https://s3.eu-central-1.amazonaws.com/media.my.ua/feed/137/fa9a368ab3d35dcffcac3bc02b2eeadb.jpg
Что происходило до Большого взрыва и что будет после того, как наша Вселенная погибнет? Почему имеет значение темная материя, и какую роль играют плоские стены в структуре всего существующего? Об этом рассказывает украинский астрофизик Максим Чиж, работающий в обсерваториях Львовского и Болонского университетов и занимающийся космологией.
Помогаем
https://s3.eu-central-1.amazonaws.com/media.my.ua/feed/137/460677b2247c6a203b49190298f2591d.jpg
«Купи мне истребитель». Сбор средств для Воздушных Сил ВСУ
Расскажите о себе, пожалуйста. Как вы оказались в астрофизике? Как вы работаете в болонской и львовской обсерватории?
Я с детства интересовался физикой. У меня отец физик-инженер. Сначала я учился во Львовском физико-математическом лицее, а после него поступил в Киевский национальный университет им. Т. Шевченко на физический факультет и окончил его в 2012 году. Затем еще год учился на магистерском курсе в парижском университете «Université Paris-Sud» также известном как «Париж-11».
А какая там была специализация?
Курс
Full Stack Web Development
Опануйте навички універсального програміста всього за 4 місяці
РЕЄСТРУЙТЕСЯ!
https://s3.eu-central-1.amazonaws.com/media.my.ua/feed/137/97ee5a0144f05b4dd9b62e6880960708.jpg
Физика. Мультиспециализация: физика ядра, физика частиц, астрофизика и космология. Работа магистерская, которая была в Киеве, посвящена большей теоретической физике, физике частиц. В Париже я перешел на астрофизику.
А как вы попали в это учебное заведение?
Каждый год правительство Франции предоставляет несколько десятков стипендий на разные профессии, направления для студентов из Украины. Не так сложно пройти конкурс, потому что не очень торопятся уезжать во Францию.
А как бы вы оценили уровень французских студентов по сравнению с нашими?
Он высокий. Я может нескромно скажу, но я все-таки учился среди лучших наших студентов и, перейдя во французскую магистратуру, не чувствовал себя особенным. Это была одна из сильнейших магистерских групп в этой области Франции и я был на их уровне.
Что вы делали после окончания учебы во Франции?
С 2013 года был в аспирантуре во львовском университете. Там есть кафедра астрофизики, есть обсерватория. В аспирантуре я был формально на кафедре, но работал в обсерватории. Руководителем и научным руководителем был директор обсерватории профессор Богдан Новосядлый. Через четыре года я защитил свою диссертацию.
О чем она?
— Она касается космологии и в частности темной энергии — гипотетического компонента нашей Вселенной, которая приводит к ее ускоренному расширению. Я ее больше в теоретическом аспекте изучал, но в физике есть всегда отсылка к наблюдениям и экспериментам.
А как вы попали в Болонский университет?
После окончания аспирантуры, я продолжал работать в университете во львовской обсерватории, но не на 100%. Затем я начал заниматься программированием и всякими вокруг этого связанными вещами, инженерными задачами. В частности связанными с компьютерным зрением, машинным обучением и всякими такими штуками, где могут пригодиться знания по математике, а не только программирование. Последние годы я уже все свое время посвящал этой работе.
Но началась война. Многое изменилось в принципе. У наших европейских коллег проснулась совесть, и они решили помогать всем, чем могут. Они предложили много возможностей для выезда ученых в Европу и Америку для разных уровней: и студентам, и аспирантам, и ученым. Было открыто много стипендий и временных, и длительных. Думаю, многие этим воспользовались, больше женская часть, потому что с какого-то момента мужчинам уехать стало сложнее.
А какие условия были? Что они предложили?
Например, специальные стипендии для украинских студентов, аспирантов были открыты во многих топовых институтах, европейских и американских университетах.
Не знаете размер стипендий?
Что касается аспирантских стипендий, то это такие, за которые можно жить целиком и работать как на обычной работе и не переживать из-за денег. Это помогает полностью вписаться в западный мир. Студенческие обычно немного меньше, но там оказывают общежития и разную поддержку, начиная с помощью в переезде.
Сейчас вы работаете в Болонском университете?
