10 ведущих теорий на тему темной энергии

9 474 просмотра
Об авторе

Человечество аккумулировало огромное количество информации о нашей Вселенной и о том, как она работает. Мы гордимся тем, что являемся самым умным видом на Земле, а также, на текущий момент, и во всей Вселенной. Однако информация, которую мы собрали о структуре нашей Вселенной, получена на основе 4%, которые мы можем наблюдать, измерить и проанализировать — обычного вещества. Оставшиеся 96% — это «темные» субстанции. Темные они потому, что мы ничего о них не знаем (и потому что физикам не хватает фантазии, когда дело доходит до наименований).

Из этих 96% порядка 68% — это темная энергия. Это самая большая компонента Вселенной, и к тому же самая загадочная. Тысячи ученых по всему миру работают над расшифровкой этой загадочной энергии, которая определяет структуру нашей Вселенной на самых больших масштабах.

Без темной энергии наша Вселенная просто схлопнулась бы — под действием собственной гравитации, медленно сжалась бы в точку. Так что, хотя мы и не знаем, что это за энергия, нам стоит сказать ей спасибо. Перед вами десять лучших теорий на тему темной энергии.

Свойство пространства

Эта теория вышла из теории гравитации Эйнштейна, точнее из того факта, что «пустое пространство» может иметь собственную энергию — так называемую космологическую постоянную. Эйнштейн также считал, что пространство может появиться из ниоткуда, и чем больше пространства появляется, тем больше, соответственно, энергии может быть в нем заключено.

Это могло бы объяснить быстрое расширение Вселенной, которое мы наблюдаем. Такая Вселенная могла бы расширяться бесконечно долго, пока каждый объект не окажется так далеко от любого другого объекта, что мир погрузится в полную тьму и холод.

Теория всего

Многие астрономы считают, что поиск темной энергии — бесполезное занятие. Вместо этого они ратуют за неуловимую «теорию всего», которая сама по себе разрешила бы проблему темной энергии.

Эта теория должна объяснить поведение всех объектов во Вселенной — от очень больших до очень маленьких. Пока что наши теории о том, как работает Вселенная, делятся на крупномасштабные теории (вроде теории гравитации) и мелкие теории (вроде квантовой механики).

Хотя решение проблемы темной энергии таким образом логически обосновано, нахождение этой теории оказалось невозможным даже для самых ярких умов в физике. Нормальные законы физики будто «ломаются», достигая квантового уровня. Поиск продолжается в любом случае.

Новая фундаментальная сила

Все фундаментальные взаимодействия или силы, которые мы знаем (гравитация, электромагнетизм, слабое и сильное взаимодействие), работают в разных диапазонах. Некоторые влияют только на объекты атомарных размеров, другие же определяют движение планет и формирование галактик.

Эта теория темной энергии утверждает, что существует фундаментальное взаимодействие, которого мы пока не нашли и которое действует на гигантских масштабах, которые можно наблюдать только после достижения Вселенной определенных размеров. Оно работает в противовес гравитации и растягивает объекты прочь друг от друга.

Ученые полагают, что поскольку эта сила действует на таких больших масштабах, мы пока не сталкивались с ней в повседневной жизни и на измерения, проводимые на Земле, она тоже не влияет. Никто не знает, временная или постоянная эта сила. В зависимости от ответа на этот вопрос, Вселенная будет лишь расширяться вечно и станет холодной, либо расширяться и сжиматься периодически время от времени.

Теория гравитации Эйнштейна ошибочна

Попробуйте сказать одному из умнейших физиков, которые когда-либо жили на земле, что его (по общему признанию) самая знаменитая теория неверна… ну да, это сложно представить. Теория гравитации Эйнштейна утверждает, что всякое тело во Вселенной притягивается к любому другому телу, и сила притяжения зависит исключительно от масс объектов и расстояния между их центрами.

