его поверхность квантов трехмерного пространства (обоих видов),но это не все,
и вот почему:
Кванти трехмерного пространства (обоих видов) не являются элементарными образованиями,а представляют собой клетки-ячейки пространство -времени,которые состоят из: 1) ядра(геометряльная трехмерная фигура,простая или сложная,отсюда и два вида квантов),2) оболочка (уплотнение фундаментальных кирпичиков нашего,трехмерного пространства, т.е. пузирков-пены пространство-времени,я их називаю кристалами,оссобой связкой к друг другу. об этом потом) и 3) сама кристалоплазма. более или менее уплотненная среда кристалов (дело в том что кристали трехмерного пространства, и не только трехмерного,не просто прижимаются друг другу,а зацеплени как звения цепи,по этому имеют возможность свободно проходит через себе подобных и если будет упорное внешнее давление и складыватся в друг друга,и чем выше давление и дольше оно продалжается,тем больше количество кристалов будет складыватся одно в другую).
ячейки пространства огромны,точнее очень и очень большие и во время сжатия пространства с перьво обьединяются кристалоплазми двух однородных (разнородные н е обьединяются) ячейк т.е. складиваются друг в друга по меру сили давления,а потом и фигуры
пристиковаются.фигуры тоже представляют собой раньше складированно-уплотненные кристали и таким образом созданные очень плотные и толстие линейнные(как трос) образования.
Т.е. во время сжатия трехмерного пространства, энергия прстрансва сохраняется в его фундаментальных структурах (в складированных кристалах) а потом когда настает очеред разнообразного вида разрушение матери это энергия высвобождается виде раскладование складированных кристалов (складированных кристалов на всех уровнях материи начиная с геометряльных устоев нашего мира и до сегодняшных дней) и восстановлением обьемов каждой клетки-ячейки пространства т.е. присходить расширение пространства и отсюда вытекающие разные эфекти: химические, физические и т.д.
все эл. частицы являються ж и в и м и процесами сжатия пространства (вес наш мир это вечно живой организм в действии, который никогда не угаснет) т.е. и протон и электрон-позитрон так сказать сборочние конвейеры материи и протон является главной эл. частицей гравитации,что не скажеж на нейтрон,нейтрон это склад уже готовой материи и через него оно начинает набирать о б р а т н о е высокоупорядоченное движение т.е. сжатие пространства меняется снова расширением и этот процесс происходит через нейтрон т. е. нейтрон есть главная эл. частица антигравитации и хранител темной энергии.
в моей физической теории нейтрон является единственным,фундаментальным энергоносителем будушего.если в спецяльном инструменте, в нейтронном аннигиляторе (адронно-нейтронный коллайдер) медленных нейтронов как то заставить (в круговых лазерно-отражательных комплексах,в двух противоположно двигающих нейтронных кругах) не испарятся, а сохранять всю свою массу тогда нейтрон уже не сможет спонтанно распадатся на протон электрон и антинейтрино,а разрушится во внутрь т.е. во внутрь освободит плотно зажатые пространственные кванты обоих видов (образуйться сверхмощная супербомба микромира) и если мы такие нейтроны столкнем друг с другом высвободится энергия которое будет равноценно со свободной магнитной энергией и при помощи высокотемпературных сверхпроводников (здесь их надо исползовавть как отражателей магнитной энергии) мы создадим настоящий двигатель будущего, которого можно исползовать на любом виде транспорта начиная с подводных лодок и закончивая космических кораблей дального полета.
Вся проблема в том что квантовая теория поля не говорнит того что я вам сейчас рассказал,для этой теории протон и нейтрон оба являются адронами, которые состаят из трех каварков и что нейтрон чуть тяжелее протона и все и более они друг от друга ничем не отличаются.
Но на практике это же совсем не так: протон сверхстабилная частица, а нейтрон нет.
нейтронный источник в ядерной бомбе вызивает цепную ядерную реакцию,ядерный взрив, (правда, здесь нужны и другие условия) но протонные источники на это не способны,
и так далее
т. е. протон и нейтрон оба адроны но абсолютно разного типа.
Нам всем нужно очень разумно и упорно трудится,чтобы “разоблачить”нейтрон и взять отнего все что нам полагаеться.
Фундаментальная энергия очень хитро спрятано в нейтроне и если очень и очень не постаратся нам успеха не видать!
вот очень кратко обо всем что я хотел вам сказать.
с уважением
Бидзина Миндорашвили Явление гравитации проявляется между массами материальных образований, обладающих дефицитами и избытками масс, что сопровождается движением их в пространстве.
В науке явление движения в сторону сближения материальных образований принято объяснять явлением тяготения. Движение материальных образований в противополож-ных направлениях принято объяснять явлением антигравитации, чего в природе не су-ществует.
Явление гравитации (взаимного тяготения) и определяет скорость движения материальных объектов в зависимости от их масс, расстояния между ними и разницы их дефектов масс.
Так что понятие антигравитации следует исключить из терминологии физики.

Ответить

Тёмная энергия-это центробежная энергия вращения всей вселенной.
Чем дальше от центра большого взрыва, тем центробежная сила больше, а
гравитация слабее. Мы, находясь, внутри вселенной, вращения не ощущаем.
А вселенная разлетается с положительным ускорением.

Замечательная лекция, спасибо. Интересно, может ли быть кандидатом на частицы Темной Материи гравитоны?
Свойства и количество их не известны, движутся они со скоростью света и как глюоны имеют самодействие, т.е. взаимодействуют друг с другом, т.е. притягиваются.
Вот и осталось их от Ранней Вселенной огромное количество! Если есть возражения, что частицы Темной Материи должны быть не релятивисткими, что бы "комковаться" около галлактик,
так и глюоны - частицы релятивиские, но они компактируются в нуклоны, да так, что их энергия составляет до 95% массы последних.

Ответить

вы знаете,если начинать с чего-то плясать,так это с анализа самой Вселенной с её возможностью к обороту её пространственного состояния. то,что она бесконечна понятно и то,что она бессмертна и не нуждается в прямой линии текущего времени,тоже понятно. но в тоже время существуют эволюционные локальные образования на разных уровня пространственных сред или полей измерений. всё движется.крутиться пульсирует и изменяется в преобразовании-одного к другому.основа чего- абсолютное движение к доминанту. вот так, всё это в сущности преобразующие формы движений в показателях. теперь вопрос,почему Вселенная не стоит колом в одном положении. я вам ничего нового не принёс,даже можно по улыбаться. что заложено в движение Вселенной,а потом можно и раскатывать всё,что хотите.элементарно просто. всё процессы и построения должны быть завязаны в единое взаимосвязанное целое,тогда они будут точные и прогнозируемые.

