html текст
All interests
  • All interests
  • Design
  • Food
  • Gadgets
  • Humor
  • News
  • Photo
  • Travel
  • Video
Click to see the next recommended page
Like it
Don't like
Add to Favorites

Очень кривая Вселенная

Карта реликтового излучения на небе, сделанная в 
эксперименте WMAP. Это фотоны, родившиеся в конце 
горячей стадии Большого взрыва

ИЛЛЮСТРАЦИЯ: WMAP SCIENCE TEAM/NASA
Нобелевскими лауреатами должны стать Алексей Старобинский и Андрей Линде

17 марта по информационным агентствам мира прошло сообщение, после которого новостной поток взорвался заголовками: «Открыты гравитационные волны». Американские исследователи, работающие в проекте BICEP2, определили параметры так называемых первичных волн, оставшихся после рождения Вселенной 13,7 миллиарда лет назад. Таким образом, они подтвердили инфляционную теорию, двое из трех основоположников которой — российские ученые

Вквартире академика Алексея Старобинского в Москве звонит телефон. Старобинский берет трубку, и мне слышно, что там говорят: «Алексей Александрович, поздравляю с будущей Нобелевской премией!» «Нужно подождать, пока проверят и получат данные эксперимента “Планк”», — отвечает он.

Про то, что у инфляционной теории мало конкурентов в физике, известно. Но так было не всегда. Старобинский был первым, заявив о ней в 1979 году. Потом, в 1981-м, американец Алан Гут ввел в научный язык термин «космологическая инфляция», а в 1982-м тогда еще московский физик Андрей Линде предложил свою модель новой теории. Этих трех людей и считают основателями современного взгляда на то, как рождалась Вселенная. Все трое продолжают работать, каждый год выдают что-то еще более интересное и по космологии, и по квантовой гравитации, что, как сейчас понятно, почти одно и то же.

Сам же этот современный взгляд такой: сначала Вселенная была очень маленькая, но не точка, и пустая. То есть вакуум — в ней не было частиц, но была некая субстанция с громадной энергией. Эта энергия почти мгновенно со страшным ускорением расширила Вселенную до размеров примерно с бактерию (если говорить о той части, которая сейчас занимает пространство в 13,7 миллиарда световых лет и которую мы видим). Потом энергия стала распадаться, то есть переходить в частицы и античастицы: в электроны, позитроны, протоны, частицы темной материи. Все это разогрелось до плазменного состояния, а потом постепенно остывало и разлеталось уже по инерции. Потом частицы сложились в атомы, появились звезды, галактики, планеты.

Но в науке все же необходимо получить экспериментальное подтверждение теории. И американцы его получили. Они обнару­жили след тех событий, которые произошли, когда Вселенная раздувалась ускоренно: гравитационные волны. Отсюда и разговоры о Нобелевской премии.

А нас пока интересует рождение Вселенной.

— Алексей Александрович, что обнаружили на радиотелескопе BICEP2?

— Получили подтверждение того, что было предсказано в моей работе 1979 года, — что на стадии инфляции возникают гравитационные волны именно с таким спектром. Я тогда слово «инфляция» не употреблял — использовал другие термины. Слово впервые появилось в работе Гута 1981 года.

— Как это увидели?

— Смотрят с помощью радиотелескопа на Южном полюсе. На тех длинах волн, которые нам нужны, мешает наблюдать водяной пар в атмосфере, поэтому чем холоднее, тем лучше.

— А что именно смотрят?

— Как выглядит реликтовое излучение. Давайте я все по порядку расскажу. Нас окружает реликтовое электромагнитное излучение — тот свет, те фотоны, которые разлетелись в конце горячей стадии Большого взрыва. Температура излучения — 2, 725 градуса Кельвина. Но она чуть-чуть разная по разным направлениям. Речь идет о разнице в десятки микрокельвинов.

— Это ведь давно известно?

— Да, около двадцати лет. Следующий факт, который мы знаем уже около десяти лет: поляризация этого излучения. У фотонов есть электрическое и магнитное поле. Электрическое может быть направлено куда угодно. Но оказалось, что есть очень маленькая часть фотонов, которая отклоняется от случайного распределения.

Давайте я вам покажу, как это выглядит на карте неба, которую составил WMAP, американский спутник. Видите, карта похожа на географическую? Где континенты, желтым, там температура фотонов выше, а где моря, синим, — ниже. Но, в отличие от земной карты, здесь в каждой точке не только цвет, но и скрытая информация, стрелка — направление поля. Не очень даже понятно, как это на карте нарисовать, поэтому просто математически пишут. В общем, у каждой точки не только число, но и стрелка.

— И что это значит?

— Это значит, что Вселенная у нас не однородная — в ней есть возмущения метрики.

— Метрика — это что? Гравитационное поле?

