Все о космосе

Самая правильная ошибка

Можно сказать, что Вселенной правит энергия пустоты, которая вошла в космологию под маской ламбда-члена. Космо­логическая постоянная Эйнштейна вовсе не была "самой большой его ошибкой", как он говорил Гамову. И все-таки в со­временном виде ее смысл отличается от того, что придавал ей Эйнштейн. Его уравнение гравитационного поля связы­вало тензор кривизны пространства с рас­пределением в нем энергии и материи че­рез гравитационную постоянную Ньюто­на. Ламбда-член он поместил слева, как свойство пространства. Теперь физики пе­ренесли его вправо. Здесь вакуум действу­ет наравне с распределением энергии и материи и представляет новую форму плотности энергии, многократно превос­ходящую все, что до сих пор было знако­мо физике. Антитяготение превышает тя­готение. Результирующая гравитация — это отталкивание, а не притяжение. Лам­бда-член определяет закон всемирного ан­титяготения и ускоряющееся расшире­ние Вселенной. Остается добавить, что ес­ли бы Эйнштейн не создал ламбда-член, он все равно появился бы в наши дни.

О чем в настоящей статье рассказано не будет, так это об уже созданных и со­здаваемых новых гипотезах о природе Темной Энергии. Физики пытаются по­строить их как на классических началах, так и на дальнейшем развитии принци­пов квантовой механики. Причем с уче­том Планковских квантов времени и пространства, существующих, по-види­мому, реально. Длина Планковского кванта пространства, в сантиметрах, рав­на 32 нулям после запятой перед едини­цей, а кванта времени, в секундах — 42 нулям после запятой перед единицей. Ни времени, ни длин короче их в природе не бывает, что объясняет, например, пара­докс бесконечной плотности в сингуляр­ности. До Большого Взрыва плотность в ней могла быть гигантской, но не беско­нечной, а сингулярность не могла быть меньше кванта объема (в кубических сан­тиметрах — 98 нулей после запятой). Со­бытия не могли быть короче кванта вре­мени. Стараясь объединить принципы Общей Теории Относительности и кван­товой механики, физики разработали Те­орию струн и Теорию петлевой квантовой гравитации, конкурирующие в объясне­нии устройства мира. Найдет ли природа Темной Энергии свое толкование в кван­товой теории, или же в терминах класси­ческой физики, как это старался сделать Эйнштейн — покажет время.

Темная эпоха

Как ни удивительно, вскоре после Большого Взрыва, через полмиллиона лет, началась эпоха, когда во Вселенной было совершенно темно, пусто и холодно. Темная эпоха продолжалась примерно 250 миллионов лет. Во Вселенной не было ни одной звезды, ни одной галактики. Если в начале Темной эпохи глаз челове­ка еще мог бы заметить тускло-красное равномерное свечение неба, то теперь темнота стала вездесущей. Пространство было заполнено главным образом Темной материей и реликтовым излучением, ко­торое тогда было более коротковолновым (инфракрасным), соответствовало при­мерно 150К (-120°С) и продолжало осты­вать по мере расширения пространства. Барионная материя составляла 1/10 тем­ной и состояла из атомов водорода и ге­лия в пропорции 4:1 по массе, оставшей­ся от Большого Взрыва. Темная Энергия практически никакой роли не играла. События Темной эпохи установлены с по­мощью расчетных моделей, потому что ничего, кроме реликтового излучения, от­туда до нас не дошло. Но модели достаточ­но надежны; именно они дают представле­ние о природе Темной эпохи. Когда связь реликтового излучения с веществом ра­зорвалась, и излучение стало самостоя­тельным явлением, красное смещение составляло огромную величину z = 1200. Это соответствует уже упоминавшемуся возрасту 400 тысяч лет, а самые далекие (или ранние) объекты, которые удается наблюдать, имеют z = 6,5 (900 миллионов лет). При z = 1100 температура снизилась до 3000К, произошла рекомбинация плаз­мы, и частицы объединились в атомы. На этом, похоже, бурные события закончи­лись, и наступила Темная эпоха. До обра­зования первых звезд оставалось, по раз­ным моделям, 200-400 миллионов лет до­вольно скучного времени, когда уже не было никаких критических процессов. Главное, что происходило — дальнейшее понижение температуры. И причина, по которой задерживалось звездообразова­ние, даже не в том, что распределение ве­щества было практически однородным, что препятствовало возникновению конденсаций. Эксперимент на спутнике WMAP показал, что, хотя образование звезд оставалось маловероятным, очень небольшие и крайне маловероятные неод­нородности Темной Массы все же сущес­твовали. Но когда красное смещение z дос­тигло примерно 6 (а возраст Вселенной примерно миллиарда лет), бесчисленные галактики заполнили пространство. Пер­вые звезды, которые были огромными и очень яркими, определили всю дальней­шую историю Вселенной. Чего же они ждали, что до того задерживало звездооб­разование? Оказывается, запрет создавал сам механизм образования звезд.