Ответить

хочется добавить,если кому интересно,что без понимания или осознания,самого оборота Вселенной,где для нас выделен природой её главный показатель -это движение из чего мы без споров выделим то-то и то-то, и определим необходимость её оборота,а значит возможности возникновения из движения форм. ну дальше,кого мы там желаем поставить в элементарную базовую составляющую и почему они липнут,как и все кругом друг другу. в отношении точности определение скорости распространения и определений расстояний-это вопрос к парности и взаимосвязи её двух сторон,а точнее,что мы туда закладываем в выполнении соотношений их между собой. потому что по определению скорости у вас отсутствует вторая сторона,я не имею, конечно, вольный физический мир преобразований, в котором мы живём и радуемся, благодаря земной нише, в относительно сбалансированной симметрии-энтропии.поэтому надо определить главное,а потом наводить порядок в этом винегрете теорий. да и вообще пора разделять электромагнитную волну на две независимые составляющие,а именно,как частицы нарушающих баланс асимметрии состояний.

Ответить

Сказки.
С начала глядя на свет придумывают расширение, потом его объясняют тем что возможно законы гравитации на таких масштабах меняются.
А может просто, не мудрить не делать 100 ложных выводов а подумать что свет с расстоянием изменяется, тогда и все проблемы решатся нет никакого ускоренного расширения и никакой тёмной энергии.

К тому же сама суть что нам говорят расширяется пространство, физики специально нас запутывают, т.к. пространство производная от размеров тел. Оно само не сущность и не может расширяться. они специально запутывают потому что не могут сказать что тела удаляются с ускорением, потому что всем сразу станет ясно что это сказки, поэтому завуалируют.

И даже по этой статье видна вся современная подгоночная физика, сами придумают сами подгонят результаты.

ещё пацаном читал аналогичные рассуждения и ничего нового. вы меня извините,что вы гадаете.как на кофейной гуще. вы однобоко ходите по кругу,где есть материальное тело и его гравитационный показатель-это в основе. пнули его ногой,он выпустил квант света,как в туалете,сколько он пролетел зависит от плотности среды или поля. мужики у вас нет взаимосвязи-чёткой, ясной, конкретной. есть движение,что вы под него подсовываете неважно. есть принципиально важная сторона в этом проявлении динамики Вселенной, показатели которой зависят от циклов эволюции самой Вселенной. возникновение базовых составляющих,синтезирующий рост в показателях и распад, заложен в самом цикле, привязанная универсальность,и это повторяется и в малом, и большом. почему Вселенная находиться в таком исполнении, она нам выделила этот главный показатель. что не понятно-в движении возникает все её выкрутасы с зависимыми и независимыми их положениями в пространственных асимметрией. вас легко понять,материальная точка-незыблемая подкинутая кем-то и ваше вращение вокруг неё. математика функционально связана в соотношениях парностью,зато стоячая земная приложенная физика- гуляй вася в одну сторону и свет исходящий от звёзд, и Солнца,который он рассматривает. поменяете привязку полетите,не поменяете, на железной телеге будете ездить дальше.шутка. что бы анализировать и сопоставлять в точности детали процесса,надо наверное разобраться в основе базовых положений Вселенной. заметьте,я здесь ни причём.шутка.

Ответить

Почему физики все время думают что существуют другие частици..да они могут существовать в рамках етой вселенной но есть и другая сила с другими законами..вернее понятия закона, время,материя и частиц там нету..там есть енергия она может создавать материю и время..как вы не можете сообразить что ето очень большой експеремент..мир создан но не факт что мы поймем создателя...

Ответить

и я мужик, и вы парень-классно,а главное, чтобы был результат,до тошноты понятный и главное не зависел ни от чьих мнений. вот он есть и работает, и во мне, и в вас,и везде в округе-в матушке Вселенной в ее эволюционной оборотной динамике.так, что это за результат-довольно, банально простой-это движение. то есть, это показатель различных решений в реакциях, выполняемых в соответствующих характеристическим составляющим в потоке. реакции-это энергия движения. а вот дальше думайте, на чем строиться функциональность,баланс и направленность реакции потоков. но но не это главное в предполагаемых сценариях,а то,что если в любой теории,что-то встало,как не зыблемая основа-точка опоры,то этого положения просто нету-так бред,а почему? потому что нет решения для результата. физика в обороте возвращений должна быть ясной и понятной даже мне- темному и не образованному мужику.шутка.

Ответить

Реликтовое излучение явно является источником энергии, поступающей в Вселенную
То есть в наблюдаемое пространство.
Вопрос у меня такой: во что превращается эта энергия?
Не в то вещество, которое мы наблюдаем?
И если нет, то почему?
Вопрос всем, но прежде всего уважаемому Рубакову.

Ответить

как мыслит, строит и прогнозирует,и на чем основывается, Уважаемый господин Рубаков,надеюсь всем понятна,классически отработанная школа подхода к подтверждению стандартной модели с ее вековыми ожиданиями и тупиками. хвала ему-он научный трудяга- пахарь. вопрос Ваш мутный и не понятный. если Вы имеете удовольствие разобраться в материи и энергии,или их эквивалентность,вы должны нам написать и тем самым привести нас в восторг,что такое энергия и откуда она вечно берется,в оборотной эволюционной динамике Вселенной. что ее порождает,а потом можно уже прийти к тем логическим выводам к проявляющейся корпускулярности. если вы сидите на волне-у вас один мир,ну и космология тоже,если на корпускуле-матерьяльности, там вообще путаница.реликтовое излучение,а вот излучение это или нет по базовой привязке,где отсутствует вторая сторона, в этом стоит разобраться. а сейчас просто манипуляция с заданными плотностями с их наполнениями-носителей- непонятно чего. поэтому у вас один выход разобраться с физикой движений-наконец-то. последнее-вы все равно не решите,я пишу вольно и с грамматическими ошибками.

Ответить

"Помимо обычного вещества во Вселенной имеются и реликтовые нейтрино - около 300 нейтрино всех типов в кубическом сантиметре. Их вклад в полную энергию (массу) во Вселенной невелик, поскольку массы нейтрино малы, и составляет заведомо не более 3%"

Что-то я не понимаю - массы нейтрино очень малы только в плане собственной массы (массы покоя), но они могут нести очень большую(относительно своей массы) энергию. Для типичных нейтрино происходящих из ядерных взаимодействий счет идет от десятков КэВ до единиц МэВ.
Если предположить что у реликтовых нейтрино образовавшихся в момент большого взрыва подобные энергии, то их энергия и может быть той самой потерянной ТЭ:
300 нейтрино на куб. см. это 300 млн. штук на куб.м. пространства в среднем
Если предположить среднюю массо-энергию (масса покоя частиц + переносимая энергия) в 100 КэВ, то это 30 ТэВ на куб.м., что даже на порядки выше полной плотности энергии во вселенной. Указанные 5 протонов на куб.м. определяемые в экспериментах как средняя плотность энергии вселенной это всего лишь ~ 5 ГэВ.
Т.е. для "потерянной" темной энергии достаточно чтобы нейтрино имели в среднем энергию всего около 15 эВ на 1 частицу.
Даже с учетом максимальных потерь их энергии от "космологического красного смещения" со времен БВ которое оценивается величиной порядка 3000, все равно ничего невероятного нет - тогда начальная средняя энергия нейтрино в момент БВ должна была быть порядка 45 кЭв - вполне обычный уровень для нейтрино.