И все же некоторые физики считают, что эта теория может быть ошибочна, и разрабатывают новые теории гравитации, которые могли бы объяснить темную энергию. В этих теориях они оборачивают влияние гравитации на крупных масштабах так, что каждый объект отталкивает любой другой.

Хотя эти теории не могут похвастать серьезной экспериментальной поддержкой (а модель гравитации Эйнштейна проверялась многократно), они объясняют, почему Вселенная расширяется. Согласно этим новым моделям гравитации, наша Вселенная снова достигнет состояния холодной тьмы после быстрого расширения.

Замедление времени

Если вы когда-нибудь смотрели фильм «Интерстеллар», вы точно слышали об эффекте замедления времени. Это явление происходит, когда объекты движутся близко к скорости света: время замедляется.

Та же идея представлена в парадоксе близнецов, когда один близнец отправляется на космический корабль, который движется на скорости света, а его брат остается на Земле. Когда они снова встречаются после нескольких лет разделения, близнец на Земле оказывается значительно старше своего брата-космонавта.

Недавно Эдвард Кипреос, профессор Университета Джорджии, в статье представил мнение, что только движущийся объект сам по себе подвергается замедлению времени. (Обычно человек-наблюдатель быстро движущегося объекта также испытывает эти эффекты).

Из этого следует, что в прошлом время должно было двигаться быстрее. Это устраняет необходимость иметь отталкивающую силу или вещество, поскольку кажущееся расширение Вселенной будет простым просчетом расстояний, которые были затронуты замедлением времени.

Если эта теория верна, она не только вступит в противоречие с другой известной теорией Эйнштейна (специальной теорией относительности), но и будет означать, что наша Вселенная статична. Она никогда не расширяется и не сжимается.

Экзотическая новая частица

Эта теория на тему частиц и полей витает в воздухе уже столетия. Мы знаем, что электрон создает электрическое поле, а также, совсем недавно, гравитационное поле стали ассоциировать с «гравитоном» — «частицей-переносчиком силы» гравитации. Физики частиц и теоретики нормально относятся к мысли, что энергия отдельного поля должна переноситься частицами, а не самим полем.

Эту концепцию можно применить на темную энергию, и тогда темная материя (на которую приходятся остальные 27% Вселенной) будет ее частицей-переносчиком силы. Поскольку некоторые частицы ненаблюдаемы в принципе (тот же гравитон), эта идея вполне имеет право на жизнь. Только вот доказательств, говорящих в ее пользу, крайне мало. У нас просто нет способа измерить хоть какое-нибудь свойство, связанное с темной энергией или темной материей.

Теории f(R)

Теории f(R) — это модели нынешней кривизны Вселенной (где кривизна обозначается как R). В 2007 году ученые из Университета Чикаго показали, что при определенном значении R может быть создана модель Вселенной, в которой не требуется темная энергия для объяснения расширения Вселенной.

Этот тип Вселенной сглаживает себя таким образом, что его общая кривизна сводится к минимуму, создавая сверхгравитационно-подобную силу, которая может либо притягивать, либо отталкивать объекты в зависимости от поставленных условий.

Теоретики Университета Чикаго согласны в том, что для выполнения этой теории дополнительная сила должна исчезать там, где сила гравитации относительно сильна (например, в масштабах планет и галактик), и проявляться только в самых больших масштабах. Группа астрономов из Пекинского университета начала проводить измерения кластеров, чтобы убедиться, что теория f(R) может быть правильным описанием нашей Вселенной.

Множественные вселенные и антропный принцип

Один из грандиознейших провалов современной физики состоит в прогнозе действительной величины темной энергии. Квантовая теория предсказывает очень малое число, но физики рассчитывают число в 10120 раз больше.

Вот здесь-то в игру вступает антропный принцип. Он состоит в том, что фундаментальные константы физики и химии (такие как скорость света, гравитационная постоянная и т. п.) «подходят» для поддержания жизни в отдельно взятой Вселенной, но могут иметь иные значения в других вселенных. В бесконечном множестве параллельных вселенных, кажется вполне вероятным, что может появиться и наша вселенная, с заданными значениями темной энергии, подходящей для формирования жизни.

