Как устроена Вселенная

Ещё в 90-е почти всё с устройством Вселенной вроде было в порядке. Учёные довольно надёжно обосновали теорию Большого взрыва. Итак, 13,7 млдр. лет была так называемая сингулярность – некая сущность, из которой всё родилось: материя, пространство, физические законы, время…

Да, времени до «срабатывания» этой сингулярности (это и называется «Большой взрыв») тоже не было. А  спустя несколько минут возникли привычные для нашего представления условия, в которых и образовались галактики, звёзды, планеты, живой мир, человечество.

Теория Большого взрыва обосновывается, прежде всего, свойствами микроволновой космической радиации, которая пронизывает всё пространство. Это излучение так и называется – реликтовым, потому что оно «помнит» тот давний катаклизм и, постепенно охлаждаясь, доносит до нас информацию о возрасте Вселенной. В наше время температура этого излучения снизилась почти до абсолютного нуля, и сейчас составляет всего 2,725 Кельвинов. Охлаждается реликтовое излучение, потому что Вселенная расширяется. Непонятен был только результат этого расширения: приведёт ли оно к бесконечно разряжённой Вселенной или, постепенно замедляясь, сменится обратным процессом  – сжатием, которое возвратит нашу Вселенную в исходную сингулярность.

Физики резонно считали: материя Вселенной разбегается в разные стороны по инерции, с постоянной скоростью. А гравитационное взаимодействие эту скорость разбегания ещё замедляет. – Т.е. Вселенная расширяется с замедлением.

Как замеряли скорость разбегания?

Из теории относительности следует, что длина волны, излучаемая удаляющимся от нас объектом, увеличивается. Грубо говоря, зелёный фонарь, улетающий от нас со скоростью, близкой к скорости света, кажется нам красным.

И что? Мы знаем спектр излучения, цвета, неподвижных относительно нас звёзд. Звёзды более далёкие остаются физически подобными нашим звёздным соседям. Но свет, ими излучаемый, имеет в целом более длинные волны. Это явление так и называют – красное смещение. Только наблюдаем мы на очень больших расстояниях уже не отдельные звёзды, а их скопления, – галактики. – Что, впрочем, не мешает так же изучать их спектр. Так вот, чем дальше от нас галактика, тем «краснее» она выглядит.

Иногда в далёких галактиках вспыхивают сверхновые звёзды. Они светят недолго, но очень ярко, ярче чем сама галактика. Как сверхновые должны светиться, будь они неподвижны относительно нас, физики знают. А вот по отличиям в светимости мы можем узнать скорость убегания от нас этой галактики. Такие сверхновые так и называют – «стандартные свечи».

И вдруг неожиданность. В 1998 году обнаружилось, что расширение Вселенной происходит с ускорением. Причём ускоряется Вселенная экспоненциально, т.е. чем дальше во времени, тем это ускорение больше.

На самом деле, в ранней Вселенной это ускорение разбегания было ещё больше, но потом оно замедлилось. А сейчас снова ускоряется. Вот такая сложная получилась картина.

Физики в череде этих новостей несколько растерялись. Ускорение стали «объяснять» энергией вакуума, тёмной энергией, просто неким «свойством» пространства. Как мы объясняли бы устройство компьютера: «В нём есть такая штуковина, которая считает и запоминает всё, что наберёшь на этой вот хреновине с кнопками».

Причём этой непонятной «хреновины» очень много. 73% всей энергии Вселенной – это и есть тёмная энергия. Причём она равномерно распределена в пространстве. – В отличие от обычной материи, которая комкуется в галактики, звёзды и планеты. Её, наблюдаемой нами материи, только 4-5%, - если перевести её в энергетический эквивалент, E = mc2, помните? А оставшиеся 22% - это тёмная материя. Она тоже как-то комкуется, причём где-то рядом с нами, в том числе. Но что это такое и как это наблюдать, мы пока не знаем.

С этим комкованием тоже неясности. Ну был Большой взрыв, материя разлетелась в разные стороны. По привычным физикам теориям, должны были образоваться неоднородности, слои плотной и разряжённой материи. Но этих неоднородностей нет. Абсолютно равномерно распределённые галактики, а в них – также равномерно размещённые звёзды.

Но самое главное в новой теории – это всё-таки тёмная энергия как неотъемлемое свойство пространства. Абсолютно равномерно распределённая и скалярная – то есть одинаковая во всех направлениях, -такая вот Тёмная энергия. Именно из-за неё Вселенная разбегается с ускорением.

Обнаружить тёмную энергию экспериментально в ближайшее время вряд ли получится: очень уж она разряжена и с обычным веществом взаимодействует только силой гравитации, - конечно, с обратным знаком, расталкивая материю.

То же относится и к тёмной материи – не можем мы её увидеть и обнаружить рядом с нами. Редкая она и слабовзаимодействующая с обычным веществом. А вот по искажениям вида далёких галактик зафиксировать её наличие – можем.

Что имеем в итоге? Был Большой взрыв. Вселенная стала раздуваться: из-за тёмной энергии и её скалярных свойств, -  равномерно во всех направлениях. Когда Вселенная была ещё очень маленькой, случайные, квантовые флуктуации в пространстве образовывали кусочки материи, которые со временем превратились в галактики.  А в галактиках образовались, уже понятным нам образом, звёзды, планеты, кометы и межзвёздная пыль.

получился даже такой удобный и тёплый для живых существ мирок как Земля. Физики не в силах объяснить, какие законы позволили нашей Вселенной стать такой, чтобы в ней смог родиться биологический мир. Им пока удобно считать, что вселенных, - с разными законами и свойствами, - бесчисленное множество. А мы живём и ощущаем себя именно в нашей Вселенной просто из-за случайного стечения … случайностей. Даже существует так называемый антропный принцип: «Мы видим Вселенную такой, потому что только в такой Вселенной мог возникнуть наблюдатель, человек».

Так что, считаем, что нам повезло. Воздуха, еды, развлечений, прочего секса вроде бы хватает. Сила тяжести, тёплый дождик и яркое солнышко нас комфортно обслуживают. Лишь бы сам Человек, находясь в столь удобном мире, не вцепился зубами своему соседу в глотку, навеки прервав столь редкое в существующем сонме Миров свойство как Жизнь.