P.S.
Кто бы еще внятно объяснил куда вообще исчезает энергия у "остывающих" нейтрино в процессе расширения вселенной и вызываемого этим красного смещения. Во всех описаниях которые я встречал в интернете этот момент "скромно" обходится. Вот мол увеличилась длина волны, т.е. снизилась частота(и следовательно и энергия частиц), причем без всякого взаимодействия за счет "растяжения" пространства - и все тут! Как будто космологи для себя закон сохранения энергии уже давно отменили.

Ответить

На основании аналогии между уравнением Шредингера и уравнением Навье- Стокса и значения плотности вакуума я вычислил свойства среды, образующих вакуум. При этом оказалось, что масса частиц вакуума комплексная, где действительная часть описывает темную материю, а мнимая часть темную энергию. При этом действительная часть это среднее. а квадрат мнимой части это дисперсия. Причем дисперсия определяет колеблющуюся часть массы-энергии. Но в результате вычислений получилось не совпадение с экспериментом. Масса темной материи равна массе темной энергии. Хотя согласно вычислениям астрономов масса темной энергии в три раза больше массы темной материи. Кто-то из нас не прав. Математику вычислений см. в прилагаемом файле
http://russika.ru/sa.php?s=1241

Ответить

человек … такое мировоззрение предполагает в основании отсутствие знания - в природе не существует пространства, времени - это только формализм и феноменология заложены в математике в развитии её предмета …

естественно, в природе не существует ни времени, ни пространства …

даже известная достоверно скорость света ничтожно мала в просторах нашей метагалактики - в фильме ВВС Сверхмассивные черные дыры (2000) упоминается о определённых уже более 125 миллиардов галактик - для нас, землян … человеков …

это самое главное в мировоззрении, это основание для развития своего мировоззрения...

Ответить

Написать комментарий

Физики любят красное словцо. В их среде с некоторых пор принято давать "ненаучные" названия вновь открытым сущностям. Взять хотя бы странный и очарованный кварки. Вот и темная энергия - не синоним темных сил, а термин, придуманный для обозначения некоторых необычных свойств нашей Вселенной.
Открытие темной энергии было сделано астрономическими методами и стало для большинства физиков полной неожиданностью. Темная энергия - пожалуй, главная загадка современного естествознания. Вполне вероятно, что ее разгадка станет важнейшим событием физики XXI века, сравнимым по масштабу с крупнейшими открытиями недалекого прошлого, такими как открытие феномена расширения Вселенной. Не исключено даже, что произойдет настолько радикальное развитие теории, что оно встанет в один ряд с созданием общей теории относительности, открытием кривизны пространства-времени и связи этой кривизны с гравитационными силами. Мы сейчас находимся в начале пути, и разговор о темной энергии - это возможность заглянуть в "лабораторию" физиков в то время, когда их работа идет полным ходом.

От меня, замечательная статья, написана простым и понятным языком, рекомендую ВСЕМ.

1 Немного истории
1.1 "Маловато будет"
То, что в нашей Вселенной "что-то не так", стало ясно космологам уже к началу 90-х годов. Чтобы пояснить, о чем идет речь, начнем с того, что напомним о расширении нашей Вселенной. Все галактики разбегаются друг от друга и наблюдателю в каждой из кажется, что именно в ней центр расширения; чем дальше галактика, тем быстрее она удаляется от центра расширения (рис. 1). Обнаружено это было наблюдениями с Земли в 20-ых годах XX века. Количественно темп расширения характеризуется параметром Хаббла. К началу 90-х годов значение параметра Хаббла в современной Вселенной было довольно хорошо измерено: темп расширения Вселенной сегодня таков, что галактики, удаленные от Земли на расстояние 1 миллиард световых лет, убегают от нас со скоростью 24 000 километров в секунду.

Рис. 1: Расширяющаяся Вселенная. Более далекие галактики удаляются от нас быстрее и выглядят более красными из-за эффекта Допплера. Измерения расстояний до удаленных галактик совместно с измерениями их скоростей позволяют определить значение параметра Хаббла, характеризующего темп расширения Вселенной.
Отметим, что параметр Хаббла зависит от времени; так в далеком прошлом Вселенная расширялась гораздо быстрее, чем сейчас, и, соответственно, параметр Хаббла был гораздо больше.

В современной теории гравитации - общей теории относительности - параметр Хаббла однозначно связан с двумя другими характеристиками Вселенной: во первых, с суммарной плотностью энергии всех форм материи, вакуума и т.д., во-вторых, с кривизной трехмерного пространства. Наше трехмерное пространство, вообще говоря, не обязано быть евклидовым; его геометрия может, например, быть аналогична геометрии сферы; сумма углов треугольника может не равняться 180 градусам. В таком случае "упругость" пространства с точки зрения расширения Вселенной играет ту же роль, что и плотность энергии. Итак, в рамках общей теории относительности измерение параметра Хаббла определяет значение суммы полной плотности энергии во Вселенной и вклада, связанного с возможной неевклидовостью трехмерного пространства.

К началу 90-х годов с неплохой точностью была оценена и плотность энергии "нормальной" материи в современной Вселенной."Нормальная" она в том смысле, что испытывает такие же гравитационные взаимодействия, что и обычное вещество. Так, для "нормальной" материи справедлив закон Ньютона. Дело, впрочем, осложнилось тем, что большая часть "нормальной" материи - это отнюдь не известное нам вещество (атомы и ионы), а так называемая темная материя. Темная материя, по-видимому, состоит из новых, не открытых пока в земных экспериментах элементарных частиц. В отличие от многих известных частиц они не несут электрического заряда, а потому не излучают свет; состоящая из них материя действительно темная. Сходство с обычным веществом состоит в том, что силы гравитационного притяжения заставляют темную материю собираться в сгустки - галактики и скопления галактик (рис. 2). Она и сама притягивает вещество и свет; именно по этому эффекту гравитационного притяжения она и была обнаружена. Более того, измерения гравитационных сил в скоплениях галактик позволили определить массу темной материи в этих скоплениях, а в конечном итоге в целом во Вселенной. Таким образом и была найдена полная плотность энергии "нормальной" материи (для нее справедлива знаменитая формула$E=mc^2$ ).

Рис. 2: Распределение массы в скоплении галактик. Черные пятна - галактики. Масса же сосредоточена в основном в темной материи, распределенной по скоплению более равномерно.

И что же оказалось? Выяснилось, что "нормальной" материи явно не хватает для объяснения измеренного темпа расширения Вселенной. Причем сильно:"недостача" составляла около 2/3 (по современным оценкам около 72%). Возможных объяснений этому факту было два: либо трехмерное пространство искривлено, и недостающий вклад в параметр Хаббла связан с его "упругостью", либо во Вселенной присутствует новая форма энергии, которую впоследствии и стали называть темной энергией.