— Ну, давайте так: не строго однородное и изотропное гравитационное поле. Ведь что мы видим на карте? Это запись того, что происходило на горячей стадии Большого взрыва, когда температура этих фотонов была в 1100 раз больше. Именно тогда возмущения метрики записались на этих фотонах, а мы сейчас, через 13,7 миллиарда лет, можем это увидеть. Гравитационное поле вызывает отклонение лучей света, фотонов, изменяет их, это и есть «запись» возмущений поля. Вот как вы записываете звук на диктофоне, а потом можете прослушать… Что замечательно — что вот эта картинка в точности показывает, что тогда во Вселенной гравитационных возмущений было ровно столько, сколько нужно, чтобы образовалось столько галактик, звезд и планет, сколько есть сейчас.

— А если бы не было тогда никаких возмущений, что было бы?

— Ответ такой: для образования всей видимой структуры — звезд, галактик — тогда, в ранней Вселенной, должны были быть возмущения гравитационного поля.

— То есть если бы их не было, все было бы равномерно заполнено веществом?

— Конечно. Ничего бы не было, и нас с вами тоже. Но гравитационные возмущения были, и галактики образовались.

— Но вы говорите, что это уже давно известно, тогда почему только сейчас, после наблюдения гравитационных волн, стали говорить, что ваша теория подтвердилась?

— У излучения обнаружили еще один тип поляризации, отклонения — магнитную составляющую. Ее могут генерировать только первичные гравитационные волны. В альтернативных теориях ее не должно быть.

— Что это такое? Первичные гравитационные волны?

— В общей теории относительности Эйнштейна предсказано всего три типа возмущений гравитационного поля. Первые два связаны с тем, больше или меньше материи в каком-то месте и какая у нее скорость. А гравитационные волны возникают даже тогда, когда материи нет вообще — в пустоте.

— То есть это как бы истинные возмущения?

— Правильнее сказать, что это собственные возмущения гравитационного поля. Их сейчас и обнаружили. Это колоссальная работа. Если вы посмотрите графики в статье, которую сделала команда этого телескопа, вы увидите там черточки. И в одном месте их избыток. Вот те четыре лишние черточки — итог их огромной работы. Если бы гравитационных волн не было, не было бы и их.

Но есть и драматизм. В комментариях к открытию вы можете прочитать, что они искали иголку в стоге сена, а нашли железный лом. Почему? Потому что у нас есть некое число в теории, r — эр малое, — и год назад команда другого эксперимента, эксперимента «Планк», сказала, что оно должно быть по крайней мере в два, а скорее всего, даже в четыре раза меньше, чем сейчас оказалось. Они свое число r обнародовали, но данные по поляризации почему-то держат в секрете. Я думаю, у них возникли какие-то проблемы с очисткой результатов от других излучений. А нам нужно независимое подтверждение, поэтому я и говорю об открытии с осторожностью.

— И что все это означает? Как теперь выглядит рождение Вселенной?

— Само существование гравитационных волн  подтверждает идею инфляции — ускоренного расширения Вселенной в далеком прошлом — в целом. В самом начале вся Вселенная была сверхплотная и со сверхбольшой кривизной пространства.

— Очень сильно кривая Вселенная…

— В первой моей работе 1979 года это все уже было. Потом Вселенная расширялась, ее кривизна быстро падала, и сейчас она практически плоская. Но от того времени, когда было не так, к нам и дошли первичные гравитационные волны. Второе важнейшее следствие открытия: мало того что это гравитационные волны, это еще и квантовые гравитационные волны! Все наши расчеты построены на этом.

— Это означает, что есть гравитоны? Как фотоны переносят свет, так и гравитоны — гравитацию?

— Да, да. Много рассуждали о том, нужно ли квантовать гравитацию, нет… Ответ: да, нужно. Теперь третье: исследователи ждали, что гравитоны найдут, но думали, что их больше всего будет в миллиметровых волнах. А на сверхбольших масштабах никаких гравитационных волн не должно было быть. В старой космологии — без первичной инфляционной стадии… Так вот, практически единственный способ сделать так, чтобы гравитационные волны были на тех колоссальных масштабах, где их обнаружили, — а это примерно 10 в 26-й степени сантиметра (в тысячу раз больше диаметра Галактики. — «РР»), — устроить инфляцию. Это и было обнаружено в моей работе 1979 года. Инфляционная стадия нужна была как раз для того, чтобы иметь много гравитонов не только на таких коротких волнах, как миллиметровые, где измерить невозможно, а и на таких колоссальных.

— А почему они такими гигантскими стали?

— Происходило сильное расширение Вселенной, а кривизна пространства оставалась одной и той же.

— То есть они как бы растянулись. Понятно. И теперь все? Уже совсем все ясно с тем, как Вселенная развивалась?

— Нет. У нас есть очень простые модели, которые предсказывают все. Но если то, что открыли, действительно существует, все несколько сложнее. К этой картине ближе всего та модель, которую Андрей Линде ввел в 1983 году, но при более внимательном рассмотрении оказывается, что и к ней нужны поправки. С другой стороны, теперь интереснее: используя эти данные, мы не просто подтверждаем общую теорию инфляции, но и начинаем изучать, что там в какой момент происходило до Большого взрыва.