Среди вариантов поддержки некоторые университеты и институты предлагали отдаленную работу для украинских ученых из-за того, что здесь многое коллапсировало и финансирование науки в значительной степени остановилось. Так что с целью сохранения возможности работать ученым в Украине и помочь им выжить, европейцы открывали позиции уленной работы. И я этим вопользовался. Ко мне обратился ученый из Болонского университета Франко Вацца. Он сказал, что его университет совершил бюрократическое чудо: он нашел возможность удаленной работы для украинского ученого. Там была одна или две позиции. Он мне написал, потому что эта позиция была ненадолго и нужно было кого-то быстро найти. Я заполнил все документы и с середины июня я — работник университета, физико-математического факультета.
Здесь есть разные научные группы и возможность работать людям из любой страны, из которой приглашают, особенно с ЕС. Все так организовано, что ученый, выигравший гранд на финансирование своего проекта, достаточно свободен в распоряжении этими средствами и может нанимать аспирантов, ученых пока продолжается этот проект, пока на это выделяются деньги. Меня так и взяли.
Что вы сейчас делаете в этом университете? Как проходит рабочий день?
Рабочий день полностью свободен. Нет никаких ограничений. Мы поддерживаем контакт (созваниваемся и списываемся) ежедневно или раз в несколько дней. В научных группах бывают еженедельные семинары. В группу, которую возглавляет Франко, входит около 20 человек: его аспиранты и приглашенные ученые. Большинство из них присутствует в Болонье, но не все. Они собираются еженедельно на семинаре, где все делятся своими актуальными достижениями. А работаю я именно с ним. Мы используем скайп, Slack или почту.
Чем занимаетесь?
После защиты диссертации я продолжаю заниматься космологией, но немного расширил свой кругозор. Если я раньше занимался только темной энергией, то сейчас исследую данные, относящиеся к крупномасштабному распределению Вселенной в целом. Все знают, что есть солнечная система, есть галактика, состоящая из сотен миллиардов звезд. Таких, как Солнце и поменьше, и побольше. А галактики образуют еще большие структуры, скопления галактик, образуют различные так называемые филаменты (нити), двухмерные структуры, стенки — самые большие космические структуры, наблюдаемые во Вселенной. Кроме того, там еще есть другие компоненты, из чего состоит вселенная. Например, галактики сами по себе находятся в центре гало темной материи.
Где?
Кроме известной материи есть еще темная. Темная материя — это материя, которая гравицирует, как и частицы из которых мы состоим. Но она прозрачна для света, следовательно, невидима, и сама света не излучает. И не только свет, она вообще не имеет никакого взаимодействия с другой материей. Ее видно только по гравитации, после того, как она влияет на светящуюся материю. Ученые уже не сомневаются в ее присутствии где-то с 70-х годов прошлого века. Однако она остается мало изученной из-за этой ее особенности, что она ни с чем не взаимодействует.
https://s3.eu-central-1.amazonaws.com/media.my.ua/feed/137/6bdd6c54efdbe1ef042ebe9e1cdcb652.png
Возможно, Вы видели новость, что есть спящая темная дыра?
Черные дыры — это отдельный класс объектов, тоже довольно интересная часть вселенной, которые в общем балансе составляют небольшой процент. Но я сначала закончу рассказ о том, чем занимаюсь. Наука о крупномасштабном распределении, материи во вселенной и истории во Вселенной на таких больших отрезках времени она и называется космологией. Ее задача — объяснить все, что мы наблюдаем на таких больших масштабах: структуру распределения материи, ее поведение, расширение Вселенной, которое обнаружили 20 лет назад и оно ускорено.
Чем вы сейчас занимаетесь: астрофизикой или космологией? Или объединяете занятия?
Термин «астрофизика» обычно охватывать все-все. Астрофизика и астрономия это синонимы, иногда под астрономией подразумевают именно наблюдение, а астрофизику понимают как астрофизику звезд: физику звезд, строение звезд, их эволюцию. Если попробовать классифицировать вообще, чем астрономия и астрофизика занимаются последовательно, то легче это сделать по удаленности от Земли. Есть физика ближнего космоса, астродинамика спутников, есть физика солнечной системы, есть планетология, физика самих звезд, их эволюция, рождение, смерть. И дальше идут более крупные структуры. Есть межзвездная среда, в которой также происходит много событий, процессов; есть галактика — карликовые галактики, галактики-спутники, гигантские галактики, например, как наша галактика «Млечный путь», галактика Андромеды. Этим занимается галактическая физика.