1.2 Куда ни кинь...
С теоретической точки зрения обе эти возможности - и неевклидовость пространства, и темная энергия - выглядели крайне неправдоподобными. Если бы не упрямые факты, так же бы обстояло дело и сейчас.

Начнем с кривизны трехмерного пространства. В процессе расширения Вселенной пространство разглаживается, его кривизна уменьшается. Если кривизна отличается от нуля сейчас, то в прошлом она была больше, чем сегодня. Однако плотность энергии (массы) материи убывает при расширении Вселенной еще быстрее. Это означает, что в прошлом относительный вклад кривизны в параметр Хаббла был очень мал, а главным, с большим запасом, был вклад материи. Для того, чтобы сегодня расширение Вселенной на 2/3 обеспечивалось кривизной, необходимо "подогнать" значение радиуса кривизны пространства в прошлом с фантастической точностью - через 1 секунду после Большого взрыва он должен был быть равен одной миллиардной доле от тогдашнего размера наблюдаемой Вселенной, не больше и не меньше! Без такой подгонки кривизна сегодня была бы либо на много порядков больше, либо на много порядков меньше, чем необходимо для объяснения наблюдений.
Даже если отвлечься от гипотезы о том, что недостающий вклад в современный параметр Хаббла обеспечивается именно кривизной пространства, проблема кривизны все равно остается: в любом случае необходимо, чтобы кривизна была чрезвычайно мала на ранних стадиях, иначе она была бы слишком велика сегодня. Эта проблема была одним из главных соображений, приведших к представлению об инфляционной стадии эволюции Вселенной. Согласно инфляционной теории, предложенной А. Старобинским и независимо А. Гутом и сформировавшейся благодаря работам А. Линде, А. Албрехта и П. Стейнхардта, Вселенная на самом раннем этапе своей эволюции прошла через стадию чрезвычайно быстрого, экспоненциального расширения (раздувания, инфляции). По окончании этой стадии Вселенная разогрелась до очень высокой температуры, и наступила эпоха горячего Большого взрыва.

Хотя инфляционная стадия длилась, скорее всего, малую долю секунды, за это время Вселенная растянулась настолько, что ее размер стал гораздо больше размера той части, которую мы видим сегодня. Для нас важно, что в результате инфляционного растяжения пространства его радиус кривизны упал практически до нулевого значения. Таким образом, инфляционная теория приводит к предсказанию о том, что пространство современной Вселенной с высочайшей степенью точности евклидово. Это, конечно, идет вразрез с гипотезой о том, что Вселенная расширяется сегодня на 2/3 благодаря кривизне.

С темной энергией дело обстоит аналогичным образом, только еще хуже. Мы будем обсуждать различные гипотезы о природе темной энергии ниже, а здесь ограничимся следующим замечанием. Независимо от того, что представляет собой темная энергия, ее плотность может быть охарактеризована единственным параметром размерности энергии. Для соответствия наблюдательным данным значение этого параметра - энергетического масштаба темной энергии - должно быть примерно равно 0.002 электронвольт. В то же время, известные фундаментальные взаимодействия - сильное, слабое, электромагнитное и гравитационное - характеризуются своими энергетическими масштабами. Наименьший из них относится к сильным (ядерным) взаимодействиям и составляет около 200 миллионов электронвольт. Получается нестыковка в 100 миллиардов раз! Хуже всего, что этой нестыковке, и вообще чрезвычайно малой величине темной энергии, очень трудно найти объяснение; например, инфляционная теория, так хорошо справляющаяся с проблемой кривизны, в этом вопросе совершенно ни при чем.

Из-за трудностей с интерпретацией темной энергии более популярной в течение довольно долгого времени была та точка зрения, что за современный темп расширения Вселенной ответственна все же пространственная кривизна. Многие (хотя и далеко не все) физики никак не могли воспринять всерьез возможность того, что темная энергия действительно существует, и считали пространственную кривизну "меньшим из зол". Вопрос, как обычно, был решен экспериментом.

1.3 Вселенная расширяется с ускорением
Перелом наступил в 1998 -1999 годах, когда две группы из США, одна под руководством А. Райсса и Б. Шмидта, а другая -С. Перлмуттера, сообщили о результатах наблюдений удаленных сверхновых типа 1а. Из этих наблюдений следовало, что наша Вселенная расширяется с ускорением. Такое свойство вполне согласуется с представлением о темной энергии, в то время как неевклидовость пространства к ускоренному расширению не приводит. Тем самым был сделан однозначный выбор в пользу темной энергии, а гипотеза о неевклидовом трехмерном пространстве была отвергнута (мы еще ненадолго вернемся к ней).

Несколько слов о сверхновых типа 1а. Это - термоядерные взрывы, которыми заканчивается жизнь некоторых типов звезд. Детальное теоретическое описание этих взрывов до сих пор отсутствует, но на основании наблюдений ближних сверхновых были установлены эмпирические закономерности, позволяющие установить их абсолютную светимость, то есть определить энергию, которую они излучают в процессе довольно короткой вспышки. Иными словами, сверхновые типа 1а представляют собой "стандартные свечи": зная абсолютную светимость и измеряя видимую яркость (поток энергии, приходящий на Землю), можно определить расстояние до каждой из них - чем больше расстояние, тем меньше видимая яркость. Одновременно можно установить и скорость удаления от нас каждой из сверхновых (используя эффект Допплера). Сверхновые - очень яркие объекты, их видно на огромных расстояниях. Иначе говоря, удаленные сверхновые, которые мы наблюдаем сейчас, взорвались давным-давно, и поэтому скорость их убегания определялась темпом расширения Вселенной тогда, в далеком прошлом. Тем самым наблюдения сверхновых типа 1а позволяют опеределить темп расширения на сравнительно ранних этапах эволюции Вселенной (7 миллиардов лет назад и даже несколько раньше) и проследить зависимость этого темпа от времени. Именно это и дало возможность установить, что Вселенная расширяется с ускорением.

1.4 Пространство - евклидово
Окончательное доказательство того, что неевклидовость трехмерного пространства, если она и есть, не играет сколько-нибудь существенной роли в расширении Вселенной, было получено путем измерения свойств реликтового излучения. Реликтовое излучение, пронизывающее сегодня нашу Вселенную, было испущено на довольно ранней стадии космологической эволюции. Дело в том, что Вселенная в прошлом была гораздо более плотной и горячей, чем сейчас. В процессе расширения она стала более разреженной и остыла; современная температура реликтового излучения составляет 2.725 градусов Кельвина.

