Одна из самых увлекательных тем в сегодняшней космологии – вопрос о темной материи и темной энергии, особенно о последней. Что знает об этих загадочных сущностях современная наука, рассказал один из ведущих мировых специалистов в области квантовой теории поля, физики элементарных частиц и космологии, доктор физико-математических наук, академик РАН Валерий Анатольевич Рубаков.
| - Ученые больше 10 лет проявляют пристальный интерес к темной энергии. Что можно о ней сказать сейчас? |
- Темная энергия - история действительно неожиданная. У физиков были подозрения, что с балансом энергий нашей Вселенной что-то не так. Был примерно известен темп расширения Вселенной, а он прямо связан с тем, сколько есть энергии, какова ее плотность во Вселенной. И было видно, что темп этот великоват. Значит, полной энергии в среднем во Вселенной должно было быть больше, чем можно было посчитать. Сегодня темная энергия выглядит очень похоже на плотность энергии вакуума. Вакуум всегда один и тот же. Вселенная растянулась, а вакуум у нас в комнате остался тем же самым, мы этого не заметили. Значит, плотность его энергии постоянна во времени. Так же ведет себя и темная энергия, хотя, как и любой экспериментальный результат, это утверждение справедливо в пределах точности наблюдений. |
| - Но это противоречит закону сохранения энергии... | - Закона сохранения энергии в космологии нет. Вселенная растягивается, а плотность энергии постоянна. Объем увеличивается - и энергия в этом объеме увеличивается. |
|
- Откуда эта энергия берется? |
– Ниоткуда, нет закона сохранения энергии. Есть некое его обобщение, но простого закона о том, что энергия постоянна, нет. Она постоянно растет. Энергия вакуума постоянна - это главная характеристика. Если есть зависимость плотности темной энергии от времени, то это точно не вакуум, а какое-то новое поле или что-то подобное. Но сегодня пока все данные говорят о том, что плотность энергии держится постоянной, поэтому темная энергия выглядит как энергия вакуума. Если так, то это довольно скучно, потому что это просто еще одно число, константа, которая характеризует нашу физику. Правда, точности измерений пока не очень высокие, поэтому все еще может измениться.
|
|
- Многих вводит в заблуждение схожесть названий: темная материя и темная энергия. |
- Это совершенно разные вещи. Темная материя - это обычные в гравитационном плане частицы. Они собираются в сгустки, они есть в галактиках, есть в скоплениях галактик. Для нас с вами темная материя важна, потому что процесс формирования галактик именно так и происходил: сначала скучивалась темная материя, а потом она притягивала на себя обычное вещество, образовывались галактики. Темная энергия ни в какие сгустки не собирается, в галактиках ее столько же, сколько между галактиками, сколько вдалеке от всех скоплений. Она всюду разлита равномерно. Гравитационно она устроена по-другому. Если темная материя притягивает, обладает гравитацией, то темной энергии в определенном смысле присуща антигравитация. Она заставляет Вселенную расширяться ускоренно. |
|
– Со временем это ускорение увеличивается? |
– Не беспредельно. Условно говоря, через 50 млрд лет, когда обычное вещество уже будет совсем разрежено, во Вселенной останется в основном темная энергия и это ускорение станет постоянным.
|
|
– Что тогда будет с нашей материей? Останутся ли звезды, планеты или это уже будет конец света, когда все разлетится и разорвется? |
– Разорвется вряд ли, хотя такое тоже нельзя исключить. Сценарии так называемого Большого разрыва обсуждаются. Отдаленное будущее нашей Вселенной зависит от свойств темной энергии. Именно она скоро станет главной. Сейчас она доминирует во Вселенной на 70%, а когда-нибудь будет и на все 99%. Дальше уже все будет определяться тем, как она себя ведет. Если ее плотность упадет до нуля, то Вселенная перестанет расширяться и начнет сжиматься. Произойдет обратный процесс коллапса Вселенной с разогревом и т.д. Если она постоянна, как плотность энергии вакуума, то Вселенная будет бесконечно расширяться с постоянным темпом расширения. |
|
– И мы дойдем до «холодной смерти»? |
– Да, постепенно все галактики разлетятся, будут затухать звезды, и... Посмотрим. Если плотность темной энергии растет, она может в далеком будущем расти неограниченно, тогда возможно ускоренное расширение. В конечном итоге может быть такой большой разрыв, когда все во Вселенной начнет разлетаться с бесконечной скоростью. Тогда и атомы развалятся, и ядра, и все на свете. Но это будет не скоро. К тому времени человечество должно придумать, как изменить законы природы и сделать свою жизнь более комфортной. |
|
– Быть может, создать новую Вселенную? |
– Создать новую Вселенную или научиться влиять на законы природы. Через 20 млрд лет, возможно, человечество к этому придет. Если доживет, конечно. |
|
– Может мы научимся управлять этой темной энергией? |
– Сегодня такой возможности не видно. Вам для этого нужно собрать такую энергию в сгусток, но пока непонятно, как это сделать. Однако никогда не говори «никогда». Мы сейчас слишком мало знаем про темную энергию, чтобы решать, как мы ею можем (и можем ли в принципе) манипулировать, собирать ее, аккумулировать, использовать, генерировать. Сегодня кажется, что это безнадежно. Но надо сказать, что про многие вещи люди так думали. Когда Генрих Рудольф Герц обнаружил радиоволны, он был уверен (и говорил об этом в открытую), что это такая игрушка, которая никогда не будет использоваться. А сегодня кругом сплошные радиоволны.
|
|
– Поймем ли мы когда-нибудь сущность темной энергии? |
– Я думаю, что речь идет о временных промежутках масштабов десятилетия или двух. Если это энергия вакуума, то плотность энергии должна быть константой, постоянной во времени величиной. Если это что-то другое, то есть зависимость от времени. Если рассмотреть модели, которые пытаются объяснить темную энергию не энергией вакуума, а чем-то другим, какими-то новыми полями, то становится очевидно, что естественным образом плотность этих полей и их энергии не очень сильно зависит от времени. Но за последние 7 млрд лет она должна была бы измениться. Какие-то модели дают 10%, какие-то 20%, какие-то - 7%, 5%. Когда ответ будет известен с процентной точностью (а речь идет о десятке, может быть, двух десятках лет), тогда будет понятно, какая из моделей ближе к истине. Безусловно, останутся различные возможности, появятся новые вопросы, но уже станет более или менее ясно, что на самом деле происходит, что это - новое поле или энергия вакуума. Я думаю, что через 20 лет темная энергия немного посветлеет. Однако давать прогнозы - всегда трудное дело. |
| Справка |
Валерий Анатольевич Рубаков- российский физик-теоретик. Одним из первых осознал, что, изучая Вселенную сегодня и поняв историю ее развития, можно узнать новое о физике частиц высоких энергий, пока недоступных прямому экспериментальному наблюдению. Окончил физический факультет МГУ (1978). C 1981 г. работает в Институте ядерных исследований РАН (главный научный сотрудник отдела теоретической физики). Заместитель директора ИЯИ РАН (1987-1994). Профессор, заведующий кафедрой физики частиц и космологии физического факультета МГУ. Академик РАН (1997). Заслуженный профессор Московского университета (1999). Источник "В мире науки" |
слушать радио онлайн
ОСТАВИТЬ КОММЕНТАРИЙ
Оставить комментарий от имени гостя