"Твикинг" гравитации покончит с потребностью в странных силах
Майкл Тернер. Фото с сайта physics.uchicago.edu. Коллаж Граней.Ру
Многие теоретики теперь убеждены в реальности таинственной темной энергии (dark energy), заполняющей Вселенную (это своего рода отрицательная гравитация или антигравитация, "расшвыривающая" галактики). Темная энергия представляется им своего рода дополнительным скалярным полем, действие которого накладывается на результат действия других, уже хорошо изученных и описанных полей. Факт существования темной энергии, казалось бы, однозначно подтвержден наблюдениями за удаленными сверхновыми и экспериментами с микроволновым космическим фоном (с помощью космического зонда WMAP и др.). Однако теперь группа американских физиков показывает, что факт непрерывно ускоряющегося расширения Вселенной, который лег в основу подобной гипотезы, можно объяснить и не призывая на помощь мистическую "дарк энерджи". Гравитация одна способна обеспечить такое поведение Вселенной, которое наблюдается в реальности. Правда, придется довольно серьезно доработать уравнения теории гравитации Эйнштейна, и это действие ученые называют "твикингом" (tweaking, словечко хорошо знакомо компьютерщикам, "дорабатывающим" свою технику или чужие программы).
"Факт, что расширение Вселенной все время ускоряется, стал едва ли не самым большим шоком для современной науки, - говорит Майкл Тернер (Michael Turner), доктор философии, занимающийся космологией и "темным вопросом" в Чикагском университете (University of Chicago). - Действительно, подобные великие проблемы требуют появления сумасшедших новых идей, и наша идея, право, - в числе самых сумасшедших!" Он надеется, что в дальнейшем другие ученые будут развивать эту мысль, или, наоборот, однозначно опровергнут подобные построения.
В Общей теории относительности Эйнштейна (ОТО) материя порождает гравитационное поле, просто изгибая пространство-время, действуя подобно шару, проминающему под действием тяжести поверхность резины. Тернер и его коллеги добавили новые члены в уравнения Эйнштейна, которые усиливают свое действие по мере того, как Вселенная со временем "сглаживается". Изменения оказывают небольшой эффект на молодую Вселенную, когда она маленькая, плотно упакована и совсем "кривая", то есть сильно искривлена в пространстве-времени. Но после десяти миллиардов лет расширения новодобавленный коэффициент вступает в свои "законные" права и проявляется как довольно мощный фактор. "Твикинг" гравитации "заодно" объясняет космическую инфляцию - процесс, испытанный Вселенной в первые мгновения после Большого взрыва, задавший основные физические константы и позволивший ей остаться сравнительно однородной.
Описание ранних и последующих стадий жизни Вселенной в одном уравнении привлекательно своей "экономичностью", соглашается испанский космолог Педро Гонсалес-Диаз (Pedro Gonzalez-Diaz) из мадридского Национального совета по научным исследованиям (Consejo Superior de Investigaciones Científicas - CSIC). "Это могло бы в конечном счете привести к более универсальной теории для развития всей Вселенной," - говорит он.
В 1998 году наблюдения взрывающихся звезд показали, что Вселенная расширяется ускоренными темпами. Эта новость была встречена с огромным удивлением - большинство специалистов было уверено, что расширение должно со временем наоборот замедляться. Некоторые теоретики рассчитали, что энергия межзвездного вакуума - виртуальных субатомных частиц, которые рождаются и тут же снова исчезают - приводит к тому, что материя "расталкивается". Другие уверены в том, что Вселенная заполнена таинственной темной энергией, своего рода отрицательной гравитацией, также известной как "квинтэссенция" (quintessence).
По сравнению с изменяющимся со временем гравитационным полем (которое становится таким образом "гравитациГонным"), такие теории требуют неоправданно большого количества "нелепых заплаток", чтобы заставить их соответствовать наблюдениям, считает чикагский коллега Тернера Шон Кэрролл (Sean Carroll). Но новая идея также нуждается в большом допущении-надстройке, чтобы выдать нужную реалистическую картину, замечает по этому поводу вышеупомянутый Гонсалес-Диаз. Изменение формул теории относительности может впустить в физику все ту же темную энергию черным ходом, предупреждает Джон Барроу (John Barrow) из Кембриджского университета. "В некотором смысле это - всего лишь разновидность теории "квинтэссенции" под маской "математики"", - говорит он.
Если гравитация действительно ведет себя так, как рассчитывают Тернер и его коллеги, то "космологическое ускорение" должно действовать более "мягко", чем если бы оно было вызвано темной энергией. Наблюдения большего количества взрывающихся звезд и отдаленных галактик из эпохи ранней Вселенной, запланированные на текущее десятилетие, помогут, вероятно, измерить ускорение Вселенной достаточно точно, и позволят отчасти разрешить этот спор.
Источники:
Accelerating Universe theory dispels dark energy - Nature
Is Cosmic Speed-Up Due to New Gravitational Physics? - Sean M. Carroll, Vikram Duvvuri, Mark Trodden, Michael S. Turner
Обсудить
Дословно
Майкл Тернер
Мы совершаем богохульство, изменяя уравнения Эйнштейна. Однако в награду мы получаем понятие о естественном состоянии "пустой" Вселенной - она при этом расширяется в ускоренном темпе и становится еще более пустой.
Статьи по теме
Вселенная во власти "темной энергии": новое доказательство
Наблюдения за отдаленными квазарами показывают, что основная часть энергии во Вселенной содержится в форме таинственной "темной энергии". Долгое время считалось, что модель расширяющейся Вселенной, по крайней мере, на современном ее этапе, позволяет обойтись без этой новой сущности.