На ранних стадиях вещество в горячей Вселенной было в состоянии плазмы - протоны сами по себе, электроны сами по себе. Такая среда непрозрачна для электромагнитного излучения, фотоны все время рассеиваются, поглощаются, излучаются электронами. Когда Вселенная остыла примерно до 3000 градусов, электроны и протоны довольно быстро объединились в атомы водорода, и вещество стало прозрачным для фотонов (рис. 3). Эпоха перехода вещества из плазменного в газообразное состояние и является плохой последнего излучения реликтовых фотонов (точнее было бы говорить о последнем рассеянии, но для нас эта тонкость несущественна). В это время возраст Вселенной составлял 300 тысяч лет (современный возраст - 13,7 миллиардов лет). С тех пор фотоны распространяются по Вселенной свободно, их длина волны увеличивается изза растяжения пространства, и сегодня эти реликтовые фотоны представляют из себя радиоволны.

Рис. 3: При температуре около 3000 градусов вещество во Вселенной перешло из плазменного в газообразное состояние и стало прозрачным для фотонов. По горизонтальной оси отложено время. Желтым цветом схематически изображены фотоны.

В эпоху излучения реликтовых фотонов Вселенная не была в точности однородной. Имевшиеся тогда неоднородности были зародышами структур - первых звезд, галактик, скоплений галактик. В то время неоднородности плазмы, как обычно для плотных сред, представляли собой звуковые волны. Важно, что в ту эпоху во Вселенной имелся характерный масштаб расстояний, который проявляется сейчас в свойствах излученных тогда реликтовых фотонов. Звуковые волны с большой длиной и, соответственно, малым периодом, еще не успели развиться к эпохе излучения реликтовых фотонов, а волны с "правильной" длиной как раз успели попасть в фазу максимального сжатия. Эта "правильная" длина волны представляет собой "стандартную линейку" эпохи излучения реликтовых фотонов; ее размер надежно вычисляется в теории горячего Большого взрыва.

Неоднородность Вселенной эпохи последнего излучения реликтовых фотонов проявляется в том, что фотоны, излученные в разных местах, имеют немного разную температуру. Иными словами, температура фотонов зависит от направления на небесной сфере, с которого они к нам приходят. Эффект слабый: относительная разница температур в разных направлениях составляет около 1/100 000. Тем не менее, этот эффект был надежно измерен. Более того, на рубеже XX -XXI веков в экспериментах BOOMERANG и MAXIMA впервые был измерен угол, под которым видна обсуждавшаяся только что "стандартная линейка". Ясно, что этот угол зависит от геометрии пространства: если сумма углов треугольника превышает 180 градусов, то и этот угол больше. В результате было выяснено, что наше трехмерное пространство с хорошей степенью точности евклидово. Последующие измерения подтвердили этот вывод. С точки зрения расширения Вселенной существующие результаты означают, что кривизна пространства вносит пренебрежимо малый вклад (менее 1%) в параметр Хаббла. Темп расширения Вселенной на 70% обусловлен сегодня именно темной энергией.

2 Больше не знают о ней ничего
Какие же свойства темной энергии известны сегодня? Таких свойств немного, всего три. Но то, что известно, может по справедливости вызвать изумление.
Первое - это тот факт, что в отличие от "нормальной" материи темная энергия не скучивается, не собирается в объекты типа галактик или их скоплений. Насколько сейчас известно, темная энергия "разлита" по Вселенной равномерно. Это утверждение, как и любое, основанное на наблюдениях или экспериментах, справедливо с определенной точностью. Нельзя полностью исключить того, что где-то во Вселенной плотность темной энергии немного больше, а где-то немного меньше средней плотности, где-то темная энергия чуть-чуть более густая, а где-то чуть-чуть более разреженная. Однако из наблюдений следует, что такие отклонения от однородности, если они и есть, должны быть весьма малы по величине.

О втором свойстве мы уже говорили: темная энергия заставляет Вселенную расширяться с ускорением. Этим темная энергия тоже разительно отличается от нормальной материи. Для нормальной материи справедливо обычное представление о том, как "работают" гравитационные силы: частички вещества, образовавшиеся, скажем, в результате взрыва и разлетающиеся от центра, постепенно замедляют свой разлет из-за гравитационного притяжения к центру. Если бы не темная энергия, то так же обстояло бы дело и со Вселенной: скорость разбегания галактик уменьшалась бы с течением времени. Темная энергия приводит к обратному эффекту, галактики разбегаются все быстрее и быстрее.
Два описанных свойства говорят о том, что темная энергия в определенном смысле испытывает антигравитацию, для нее имеется гравитационное отталкивание вместо гравитационного притяжения. Из-за этого расширение Вселенной ускоряется, из-за этого же темная энергия распределена в пространстве равномерно. Области с повышенной плотностью нормальной материи за счет гравитационного притяжения собирают вещество из окружающего пространства, сами эти области сжимаются и образуют плотные сгустки; именно так сформировались первые звезды, а потом галактики и скопления галактик. Для антигравитирующей субстанции все наоборот: области с повышенной плотностью (если они есть) растягиваются из-за гравитационного отталкивания, неоднородности разглаживаются, и никаких сгустков не образуется.

Третье свойство темной энергии состоит в том, что ее плотность не зависит от времени. Тоже удивительно: Вселенная расширяется, объем растет, а плотность энергии остается постоянной. Кажется, что здесь есть противоречие с законом сохранения энергии. За последние 8 миллиардов лет Вселенная расширилась вдвое. Область пространства, которая тогда имела, скажем, размер 1 метр, сегодня имеет размер 2 метра, ее объем увеличился в 8 раз, во столько же раз увеличилась энергия в этом объеме. Несохранение энергии налицо. Разумеется, это относится именно к темной энергии: количество частиц нормальной материи в расширяющемся объеме не изменилось, их полная энергия покоя тоже, а плотность энергии покоя упала в 8 раз.

На самом деле рост энергии при расширении Вселенной не противоречит законам физики. Темная энергия устроена так, что расширяющееся пространство совершает над ней работу, что и приводит к увеличению энергии этой субстанции в расширяющемся объеме пространства. Правда, расширение пространства само обусловлено темной энергией, так что ситуация напоминает барона Мюнхгаузена, вытаскивающего себя за волосы из болота. И тем не менее противоречия нет: в космологическом контексте невозможно ввести понятие полной энергии, включающей в себя энергию самого гравитационного поля. Так что и закона сохранения энергии, запрещающего рост или убывание энергии какой-нибудь формы материи, тоже нет.[Заметим в скобках, что энергия газа реликтовых фотонов в расширяющемся объеме тоже не сохраняется. Количество фотонов в нем не меняется со временем, но длина волны увеличивается из-за растяжения пространства. Фотоны краснеют, энергия каждого из них убывает, уменьшается и суммарная энергия всех фотонов.]
Утверждение о постоянстве плотности темной энергии тоже основано на астрономических наблюдениях, а потому тоже справедливо с определенной точностью. Чтобы охарактеризовать эту точность, скажем, что за последние 8 милллиардов лет плотность темной энергии изменилась не более чем в 1,4 раза, так что энергия в расширяющемся объеме увеличилась в б -11 раз. Это мы сегодня можем сказать с уверенностью.