А космология — это когда вы смотрите на еще большие структуры, которые образуются из самих галактик. У меня есть статьи, посвященные космологии и крупномасштабному распределению, но есть также одна статья, посвященная физике солнца. Есть несколько статей, посвященных черным дырам, в частности их взаимодействию с темной энергией и другим компактным объектам типа нейтронных звезд и белых карликов.
Какие значительные открытия были сделаны за последние 20-30 лет в космологии, которые повлияли бы на наше осознание Вселенной?
Самое большое открытие произошло в конце XX века — открытие ускоренного расширения Вселенной. Ученые обнаружили, что Вселенная ускоренно расширяется посредством так называемых стандартных свечей. Это события, имеющие стандартную светимость — то есть объекты всегда выделяют примерно одинаковое количество света и, зная, сколько точно света было выделено, можно определить точное расстояние до них.
То есть, если ты знаешь полное количество света, ты знаешь его красное смещение, происходящее из-за того, что эти источники от тебя удаляются. Ты также можешь определить, скажем историю этого расширения — как оно во времени менялось. И самое важное — определили, что сейчас оно ускоряется. Это, по сути, было открытие темной энергии, после того о ней заговорили. Потому что это гипотетическая форма энергии, приводящая к такому ускоренному расширению. Хотя существуют и альтернативные объяснения, почему такое расширение происходит.
А какие альтернативные, если коротко?
Их есть даже несколько классов. Есть объяснение из-за модификации теории гравитации — общей теории относительности Эйнштейна. Эти модификации можно обмыслить таким образом, что на огромных масштабах гравитация сменяется антигравитацией.
А что это значит?
Каждая физическая теория имеет свои рамки применения. И общая теория относительности Эйнштейна достаточно точно пока подтверждается во всех наблюдениях, но все равно есть определенный лимит точности, насколько мы в ней уверены. Ну и существуют способы, которые могут изменить уравнение, добавить какие-то слагаемые, например лямбда-член. Это же приложение в уравнении Эйнштейна, которое сам Эйнштейн ввел, когда еще не было известно об ускоренном расширении Вселенной, это еще было в начале 20 века. Он ввел ее из соображений эстетичности.
А что такое лямбда?
Это просто переменная, входящая в уравнение.
Условно ли это неизвестный Х? Какой-то неизвестный фактор, который может что-либо изменить?
Именно так. Но разница с темной энергией заключается в том, что этот фактор приписывается свойствам пространства времени, а не свойствам какого-то нового компонента материи. То есть само пространство обладает таким свойством, что раздувается как тесто на дрожжах.
То есть вселенная — это пространство, которое со временем раздувается?
Да. Сейчас ученые не могут выделить, какая из этих гипотез верна. Используют термин и «темная энергия», и лямбда-член, когда говорят об этом расширении. Ну и есть еще другие теории.
А если смотреть на науку не только с теоретической стороны, но и с практической? Как-то космология влияет на нашу повседневную жизнь?
Астрономия вообще начиналась как практическая наука, потому что она помогала в мореходстве, мореплавании, в определении точных дат. Астрономия начиналась как практическая дисциплина и прошла много этапов. Поэтому, конечно, сейчас есть области, необходимые в изучении ближнего космоса. А вообще, чем дальше от нас объект изучения, тем меньше практической пользы мы можем извлечь.
Космология — самый дальний фронтир. Кроме того, что мы узнаем историю нашей вселенной и, соответственно, также ее будущее. Это будущее измеряется миллиардами лет. Это даже дольше, чем прогнозируют время на жизнь нашего Солнца, которое тоже когда-то угаснет. Это такие масштабы, которыми пока человеческая цивилизация не оперирует. Возможно, мы когда-нибудь дойдем до такого этапа развития, когда человечество будет интересовать судьбу галактик, как и судьбу всей Вселенной.
То есть, космология разрабатывает такие знания, которые понадобятся через 200-300 лет?