— Именно до?

— Есть некая путаница сейчас… Я предпочитаю говорить о горячем Большом взрыве. Думали, начиная с Гамова, в течение последних 60 лет, что с него все начиналось. А мы говорим, что до горячего Большого взрыва была стадия инфляции. Разница в том, что, во-первых, эта стадия низкотемпературная, а во-вторых, на стадии горячего Большого взрыва расширение Вселенной замедленное, а при инфляции — ускоренное.

— Раньше ведь вообще считалось, что все взорвалось из точки с бесконечной плотностью…

— Да, и это неверно. У Вселенной был вполне макроскопический размер. В тот момент, когда возникли гравитационные волны, ее размер был примерно в 10 в 30-й степени раз меньше, чем в конце инфляции. Но и это не была точка. А в момент окончания инфляции, перед началом горячего Большого взрыва, та часть Вселенной, которую мы видим, была примерно сотой долей миллиметра в размере (сейчас 13,7 млрд световых лет. — «РР»).

— А что мы думаем про весь тот участок, который «рванул» вместе с нами?

— Он значительно, фантастически больше. В десять в степени сто тысяч и, возможно, даже больше раз. И я подчеркиваю: это только наша Вселенная. Если вы берете больший масштаб, Вселенная перестает быть однородной, это уже другие вселенные. Во-вторых, понятно, что всегда где-то в пространстве, а в некотором смысле и во времени есть вселенные на инфляционной стадии.

Остается вопрос: «Что было раньше?» Инфляция ведь не решает проблемы сингулярности, она ее просто отодвигает в прошлое. Одна из возможностей — то, что инфляции предшествовало сжатие. Вторая — что наша Вселенная была частью какой-то мета- или мультивселенной. Пока еще есть сторонники теории, что до инфляции вообще ничего не было: ни пространства, ни времени, но эта гипо­теза ни к какому полезному предсказанию не приводит.

— Это та самая сингулярность?

— Конечно. Формально сингулярность — это некое математическое оформление рождения Вселенной из ничего. А я сторонник того, что и пространство, и время были всегда. Другое дело, что нужно учитывать их квантовые свойства.

Читать дальше
Twitter
Одноклассники
Мой Мир

материал с rusrep.ru

5

      Add

      You can create thematic collections and keep, for instance, all recipes in one place so you will never lose them.

      No images found
      Previous Next 0 / 0
      500
      • Advertisement
      • Animals
      • Architecture
      • Art
      • Auto
      • Aviation
      • Books
      • Cartoons
      • Celebrities
      • Children
      • Culture
      • Design
      • Economics
      • Education
      • Entertainment
      • Fashion
      • Fitness
      • Food
      • Gadgets
      • Games
      • Health
      • History
      • Hobby
      • Humor
      • Interior
      • Moto
      • Movies
      • Music
      • Nature
      • News
      • Photo
      • Pictures
      • Politics
      • Psychology
      • Science
      • Society
      • Sport
      • Technology
      • Travel
      • Video
      • Weapons
      • Web
      • Work
        Submit
        Valid formats are JPG, PNG, GIF.
        Not more than 5 Мb, please.
        30
        surfingbird.ru/site/
        RSS format guidelines
        500
        • Advertisement
        • Animals
        • Architecture
        • Art
        • Auto
        • Aviation
        • Books
        • Cartoons
        • Celebrities
        • Children
        • Culture
        • Design
        • Economics
        • Education
        • Entertainment
        • Fashion
        • Fitness
        • Food
        • Gadgets
        • Games
        • Health
        • History
        • Hobby
        • Humor
        • Interior
        • Moto
        • Movies
        • Music
        • Nature
        • News
        • Photo
        • Pictures
        • Politics
        • Psychology
        • Science
        • Society
        • Sport
        • Technology
        • Travel
        • Video
        • Weapons
        • Web
        • Work

          Submit

          Thank you! Wait for moderation.

          Тебе это не нравится?

          You can block the domain, tag, user or channel, and we'll stop recommend it to you. You can always unblock them in your settings.

          • rusrep.ru
          • физика
          • ученые
          • эксперименты
          • графика
          • домен rusrep.ru

          Get a link

          Спасибо, твоя жалоба принята.

          Log on to Surfingbird

          Recover
          Sign up

          or

          Welcome to Surfingbird.com!

          You'll find thousands of interesting pages, photos, and videos inside.
          Join!

          • Personal
            recommendations

          • Stash
            interesting and useful stuff

          • Anywhere,
            anytime

          Do we already know you? Login or restore the password.

          Close

          Add to collection

             

            Facebook

            Ваш профиль на рассмотрении, обновите страницу через несколько секунд

            Facebook

            К сожалению, вы не попадаете под условия акции