Виртуальные частицы

Квантовая механика очень странная. Она позволяет всяким штукам появляться из ниоткуда и уходить в никуда, разрушая все идеи, которые нам закладывали в голову в старших классах. «Материя не может быть создана или уничтожена», учили нас. Она должна лишь переходить из одного состояния в другое.

Эта теория берет за основу идею виртуальных частиц — мелких частичек материи, которые появляются и исчезают. Это постоянное появление и исчезновение частиц высвобождает энергию, потому что материя преобразуется в энергию, когда эти частицы исчезают.

Физики считают, что именно так пространство само по себе может набрать достаточно непрерывной энергии, чтобы создать «отрицательное давление», которое вызывает расширение Вселенной. Если эта теория верна, энергетическое пространство, получаемое от этих виртуальных частиц, может быть таинственной темной энергией, и наша Вселенная будет продолжать расширяться до тех пор, пока этот процесс протекает.

Квинтэссенция

Количество теорий в этом списке показывает, насколько мы далеки от полного понимания нашей Вселенной. Каждая теория вносит свой вклад в будущее развитие нашего мира, и понять, какая из них верна, пока не представляется возможным.

Расшифровка темной энергии может открыть двери в совершенно новый раздел физики, либо кардинально поменять уже существующие. Поэтому многие физики и астрономы пытаются разгадать это большое, загадочное, «темное вещество», которое управляет эволюцией нашей Вселенной.

Последняя теория темной энергии в нашем списке будет и самой странной. Вселенная, в которой преобладает «квинтэссенция», будет полна «энергетической жидкости». Другие физики называют эту энергию «фантомной энергией».

Идея заключается в том, что эта квинтэссенция меняется со временем, а ее плотность энергии увеличивается. Судьба такой Вселенной закончится Большим Разрывом, когда Вселенная буквально взорвется, поскольку сами атомы не смогут противостоять силе, которая их растаскивает и разрывает на части.

Уничтожено будет абсолютно все.

10 ведущих теорий на тему темной энергии

Приложение
Hi-News.ru

Новости высоких технологий в приложении для iOS и Android.

12 комментариев

  1. pathetic

    Вспомнилось про "самый умный вид на Земле":

    — Ну хорошо! Если дельфины такие умные, как вы говорите, то почему они не построили свою цивилизацию?

    — О какой цивилизации вы говорите? Дельфины живут в прекрасном для себя мире. У них практически нет естественных врагов, кроме, как раз, людей. Океан занимает 2/3 площади всего земного шара. Вдоволь еды. Что им еще делать, кроме как есть, играть и жить в своё удовольствие? Что вы хотите увидеть в качестве их цивилизации? Многоквартирные дома или офисы? Бордели? Золотые рудники? Банки с их кредитами и ипотекой? Фондовые рынки? Автомобили и нефтяные скважины? Армию, суды, может тюрьмы, со сторожевыми вышками и колючей проволокой? Или, по–вашему, они должны строить религиозные храмы? Может быть их отличие от нас в том и состоит, что им хватает ума не заниматься всей этой ерундой.
    (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  2. ElkTheSenior

    "Может быть их отличие от нас в том и состоит, что им хватает ума не заниматься всей этой ерундой."

    Им физиология не позволяет, вот они никакой "чепухи" и не создают. Быть может дельфины фантазируют об этом, но реализовать на практике не могут.

    Очевиден тот факт, что мы, физиологически, - не можем, не творить.