Или через 2000 лет. Квазары — это такие объекты, которые интересны и для космологии, в том числе. Их открыли как квазизвездные объекты. Это ядра далеких галактик, в которых внутри находятся чёрные дыры. Они поглощают множество газа и очень сильно, и ярко излучают. Эти яркие объекты мы воспринимаем как квазары. Их миллионы.
То есть мертвых галактик миллионы?
— Они не мертвые. Мы их видим в прошлом, потому что свет распространяется с конечной быстротой. Интересно то, что в современности галактики не так ярки, нет такого сильного излучения в тех галактиках, которые находятся вблизи нас, ближе к настоящему. Квазары — это старейшие объекты в галактиках. Какая у них суть, польза? Они являются источниками очень яркого света, радиоизлучения, порой света, которые легко использовать для навигации, потому что они практически неподвижны на небесной сфере. То есть они находятся настолько далеко, что если они даже и имеют собственное движение, то оно незаметно с Земли. Они как прикреплены к небесной сфере. И соответственно некоторые космические аппараты, созданные человеком, на них опираются как на опорные неподвижные пункты, по которым они калибруются и определяют положение, ориентацию. Космология также интересуется квазарами, их природой, их распределением, потому что они также многое говорят об эволюции вселенной, в частности, эволюции галактик.
https://s3.eu-central-1.amazonaws.com/media.my.ua/feed/137/6254ea8bc15bc1944b3bf325eed971e4.png
Они тоже помогают при навигации?
Да. Они все равно помогали, даже если бы мы не изучали их природу.
О телескопе Джеймс Уэбб: какие задачи перед ним ставят? Зачем он нужен?
Он был запущен как телескоп нового поколения, после телескопа Хаббла. Это самая мощная космическая обсерватория сегодня. По качеству оптики и по чувствительности техники еще сильнее Хаббла, который был нацелен на другой диапазон волн, длину волн. То есть Хаббл наблюдал за видимым светом, также с участниками инфракрасного диапазона. Основная его цель была — изучать вселенную в видимом свете, то есть в тех длинах волн, которые мы видим, — так он делал фотографии.
Телескоп Джеймса Уэбба настроен больше на инфракрасный диапазон. Диапазон этих волн из космоса на Землю почти не пробивается, потому что поглощается земной атмосферой. Поэтому, чтобы увидеть вселенную в этих волнах, собственно и нужно выходить в космос. Телескоп Джеймса Уэбба не только вывели на орбиту, но его еще отправили в точку Лагранжа, как можно дальше от Земли для того, чтобы тепловая сигнатура нашей планеты не мешала ему.
Объясните про инфракрасный диапазон.
В этом свете много интересного можно наблюдать. Можно увидеть то, что делалось очень давно во вселенной, потому что весь свет, излучаемый во вселенной давно, далеко от сегодняшнего дня, испытывает красное смещение собственно за счет этого расширения. Чем дальше источник света, тем соответственно оно древнее и соответственно сильнее его свет смещается в инфракрасную область. Если какая-то галактика светила в видимом свете, но делала это миллиарды лет назад, то к нам оно может прийти как инфракрасное. Тогда Джеймс Уэбб будет видеть это смещение.
Кроме того, в инфракрасном диапазоне многие объекты можно наблюдать и в нашей галактике, а не где-то далеко. К примеру, тусклые звезды, красные и коричневые карлики. Или те же экзопланеты, которые сами не светят, но отражают свет своих светил. Или в основном их наблюдают через транзитный способ, то есть они проходят по диску светила и оставляют отпечаток в инфракрасном спектре. Зная такой спектр поглощения планеты, точнее ее атмосферы, можно многое сказать об этой планете.
Например?
Например, входит ли вода, метан или другие химические соединения. Возможна ли там жизнь?
Если обобщить, то Джеймс Уэбб нужен для поиска возможности жизни на других планетах?
Да, это одна из основных его задач. То есть поиск таких элементов, которые мы будем считать либо результатом жизнедеятельности, например, метан, либо, наоборот, необходимы для существования (вода, органические соединения).
Каковы теории возникновения вселенной, кроме взрыва?