"Твикинг" гравитации покончит с потребностью в странных силах
Факт существования темной энергии, казалось бы, однозначно подтвержден наблюдениями за удаленными сверхновыми и экспериментами с микроволновым космическим фоном. Однако теперь группа американских физиков показывает, что факт непрерывно ускоряющегося расширения Вселенной, который лег в основу подобной гипотезы, можно объяснить и не призывая на помощь мистическую "дарк энерджи".
Большой взрыв руками физиков-ядерщиков: подтверждено получение кварк-глюонной плазмы
Недавние контрольные эксперименты добавили уверенности "творцам Большого взрыва" из Брукхэвена: похоже, им действительно удалось получить кварк-глюонную плазму - то есть материю, находящуюся в принципиально новом состоянии. Согласно современным теориям, кварк-глюонная плазма существовала только в первые 10-5 с после Большого взрыва. Когда-то предрекали, что подобные эксперименты могут привести чуть ли не к концу всей нашей Вселенной или, по меньшей мере, к формированию микроскопической черной дыры, которая затем затянет внутрь себя все, до чего сможет дотянуться.
Королевский астроном, известный фантаст и принц пугают нас приближающимся апокалипсисом
Выдающийся британский ученый считает, что в настоящее время шансы близкого всемирного апокалипсиса стремительно возросли и составляют примерно 50 на 50. Впрочем, как-то сомнительно, что этот довольно пессимистический взгляд на окружающую нас действительность станет основой для букмекерских ставок.
Копейкина опровергают американцы, но Эйнштейн пока не пострадал
Альберт Эйнштейн, возможно, был прав, постулировав, что скорость гравитации равна скорости света, но вопреки заявлению Копейкина и Фомалонта, сделанному ими в самом начале этого года, это положение все еще не доказано экспериментально. Очередной удар по позициям нашего соотечественника Сергея Копейкина нанесли специалисты из Лаборатории Беркли.
Впервые удалось измерить скорость гравитации
Впервые с приемлемой точностью удалось измерить скорость гравитации. Измерялось небольшое видимое изменение позиции квазара, вызванное изгибом пути радиоволн от этого источника в поле тяготения Юпитера. Результат важен с точки зрения "закрытия" некоторых вариантов современных теорий и поддержки других - он связан с космологическими теориями множественных вселенных и так называемой теории струн или суперструн.
Постоянство гравитационной постоянной G под сомнением
Новый эксперимент швейцарских физиков, поставленный для уточнения значения гравитационной постоянной G, прибавил весомости довольно спорной теории, согласно которой на силу гравитации оказывает влияние магнитное поле Земли.
Неуловимая темная материя блуждает как пьяный матрос
До недавнего времени предполагалось, что таинственное темное вещество распределяется равномерно в массивном ореоле вокруг каждой галактики. Это не совсем верно. Такие ореолы действительно существуют, но состоят они из тысяч отдельных скоплений, которые можно воспринимать как своеобразные "темные" спутниковые галактики.
Экспериментаторы ищут новые силы, предсказанные теориями суперструн
Самый чувствительный на настоящее время эксперимент по оценке гравитационного взаимодействия на сверхмалых расстояниях не дал новых козырей в руки сторонников теории суперструн. Но, несмотря на все это, идеи дополнительных измерений становятся необычайно популярными в связи с кризисом стандартных физических моделей, не способных объяснить новые наблюдения - ускоренно расширяющейся Вселенной, в которой царит темная энергия.
Физики надеются обнаружить изменение фундаментальных констант со временем
Две группы физиков на протяжении последних лет провели целый ряд аккуратных экспериментов в надежде обнаружить непостоянство природных констант, до сих пор считавшихся не изменяющимися со временем. До настоящего момента данные на эту тему добывались астрофизическими методами и указывали на возможность подобных вариаций.
Стивен Хокинг считает, что окончательной теории Вселенной может и не существовать
Все теории, развиваемые до настоящего времени для того, чтобы объяснить Вселенную, "являются либо противоречивыми, либо неполными", - заявил Хокинг. Он сослался на работы Курта Гёделя, чешского математика, автора знаменитой теоремы Гёделя, согласно которой в пределах любой области математики некоторые суждения никак не могут быть ни доказаны, ни опровергнуты.
Ученые продолжают собирать "семейный альбом" фотографий Вселенной: юность (5 млрд лет назад)
Ученые, работающие с орбитальной рентгеновской обсерваторией "Чандра", получили снимок юной Вселенной, которая моложе своего нынешнего состояния приблизительно на 5 млрд лет. На картинке запечатлена область из созвездия Большой Медведицы, известная под названием "Северо-западная дыра Локмана".
Астрономы обнаружили "потерявшиеся" барионы
Астрономы обнаружили новый тип разогретого межгалактического газа, с помощью которого можно локализовать невидимое присутствие темного вещества во Вселенной. Газовое облако, в триллион раз массивнее, чем наше Солнце, и в 150 раз более горячее, окружает нашу местную группу галактик, в которую входит Млечный путь, туманность Андромеды и еще приблизительно 30 мелких галактик.
Обнародован "портрет" юной Вселенной, полученный зондом WMAP
Новые данные от зонда WMAP обеспечили космологов информацией, позволяющей нарисовать реальную картину раннего этапа в развитии Вселенной. Кроме того, определен возраст нашего мира с беспрецедентной точностью. Он составляет 13,7 млрд лет. Самое большое удивление ученые испытали, когда при анализе данных выяснилось, что первая генерация звезд появилась спустя всего лишь 200 млн лет после Большого взрыва.
Новости по теме