  3. Baksov

    Спасибо за статью. Кратко и ёмко рассказали про все теории. Мне больше всего нравится идея статичной Вселенной . Она никогда не расширяется и не сжимается. Добавлю, что вероятно ещё и вращается, как вращаются все объекты в нашей Вселенной. Значит, где-то есть центр Вселенной.
    Если существуют виртуальные частицы, рождающиеся из вакуума, почему бы и виртуальной энергии, рождающей частицы. Вполне возможно, что где-то в космосе постоянно происходит рождение материи из энергии вакуума, или в каких-нибудь других процессах.

    • ElkTheSenior

      Солидарен... Я бы сказал, что статичен сам "фундамент" (или поле, как угодно), производящее псевдо-динамику (живую материю, подразумевая любую наблюдаемую нами материю, основанную на виртуальных частицах, производимых, в результате осцилляции того самого "поля").

    • provokator

      Беск онечность не может быть статична по факту и не может иметь центра (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

    • macss

      Ха! За что благодарить? За словесный понос?
      Ну? и где-же "баааашой взрыв" глупости?
      Ведь за все время наблюдений ни одно светило не покинуло "Млечный Путь".
      Ни одна сверхдальняя звезда, не канула в безвестность. Уж ежели хотите узнать про Вселенную, то это здесь; http://german43.livejournal.com

  4. IronFenyx

    Мне нравятся два варианта, первый - расширение самого пространства. На малых расстояниях оно так малО, что гравитация его превосходит, поэтому вселенная имеет стакую волокнистую структуру - расширение идет везде, но близкие галактики удерживаются вблизи друг друга за счет гравитации, а далекие - уже улетают.
    И вариант кривизны. В общем, звучит странно, я всегда привык думать, что вселенная это типа шарика. Внутри у него изотропное пространство, т.е. геометрически одинаковое во всех направлениях. Как я понимаю идею о кривизне пространства, она означает, что внутри этого "шарика" сетка координат имеет не вид клеточек с углами в 90*, а как-то деформирована, за счет этого все эффекты. Я в топологии вообще ничего не смыслю, поэтому могу только верить на слово. Но у этой теории есть плюс - она не требует нахождения каких-то мифических частиц и полей. Я думаю, что все частицы и взаимодействия, которые можно было найти - уже нашли. Особенно если учесть что этих частиц более 1/4 от всего вещества во вселенной. А поле, которое они производят должно содержать 2/3 энергии вселенной. Мне кажется, если бы это были реальные материя и энергия, их бы не могли не заметить за всё это время. Версия со свойствами самого пространства более перспективна, т.к. мы о нем и так ничего не знаем. Что оно? Что это за ткань, на которой всё происходит? Как оно может изменяться?.. Ведь никто до сих пор не может сказать что значит "поле" (магнитное, электрическое..). Говорят просто область пространства с такими вот свойствами, что в нем происходит то-то и то-то. Я склонен считать, что "пространство" это некая более фундаментальная материя, в которой происходят изменения - вся известная нам материя это виртуальные чатсицы. А сама материя пространства тоже может расширяться, сжиматься, искривляться, еще как-то изменяться. Вот его изменения и проявляются как темная энергия и материя..

    • ElkTheSenior

      "никто до сих пор не может сказать что значит поле"

      Сказать могут. Подтвердить нет... Это некий фантомный эффект (сродни истинному наблюдателю) не поддающийся освидетельствованию... Примерно, то-же самое, как если бы мы заставили в лабораторных условиях вибрировать гладь воды, до такой степени, что если сбросить на такую поверхность каплю воды, то она бы отскочила от поверхности, выровневшись над ней. Со стороны псевдо-наблюдателя, который находился бы в той самой капле, это выглядело бы как свободное падение, хотя на самом деле, он никуда не падает. Осциллирует, или коллапсипует само поле (вернее, нечто безмерное/истинное), создавая эффект пространственности, а с тем и центр зарождения виртуальной материи, или псевдо-наблюдателей подчиняющихся ложной гравитации, относительно центра, скорее всего, сферического. Как по мне, то у "большого взрыва" (центра пространственной концентрации) нет начала и конца, так-как это не временный процесс, а вечный цикл.

