13 октября 2021
|
|
Мать-революция
Откуда она сюда хлещет таким бурным потоком, что сперва целые галактики разгоняет, а потом ещё и сильные/слабые взаимодействия пересилит? Разные ответы – от, как вы дальше и написали, свойства самого пространства-времени (его называют космологической постоянной) до всякой разной экзотики, вроде плодящихся в пространстве пар виртуальных частиц, которые существуют совсем недолго (порядка планковского времени, 10^(-44) секунды), но успевают своей энергией "растянуть" пространство. В последние годы стали весьма популярны модели т.н. модифицированной гравитации – дескать, это не само пространство ускоренно расширяется, это законы гравитации на огромных масштабах работают по-другому, чем принято в ОТО. Их пытаются уточнять (как правило, весьма заумными методами) и обощать так, чтобы на масштабах планет, звёзд и чёрных дыр, они давали те же результаты, что и ОТО, а на масштабах галактик и видимой части Вселенной объясняли ускоренное расширение. Работы идут, что-то получается, но экспериментальных доказательств, которые позволили бы сделать вывод о том, какое объяснение правильное, так до сих пор и нет. Чтобы не плодить лишних сущностей, общепринятой считается так называемая lambda-CDM модель Вселенной, в которой принято самое простое объяснение тёмной энергии как космологической постоянной, т.е. свойства самого пространства-времени. Если это свойство самого пространства-времени, которое зарегистрировать можно только на гигантских масштабах по эффекту доплера, то почему через 22 млрд лет оно вдруг спрыгнет аж на субмолекулярный уровень? Это один из вариантов, если ускорение будет нарастать. Логика тут простая – при увеличении расстояния между двумя галактиками, это не они друг от друга отдаляются, это само пространство растягивается. Пространство, согласно этому варианту, растягивается изотропно, т.е. внутри одной галактики и даже внутри одного атома оно растягивается тоже, но столь незначительно, что наши приборы не могут этого зафиксировать. Но если скорость расширения будет нарастать (т.е. ускорение сохранится), рано или поздно расстояния внутри физических объектов превысят расстояния эффективного действия взаимодействий. Первой посыпется самая "дальнобойная" гравитация – расширение Вселенной разрушит сначала скопления галактик, потом сами галактики, а потом и звёздные системы. Затем придёт черёд электромагнетизма: сначала развалятся молекулы, потом и атомы. И, наконец, слабое взаимодействие тоже сдастся под напором всё быстрее расширяющегося пространства, и атомы развалятся на протоны и нейтроны. Разумеется, вариант этот не единственный – в разных моделях рассматриваются и варианты с снижением ускорения, когда в какой-то момент Вселенная расширяется с постоянной скоростью, что отдаляет рубеж разрыва с 22 миллиардов лет в совершенно непредставимые дали порядка 10^100 лет, и даже варианты обратного сжатия Вселенной ("Большой Хлопок"). Какая из гипотез правильная, пока что выяснить не получается. Может, это просто какая-то более-менее статичная анизотропия, которая даёт нам весёлую красную цветомузыку, и не более того? На текущем уровне развития науки она отвечает на этот вопрос в духе "нет, но больше не спрашивайте, мы и сами не знаем". Наблюдения за сверхновыми типа Ia, которые в своё время и дали информацию об ускоренном расширении Вселенной, за последние двадцать лет охватили практически всю область пространства, в которой такие сверхновые в принципе существуют. Данные группы Перлмуттера, который в 1998 первым открыл ускорение расширения, проверены и перепроверены тысячи раз, но пока что ответ один и тот же – вся наблюдаемая Вселенная расширяется с ускорением, его значение определено и одинаково (в пределах погрешности измерений) по всем направлением. А вот как это ускорение вело себя в прошлом и как будет вести себя в будущем – тут пространство для гипотез огромное, пока что никакого способа надёжной экспериментальной проверки у нас нет. Да, но гравитацией, если специально не создать, поигравшись с массой/радиусом, дикие приливные силы, ничего особенно не порвёшь на куски, сколько б там миллиардов лет ни прошло Потому что гравитация, в отличие от расширения Вселенной, не ускоряется со временем, гравитационная постоянная сохраняет своё постоянство (если нынешние законы физики верны) весь период существования Вселенной. А расширение – ускоряется. Как, почему и за счёт чего – пока неясно (чтобы дать хотя бы формальный ответ на эти вопросы и придуман термин "тёмная энергия"), но ускоряется. Есть ли, интересно, какое-то расстояние, на котором можно поймать этот эффект растягивания хотя бы на планковскую длину за единицу времени? Есть и даже имеет собственное название – постоянная Хаббла. Её величают постоянной, хотя, в свете последних событий, она растёт – скорость-то расширения увеличивается. Но рост этот измерим на промежутках времени в миллиарды лет, так что для удобства постоянную так и продолжают называть, хотя это и не верно. Согласно современным расчётам, значение постоянной для нашей Вселенной сейчас равно 2.2*10^(-18) c^(-1). Смысл у неё простой: если умножить эту величину на расстояние между двумя объектами, выяснится, с какой скоростью они друг от друга отдаляются. Например, от Земли до Луны 384 тысячи км, а значит за счёт расширения Вселенной наш спутник отдаляется от нас со скоростью 8,45 *10^(-10) м/с. Это примерно на 2,67 см за год. Может, такое удаление и можно было бы измерить, если бы все средства измерения (физические линейки, длины волн электромагнитного излучения и т.д.) не "растягивались" бы пропорционально. Собственно, поэтому измерения и ведут на межгалактических масштабах – там-то "растягивание" длин волн можно измерить и посчитать. |