Теория большого взрыва сформировалась окончательно где-то всередине 20 века. Было одно наблюдение, которое сделало эту теорию победительницей. Это было наблюдение микроволнового фона вселенной. Фоновое облучение микроволнового, как его еще называют. Оно просто было предсказано Георгием Гумовым, нашим земляком из Одессы. Он предсказал это в 1950-х годах, а открыли его в 1960-х.
Теория большого взрыва — это условное название. Правильнее всего было бы назвать теорию горячей тесной вселенной в прошлом. Эта теория о том, что в прошлом вселенная была гораздо более тесной, горячей. Именно потому, что он расширяется, он сейчас так холоден и пуст. Наличие этого излучения означало то, что когда-то вселенная была такой густой и горячей, что в ней не мог сохраняться даже водород. То есть была настолько густая плазма, что водород был разделен на протоны и электроны. И вот в тот момент, когда вселенная охладела настолько, чтобы электроны присоединились к протонам и образовали водород — первый химический элемент, то именно этот переходный момент, породивший этот свет, который мы сейчас называем микроволновым фоном. Причем когда этот свет родился, он был высокоэнергетическим.
Что это значит?
Это были такие длины волн, которые были далеко в ультрафиолетовом диапазоне или даже в гамма-диапазоне — недоступны для нашего зрения. Но за счет расширения вселенной длина волны этого света стала наоборот очень длинной и оно превратилось в инфракрасное. То есть оно переместилось в ту часть, где мы ее не видим, потому что волны очень длинные. Хотя при рождении они были слишком короткими. Теория большого взрыва предполагала, что такое излучение должно присутствовать. Поэтому, когда ученые в Америке его нашли, кстати случайно, потому что его ожидали на других длинах волны. Тогда стало понятно, что действительно вселенная была горяча и тесна настолько, что когда-то она была плазмой. Она потом рекомбинировала — электроны и протоны, которые были свободными, объединились и стали водородом.
А что было до большого взрыва и что после?
Если более подробно углубиться, то на самом деле никакого взрыва не было, было расширение из какого-то исходного состояния, в котором материя была очень плотной и очень горячей. Что касается вопроса, что было до взрыва, то это вопрос о том, откуда вообще эта материя взялась, как образовалась и почему она образовалась именно в таком состоянии — в целом ответа на этот вопрос нет. По нескольким причинам. Во-первых, никаких сигналов оттуда почти невозможно найти. Это микроволновое излучение одно из самых далеких вещей, которые мы можем видеть.
Есть еще несколько маркеров из эпох, которые были до этой рекомбинации. Когда-то во вселенной проходили термоядерные реакции, когда было настолько тесно, что образовывались более тяжелые ядра из протонов. И этот остаток можно проследить в наблюдениях, что еще раз подтверждает теорию большого взрыва — или горячей тесной Вселенной в прошлом. В частности, в таком первичном ядерном синтезе родился почти весь гелий, который есть во вселенной. Ведь вселенная сейчас состоит примерно на ¾ из водорода и на ¼ из водорода и небольшого количества более тяжелых элементов, рождающихся уже в звездах. Но эти элементы только начали рождаться. Маркеров, наблюдений от чего-то, что произошло перед этим первичным синтезом нет. Соответственно невозможно наблюдением заглянуть еще дальше в прошлое Вселенной. Есть гипотеза, что мы можем еще найти реликтовый нитринный фон, а также первичные гравитационные волны. Хотя это очень тяжело, никто не знает, как их найти.
А что означают первичные гравитационные волны?
Это волны, которые образовались при создании вселенной. Огромная плотность материи порождала такие же огромные возмущения самой ткани пространства времени, которые тоже распространялись, расширялись вместе со Вселенной. Они и сегодня присутствуют во Вселенной только теперь гораздо менее заметны, потому что потеряли свою энергию с расширением Вселенной.
Теория большого взрыва не дает ответа откуда взялась вселенная. Есть другие теории. В частности, теория космической инфляции, которая еще дальше отодвигает понятие откуда все взялось, еще больше назад во времени. Она объясняет, что все частицы, все материи, которые мы знаем, появились из какого-нибудь первичного поля. Это больше гипотезы, чем теории. Ну, есть еще экзотические теории о том, что большому взрыву предшествовала другая вселенная, которая сжалась и потом родилась наша. Имеется теория о том, что наша вселенная была рождена из пустоты, из вакуума. С точки зрения энергетического баланса это возможно. Потому что рожденная энергия компенсируется отрицательной гравитационной энергией. Любая энергия создает гравитацию.
https://s3.eu-central-1.amazonaws.com/media.my.ua/feed/137/f7d96c0910d902e8ccf4405d9586c052.png
А что скажете о будущем вселенной?