  5. nim_cch

    Так а физиков же больше нет, одни математики остались.

  6. OlSh

    А вот вам ещё одна вполне научно обоснованная теория, тольно не кидайтесь помидорами, всётаки мы почти что научное сообщество, так вот всё дело в законах квантовой механики, как мы все знаем если пронаблюдать за одним фотоном пролетающим через две щели одновременно, который как всем известно ведёт себя как волна, то мгновенно он перестаёт быть волной и начинает вести себя как частица, интерференция деградирует и мы видим на экране след от частицы, это известно всем, но самое интересное в том что это нам только кажется, фотон всё ещё продолжает вести себя как волна и проецировать интерференционную решётку только мы этого уже никогда не увидим потому что став наблюдателем мы вовлекаемся в состояние супер позиции то есть мир разделился на две части в одной мы наблюдаем одну часть фотона как частицу, а в другой части вообще непонятно что творится, это примерно так же как если бы мы сейчас решили выбрать кто пойдет за клинским, умный или красивый на основании того в какую створку пролетит фотон то мир бы раздвоился и в одном отправился бы в магаз красивый, а в другом мире туда пошёл бы умный и они даже не догадывались бы что сработало сразу два варианта, то есть у них собственно и выбора то не было никакого но дело не в этом дело в том что это всё была наука, а сейчас я поведаю вам чисто своё предположение, так как мы живём в одной всего лишь вселенной то она должна вселять в себя и все остальные миры, это почти как на жёстком диске при быстртом форматировании стёр название и установил сверху новую винду, повторяю почти, только остальные миры закодированы таким кодом от которого в нашем мире не существует декодера и поэтому мы не можем с ними контачить или даже как то осознавать их и только можем предположить что это какая то материя причём неприменно тёмная , ну и если учесть что миры делятся и порождаются быстрее чем микробы в любой прогрессии то вот и вселенную раздувает как на дрожжах, ну вот как то так не совсем научно но можно и дотянуть.

  7. OlSh

    недавно пресс центр ЦЕРН ну это где коллайдер сделали публичное заявление, они просили прощение у всех что случайно уничтожили примерно пять параллельных вселенных извинялся что у обитателей пашей вселенной могла в это время легко кружиться голова, но самое важное это, можно считать что нам всё таки повезло потому что в этих параллельных вселенных тамашние параллельные учёные тоже проводили на параллельных коллайдерах такие же параллельные экспиременты и они имели шанс высокой вероятности опередить нас и уже наша вселенная растворилась бы в небытии времени. Представте только мы тут в танчики фигачимся а они там нашу вселенную на кон поставили.

  8. Nezateilivyi

    За что Вы благодарите? Полный бред! Это даже статьёй нельзя назвать.
    Характерные опечатки выдают в авторе полного профана. Часть перечисленного вовсе не являются теориями или ни как не объясняют поставленный вопрос. Как то: "антропный принцип" и "ошибочность теории Эйнштейна". Первое притянуто за уши ,а второе не теория а брюзжание.
    "Новая фундаментальная сила" и "Новая экзотическая частица" это одно и тоже.
    "Теорию всего" можно вычеркнуть из списка, поскольку это просто обобщение. Коню понятно, что все другие теории претендуют быть ,как минимум частью её.
    "Свойство пространства" тоже в мусор! Космологическая постоянная это не теория. Это математическая константа сама по себе ничего не объясняющая. На сколько я понял, в этом пункте имеется ввиду современная "Инфляционная модель Вселенной" с критики которой этот опус начинается.
    "Виртуальные частицы" - просто бред собачий!
    Остаётся три: "Замедление времени", "Теории f(R)" ,"Квинтэссенция". Но ( особенно последнее ) толком понять о чём это трудно. Какие-то общие фразы. Подозреваю , что первое и второе тоже одно и тоже.

Новый комментарий

Для отправки комментария вы должны авторизоваться или зарегистрироваться.