О «величайшей ошибке» Эйнштейна. Космология понятным языком


Космологическая постоянная, предположительно, является загадочной формой материи или энергии, которая действует в противоположность гравитации и считается многими физиками эквивалентной тёмной энергии. Тем не менее, никто на самом деле не знает, что это такое, но без неё не получается согласовать теорию с нашими наблюдениями за Вселенной.

Кто придумал космологическую постоянную?​

Альберт Эйнштейн ввёл её в 1915 году как средство для уравновешивания некоторых расчётов в своей общей теории относительности, назвав «универсальной постоянной».

В то время физики считали, что Вселенная статична — ни расширяется, ни сжимается, — но работа Эйнштейна предполагала, что гравитация обязана заставить её делать то или другое. Таким образом, чтобы соответствовать общему направлению в космологии того времени, Эйнштейн добавил уравновешивающий фактор, обозначенный греческой буквой лямбда, в свои результаты, благодаря чему Вселенная в теории относительности стала статичной.

Однако чуть более десяти лет спустя американский астроном Эдвин Хаббл заметил, что галактики на самом деле удаляются от нас, что указывает на расширение Вселенной, после чего Эйнштейн назвал «универсальную постоянную» своей величайшей ошибкой.

Как она вернулась?​

На этом рисунке показана карта скоростей расширения Вселенной (в галактических координатах с центром, обращенным к центру нашей галактики) в различных направлениях. Чёрный и фиолетовый цвета показывают направления самых низких скоростей расширения (постоянная Хаббла); жёлтый и красный — направления самых высоких скоростей расширения. Image credit: University of Bonn/K. Migkas et al.
Наблюдения Хаббла десятилетиями сводили на нет необходимость в космологической постоянной, но это изменилось, когда астрономы, изучавшие далекие сверхновые в конце 1990-х годов, обнаружили, что космос не только расширяется, но делает это с ускорением. Они назвали таинственную антигравитационную силу, необходимую для объяснения этого явления, «тёмной энергией».

В 1920-х годах русский физик Александр Фридман разработал уравнение, которое теперь называется его именем, описывающее свойства Вселенной от Большого взрыва и далее.

Стряхнув пыль с лямбды, введённой Эйнштейном, и включив её в уравнение Фридмана, исследователи смогли правильно смоделировать Вселенную — то есть с учётом расширения с ускорением. Эта версия уравнения Фридмана теперь составляет основу современной космологической теории, известной как ΛCDM (Lambda CDM, где CDM означает холодную тёмную материю) и объясняет все известные компоненты реальности.

Что это за магия такая, «универсальная постоянная»?​

Так или иначе, никто по-настоящему не понимает, что такое лямбда. Большинство физиков считают его взаимозаменяемым с понятием тёмной энергии, но это не делает всё более понятным, ведь тёмная энергия — это просто заполнитель, описывающий какое-то неизвестное антигравитационное вещество.

Одно из возможных объяснений космологической постоянной лежит в области современной физики элементарных частиц. Эксперименты подтвердили, что пустое пространство пронизано бесчисленными виртуальными частицами, которые постоянно появляются и исчезают.

То есть пустоты как таковой просто не существует, о чём я уже писал в этом блоге. Есть гипотеза, что «энергия вакуума», или сила, возникающая из пустого пространства, присущая ткани пространства-времени, даже может разорвать Вселенную. Но связать энергию вакуума с космологической постоянной не так просто.

Видимо, чтобы добавить к этой головоломке новых кусочков, некоторые исследователи предположили, что космологическая постоянная вообще не может быть постоянной, а скорее изменяется или колеблется со временем.

Так или иначе, космологи продолжат использовать лямбду. Они могут не знать, что это такое, но они знают, что только с ней Вселенная обрела смысл.​
 
A.l.a.s.t.a.r
Alastar

A.l.a.s.t.a.r

Местный аннунак

Сейчас тему просматривают (Всего: 0, Пользователей: 0, Гостей: 0)

Сверху Снизу