Отметим, что второе и третье свойство темной энергии - способность приводить к ускоренному расширению Вселенной и ее постоянство во времени (или, более общо, очень медленная зависимость от времени)- на самом деле тесно связаны между собой. Такая связь следует из уравнений общей теории относительности. В рамках этой теории ускоренное расширение Вселенной происходит именно тогда, когда плотность энергии в ней или совсем не меняется, или меняется весьма медленно. Таким образом, антигравитацпя темной энергии и ее сложные отношения с законом сохранения энергии
- две стороны одной медали.
Этим надежные сведения о темной энергии по-существу исчерпываются. Дальше начинается область гипотез. Прежде чем говорить о них, обсудим вкратце один общий вопрос.

3 Почему сейчас?
Если в современной Вселенной темная энергия дает наибольший вклад в полную плотность энергии, то в прошлом это было далеко не так. Скажем,8 миллиардов лет назад нормальная материя была в 8 раз более плотной, а плотность темной энергии была такой же (или почти такой же) как сейчас. Отсюда несложно заключить, что тогда соотношение между энергией покоя нормальной материи и темной энергией было в пользу первой: темная энергия составляла около 15%, а не 72% как сегодня. Из-за того, что в то время главную роль играла нормальная материя, расширение Вселенной происходило с замедлением. Еще раньше влияние темной энергии на расширение было совсем слабым.
Замечательно, что такая картина подтверждается данными по сверхновым типа 1а. Наиболее удаленные из них взорвались более 8 миллиардов лет назад, и измерения их скоростей показывают, что расширение Вселенной тогда действительно замедлялось. Результаты других космологических наблюдений также говорят о том, что на ранних этапах эволюции Вселенной темная энергия была несущественна. Об одной серии таких результатов стоит упомянуть. В период от 1 секунды до нескольких минут после Большого взрыва, когда температура во Вселенной менялась от 10 миллиардов до сотен миллионов градусов, в космической плазме активно шли термоядерные реакции. В результате образовался дейтерий, изотопы гелия и лития. В некоторых местах во Вселенной этот первичный состав вещества практически не изменился, и его удалось измерить.

С другой стороны, его можно надежно рассчитать, при этом результат, разумеется, зависит от темпа расширения Вселенной в ту далекую эпоху. Так вот, результаты расчета согласуются с наблюдениями, если считать, что темная энергия не играла тогда никакой роли. Точнее, вклад темной энергии (как и других новых, гипотетических форм энергии) в полную плотность энергии в период термоядерных реакций ограничен на уровне около 15%. Точность вроде бы не очень высока, но не надо забывать, что речь идет о первых секундах после Большого взрыва!
Итак, влияние темной энергии и вызванное им ускорение расширения Вселенной
- явления по космологическим меркам совсем недавние: ускорение началось "всего" 6,5 миллиардов лет назад. С другой стороны, поскольку плотность нормальной материи убывает со временем, а плотность темной энергии - нет, темная энергия вскоре (опятьтаки по космологическим меркам) будет полностью доминировать. Значит, современный этап космологической эволюции - это переходный период, когда темная энергия уже играет заметную роль, но расширение Вселенной определяется не только ей, но и нормальной материей. Является ли эта выделенность нашего времени случайным совпадением или за ней стоит какое-то глубокое свойство нашей Вселенной? Этот вопрос
-"почему сейчас?" - остается пока открытым.

4 Кандидаты

4.1 Энергия вакуума = космологическая постоянная

Если бы не было гравитации, абсолютное значение энергии не имело бы физического смысла. Во всех теориях, описывающих природу, за исключением теории гравитационных взаимодействий, смысл имеет лишь разность энергий тех или иных состояний. Так, говоря об энергии связи атома водорода, мы имеем в виду разность двух величин: суммарной энергии покоя свободных протона и электрона, с одной стороны, и энергии покоя атома с другой. Именно эта разность энергий выделяется (передается рожденному фотону), когда электрон и протон соединяются в атом. Точно так же под энергией покоя протона мы на самом деле понимаем разность энергий состояния, в котором имеется протон, и состояния без протона - вакуума. Если бы не гравитационное взаимодействие, говорить об энергии вакуума было бы бессмысленно, ее просто не с чем было бы сравнивать.

Дело обстоит совершенно иначе, если мы интересуемся именно гравитационными взаимодействиями. Энергия вакуума, как и любая другая энергия,"весит", гравитиру-ет. Вакуум - это состояние с наинизшей энергией (поэтому, кстати, энергию от него отобрать нельзя), однако эта энергия совершенно не обязана быть равной нулю; с теоретической точки зрения она может быть как положительной, так и отрицательной. Можно ли ее вычислить "из первых принципов"- большой вопрос. Но в любом случае энергия вакуума, если она положительна, имеет как раз те свойства, которыми должна обладать темная энергия. Действительно, вакуум везде одинаков (по крайней мере в видимой части Вселенной). Предположение об обратном привело бы к противоречиям, например, с наблюдениями реликтового излучения: в разных вакуумах свойства космической плазмы в эпоху последнего излучения фотонов были бы сильно разными, сильно различались бы и температуры излученных фотонов. Имелись бы и другие непреодолимые противоречия с наблюдениями. Итак, вакуум везде одинаков. Одинакова и его плотность энергии. Вакуум не может быть где-то более "густым", а где-то более "разреженным", иначе это был бы не вакуум. Стало быть, как и требуется для темной энергии, энергия вакуума распределена равномерно по Вселенной.

Далее, при сравнительно медленном расширении Вселенной (а именно так обстоит дело сейчас и обстояло в обозримом прошлом) вакуум остается одним и тем же. Свойства вакуума определяются физикой сверхмалых расстояний и времен, и на них медленное расширение Вселенной не отражается. Поэтому, опять-таки как и требуется, плотность энергии вакуума не зависит от времени. Как мы говорили выше, в общей теории относительности последнее свойство автоматически означает, что энергия вакуума приводит к ускоренному расширению Вселенной. Таким образом, вакуум - это в самом деле подходящий кандидат на роль носителя темной энергии.
Подчеркнем, что отсутствие зависимости плотности энергии от положения в пространстве и от времени - это точные, а не приближенные свойства вакуума, что отличает его от других кандидатов на роль темной энергии. Плотность энергии вакуума - это мировая константа (по крайней мере в той части Вселенной, которую мы наблюдаем). Надо сказать, что эту константу - космологическую постоянную, Л-член - вводил в свои уравнения еще Эйнштейн. Он, правда, не отождествлял ее с энергией вакуума, но это - вопрос терминологии, по крайней мере при современном понимании существа дела.
Позже Эйнштейн от своей идеи отказался - возможно, напрасно.
Почему же представление о темной энергии как энергии вакуума не удовлетворяет многих физиков? В первую очередь это связано с несуразно малым значением плотности энергии вакуума, которое необходимо для согласия теории и наблюдений.

В вакууме все время рождаются и умирают виртуальные частицы, в нем имеются конденсаты полей - в общем, вакуум скорее похож; на сложную среду, чем на абсолютную пустоту. Это не просто домыслы: особенности вакуума находят свое проявление в свойствах элементарных частиц и их взаимодействий и в конечном итоге определяются, хотя и косвенно, из многочисленных экспериментов. Энергия вакуума в принципе должна была бы "знать" о том, как он устроен, какова его структура и каковы значения характеризующих его параметров (например, конденсатов полей).
Теперь представим себе теоретика, который изучил физику элементарных частиц, но ничего не слышал о Вселенной. Попросим этого теоретика предсказать плотность энергии вакуума. Исходя из масштабов энергий, характерных для фундаментальных взаимодействий, и соответствующих масштабов длин, он сделает свою оценку - и ошибётся в невообразимое число раз. Мы уже говорили об этом: энергетический масштаб фундаментальных взаимодействий - по крайней мере 200 миллионов электронвольт, а требуемый из наблюдений масштаб, соответствующий энергии вакуума (если темная энергия - это энергия вакуума) - 0,002 электронвольта. Это несоответствие можно выразить и так: наш теоретик предсказал бы такую большую энергию вакуума и такой вызванный ей темп расширения Вселенной, что дома на соседней улице должны были бы разлетаться от нас со скоростями, близкими к скорости света!

Проблему энергии вакуума можно пояснить и несколько иначе. Да, в нашей Вселенной эта энергия очень близка к нулю. Представим теперь себе другую вселенную, где все так же, как у нас, только, скажем, массы элементарных частиц слегка отличаются от наших. Так вот, если это отличие составляет всего одну миллиардную долю, то энергия вакуума в этой другой вселенной будет в триллионы раз больше нашей (по абсолютной величине). Спрашивается, как же в нашей Вселенной произошла такая тонкая подстройка?

Проблема энергии вакуума (ее еще называют проблемой космологической постоянной) ставила в тупик физиков-теоретиков задолго до открытия темной энергии. Так, в 20-х -30-х годах прошлого века эта проблема волновала В. Паули*), который в 1933 году писал:"Эта энергия [вакуума; тогда использовали термин "энергия нулевой точки", "Nullpunktsenergie"] должна быть ненаблюдаемой в принципе, поскольку она не излучается, не поглощается, не рассеивается... и поскольку, как очевидно из опыта, она не создает гравитационного поля". Почему так происходит? Одна из возможностей состоит в том, что энергия пустого пространства каким-то образом все же изменяется со временем и, в конце концов, становится близкой к нулю. Конкретные теоретические модели, иллюстрирующие эту возможность, построить чрезвычайно трудно, но можно; еще труднее вписать их в космологический контекст. И уж совсем непонятно, как на этом пути получить объяснение того, что энергия вакуума не настолько близка к нулю, чтобы быть несущественной для космологии, а наоборот, что она принимает требуемое значение. Сделать этого до сих пор никому не удалось.

Если темная энергия - это энергия вакуума, то попытаться понять, почему она имеет столь малую величину, можно, следуя совсем другой логике. Представим себе, что Вселенная чрезвычайно велика, что она во много раз больше, чем наблюдаемая нами часть. Допустим далее, что в разных, весьма обширных частях Вселенной могут реализовываться самые разные вакуумные состояния с самой разной плотностью энергии. Такая возможность, к слову, теоретически не исключена; более того, именно так, судя по всему, обстоит дело в теории суперструн, особенно если Вселенная проходила инфляционную стадию. Области Вселенной, где плотность энергии вакуума слишком велика по абсолютной величине, выглядят совершенно непохоже на нашу область: там, где энергия вакуума велика и положительна, пространство расширяется настолько быстро, что звезды и галактики просто не успевают образоваться; в областях с большой отрицательной энергией вакуума расширение пространства быстро сменяется сжатием, и эти области коллапсируют задолго до образования звезд. В обоих случаях космологическая эволюция несовместима с существованием наблюдателей, подобных нам. И наоборот, мы могли появиться только там, где плотность энергии вакуума очень близка к нулю - мы там и появились. Здесь напрашивается аналогия с другим, вполне очевидным фактом: мы существуем на планете Земля, более или менее подходящей для жизни, а не в произвольном месте во Вселенной, где условий для жизни нет вовсе.

Такой, как говорят, антропный взгляд на проблему энергии вакуума высказывался более 20 лет назад в работах А. Линде и С. Вайнберга. Сейчас он популярен среди заметной части физиков-теоретиков. Другая часть воспринимает его как способ уйти от вопроса о том, какие физические причины на самом деле обуславливают столь малую наблюдаемую энергию вакуума, и не является ли природа темной энергии совсем другой. Наиболее взвешенный подход, наверное, состоит в том, чтобы не исключать антропного объяснения как возможного конечного ответа, но попытаться все же найти альтернативное решение проблем энергии вакуума и темной энергии.

4.2 Легкие поля
Альтернативой вакууму как носителю темной энергии может служить какое-то новое поле,"разлитое" во Вселенной. В этом варианте энергия нового поля и является темной энергией. Новым это поле должно быть потому, что присутствие всюду во Вселенной известных полей (например, электромагнитного) слишком сильно влияло бы на поведение вещества и приводило бы к эффектам, которые давно были бы обнаружены. Кроме того, известные поля таковы, что их энергия не обладает перечисленными выше свойствами темной энергии.
Гипотетическое новое поле должно характеризоваться энергетическим масштабом 0,002 электронвольт. Хотя это очень малый масштаб с точки зрения известных взаимодействий, он не выглядит совершенно неправдоподобным. Действительно, мы уже знаем, что масштабы разных взаимодействий сильно различаются между собой. Так, упоминавшийся масштаб сильных взаимодействий (200 миллионов электронвольт) в 1019 раз меньше масштаба гравитационных сил. Такое гигантское различие, конечно, само по себе требует объяснения, но это отдельный вопрос. В любом случае, существование в природе разных энергетических масштабов - это факт, и введение нового, малого масштаба непреодолимым препятствием не выглядит.
Новое поле, вообще говоря, изменяется в процессе эволюции Вселенной. Изменяется и его плотность энергии. Чтобы это изменение было не слишком быстрым, кванты нового поля - новые частицы - должны иметь чрезвычайно малую массу; говорят, что это поле должно быть легким.
Наконец, новое поле - это новая сила (так же, как гравитационное поле соответствует гравитационным, а электромагнитное - электрическим и магнитным силам). Легкое поле с чрезвычайно малой массой - сила с большим радиусом действия, подобная гравитации.
Чтобы не было противоречия с экспериментами по проверке общей теории относительности, взаимодействие этого поля с обычным веществом должно быть очень слабым, слабее гравитационного.

Все эти свойства не выглядят для теоретика привлекательными, но с ними можно смириться. Важно, что гипотеза о новом поле хотя бы в принципе допускает экспериментальную проверку. Во-первых, в результате более точных измерений темпа расширения Вселенной на современном этапе и в прошлом может выясниться, что плотность темной энергии меняется с течением времени. Это однозначно отметет гипотезу о вакуумной природе темной энергии и наоборот, послужит указанием на существование во Вселенной нового легкого поля. Во-вторых, в перспективе можно надеяться обнаружить неоднородность распределения темной энергии в пространстве. Это стало бы окончательным доказательством того, что темная энергия - это энергия нового поля, а не что-нибудь еще.

С другой стороны, сегодня не видно способов зарегистрировать новое легкое поле в лабораторных экспериментах, на ускорителях и т.д. Причина - чрезвычайно слабое взаимодействие этого поля с веществом. Такой пессимизм, впрочем, может носить временный характер: мы слишком мало знаем о новом поле, чтобы полностью исключить возможность его прямого экспериментального изучения в будущем. Никогда не говори: "Никогда".

Физики обсуждают разные типы гипотетических легких полей, энергия которых могла бы выступать в качестве темной энергии. В наиболее простом с теоретической точки зрения варианте плотность энергии нового поля убывает со временем. Для поля такого типа употребляют термин "квинтэссенция"(иногда используют и термин "космон"). Не исключена, однако, и обратная возможность, когда плотность энергии растет со временем; поле такого типа называют "фантомом". Фантом был бы весьма экзотическим полем; ничего подобного до сих пор в природе не встречалось. Различие между квинетэссенцией и фантомом, как мы обсудим ниже, важно с точки зрения удаленного будущего Вселенной.

4.3 Новая гравитация

Наконец, еще одно возможное объяснение темной энергии состоит в том, что никакой темной энергии на самом деле нет. Темную энергию приходится привлекать для объяснения особенностей расширения Вселенной в том случае, если космологическая эволюция описывается общей теорией относительности. Если же эта теория неприменима на современных космологических масштабах длин и времен, то и в темной энергии нет необходимости.

Разумеется, при таком взгляде на темную энергию нельзя не учитывать тот факт, что общая теория относительности хорошо проверена на меньших масштабах расстояний. Поэтому нужно создать новую теорию гравитации, которая переходила бы в общую теорию относительности на этих расстояниях, но иначе описывала бы эволюцию Вселенной на сравнительно поздних, близких к нашей стадиях (но не на стадии термоядерных реакций в первые секунды после Большого взрыва). Это - трудная задача, особенно если учесть требование самосогласованности, внутренней непротиворечивости теории. Тем не менее, такие попытки делаются, и некоторые из них выглядят довольно перспективными.

Одна из возможностей состоит в том, чтобы перестать считать ньютоновскую постоянную всемирного тяготения постоянной величиной, разрешить ей меняться в пространстве и во времени, подчиняясь определенным уравнениям. К сожалению, наиболее красивые версии теории, реализующие эту возможность, отвергнуты экспериментами по проверке общей теории относительности. Если же за красотой не гнаться, то модели, объясняющие ускоренное расширение Вселенной и согласующиеся со всем, что известно про гравитацию, построить на этом пути можно. Такие модели, как правило, предсказывают отклонения от общей теории относительности, которые хотя и малы, но в перспективе экспериментально обнаружимы.

Отметим еще идею о том, что наше пространство может иметь больше трех измерений, при этом дополнительные измерения на обычных расстояниях ничем себя не проявляют. В то же время, на космологических расстояниях в миллиарды световых лет силовые линии гравитационного поля могут "расползаться" в дополнительные измерения, отчего гравитация не будет больше описываться обычным законом Ньютона. Может измениться и закон расширения Вселенной. Вполне удовлетворительной теории, объясняющей таким образом ускоренное расширение Вселенной, до сих пор не построено; в предложенных к настоящему времени моделях эта идея реализована лишь отчасти. Замечательно, тем не менее, что эти модели приводят к своим предсказаниям для эксперимента. Среди них - возможность изменения гравитационного закона Ньютона на малых расстояниях; малые, но обнаружимые поправки к общей теории относительности в Солнечной системе и т.д.

Итак, открытые недавно особенности расширения Вселенной поставили новый вопрос: обязаны ли они энергии вакуума, энергии нового легкого поля или новой гравитации на сверхбольших расстояниях? Теоретическое изучение этих возможностей в самом разгаре, а ответ, как обычно в физике, в конечном итоге должны дать новые эксперименты.

5 Темная энергия и будущее Вселенной

С открытием темной энергии сильно изменились представления о том, каким может быть отдаленное будущее нашей Вселенной. До этого открытия вопрос о будущем однозначно связывался с вопросом о кривизне трехмерного пространства. Если бы, как многие раньше считали, кривизна пространства на 2/3 определяла современный темп расширения Вселенной, а темная энергия отсутствовала, то Вселенная расширялась бы неограниченно, постепенно замедляясь. Теперь же понятно, что будущее определяется свойствами темной энергии.

Поскольку мы эти свойства знаем сейчас плохо, предсказать будущее мы пока не можем. Можно только рассмотреть разные варианты. Про то, что происходит в теориях с новой гравитацией, сказать трудно, но другие сценарии есть возможность обсудить уже сейчас. Если темная энергия постоянна во времени, как в случае энергии вакуума, то Вселенная будет всегда испытывать ускоренное расширение. Большинство галактик в конце концов удалится от нашей на громадное расстояние, и наша Галактика вместе с немногими соседями окажется островком в пустоте. Если темная энергия - квинтэссенция, то в далеком будущем ускоренное расширение может прекратиться и даже смениться сжатием. В последнем случае Вселенная вернется в состояние с горячей и плотной материей, произойдет "Большой взрыв наоборот", назад во времени.

Еще более драматическая судьба ожидает Вселенную, если темная энергия - фантом, причем такой, что его плотность энергии возрастает неограниченно. Расширение Вселенной будет все более и более быстрым, оно настолько ускорится, что галактики будут вырваны из скоплений, звезды из галактик, планеты из Солнечной системы. Дело дойдет до того, что электроны оторвутся от атомов, а атомные ядра разделятся на протоны и нейтроны. Произойдет, как говорят, большой разрыв.

Такой сценарий, однако, представляется не очень вероятным. Скорее всего, плотность энергии фантома будет оставаться ограниченной. Но и тогда Вселенную может ожидать необычное будущее. Дело в том, что во многих теориях фантомное поведение - рост плотности энергии со временем - сопровождается неустойчивостями фантомного поля. В таком случае фантомное поле во Вселенной будет становиться сильно неоднородным, плотность его энергии в разных частях Вселенной будет разной, какие-то части будут быстро расширяться, а какие-то, возможно, испытают коллапс. Судьба нашей Галактики будет зависеть от того, в какую область она попадет.

Все это, впрочем, относится к будущему, отдаленному даже по космологическим меркам. В ближайшие 20 миллиардов лет Вселенная будет оставаться почти такой же, как сейчас. У нас есть время для того, чтобы разобраться в свойствах темной энергии и тем самым более определенно предсказать будущее - а может быть, и повлиять на него.

Академик РАН, Рубаков В.А.