Если космология решит свою основную задачу и узнает из чего состоит Вселенная и в каких пропорциях в ней светлая, темная материя и темная энергия, то это позволит нам узнать не только о том, какой она была в прошлом, но и предсказать, какой она будет в будущем после миллиардов лет такого расширения. Есть несколько сценариев. Наиболее вероятный на сегодняшний день это бесконечное расширение за бесконечный промежуток времени. То есть ускоренное расширение и оно таким и будет оставаться. В целом вселенная расширяется и дальше будет расширяться и все закончится тем, что галактики станут изолированными друг от друга, но будут держаться кучей, каждая сама по себе. Сейчас мы можем наблюдать миллиарды галактик, но через десяток миллиардов лет они будут убегать за горизонт наблюдения за счет расширения вселенной. Это основной сценарий.
Есть еще теория большого разрыва. Такое расширение будет так быстро нарастать, что разорвет не только внегалактические структуры, но и сами галактики, а затем и солнечные системы, а затем и звезды и планеты. Это возможно при наличии фантомной темной энергии — определенного типа этой загадочной субстанции. Такое произойдет за окончательное время, но все равно это время очень велико. Есть также третий альтернативный сценарий большого хруста. В нем расширение заменяется на схлопывание в какой-то момент. Какой из этих сценариев реализуется, зависит от наполнения вселенной, от свойств темной энергии и Вселенной.
Скажите по поводу мультимира, который сейчас популярен в кинокомиксах. Он возможен?
Теории мультивселенной происходят из микромира с интерпретацией квантовой механики. В космологии мультивселенная существует несколько в другом смысле, потому что при рождении вселенной могло родиться много вселенных с разными физическими законами. Но это теория, которая вряд ли найдет какое-нибудь подтверждение, потому что добраться до другой вселенной не позволяют законы физики нашей вселенной.
Расскажите о темной материи. Чем отличается темная энергия от темной материи?
Концепция темной материи проще, чем темной энергии. Представьте, что вы держите шарик на нити. Если захотите, вы можете этот шарик раскрутить и он будет вращаться. При этом понятно, что когда внезапно обрезали нить, то шарик улетит куда угодно, не будет ни за что держаться. Потому что есть центробежное ускорение и есть компенсирующая его сила натяжения. Нужна сила, которая бы держала этот шарик по центру.
На самом деле, вселенная — много таких шариков, которые вращаются вокруг общего центра тяжести со своими центрами тяжести. В частности такова наша галактика. Это много звезд, которые крутятся вокруг центра и эта держащая их нити является гравитация. Но есть проблема. Она заключается в том, что ученые посмотрели на скорость, с которой эти звезды вращаются вокруг центра галактик и заметили, что эти скорости слишком велики как для гравитации, создаваемой самими звездами и самой галактикой. Это означает, что существует нечто, держащее их сильнее, чем гравитирует видимая материя. Оттуда возникла проблема темной материи. Надо было придумать какую-то невидимую субстанцию, но со всем тем создает эту силу тяготения достаточно, чтобы звезды могли крутиться настолько быстро, насколько они крутятся сейчас, как видно из наблюдений. Это стало понятно где-то в 70-х годах прошлого столетия.
А перед этим ученые заметили такой же эффект на масштабе скопления галактик: они вращаются вокруг каких-то общих центров притяжения, но слишком быстро как для той массы, которая держит их вместе. То есть гравитирующей массы должно быть больше, чем светящейся материи — светящейся материи. Это должно быть нечто столь тяжелое, что создает такую гравитацию, чтобы все эти тела держались общих центров тяготения. И, соответственно, это назвали темной материей и выяснили, что по массе ее должно быть в три-четыре раза больше, чем видимой материи.
У ученых практически нет сомнений, что эта материя существует и что она оказывает влияние на динамику Вселенной. И они не оставляют надежд найти ее не только в масштабах галактики, но и здесь на Земле — возможно, частицы этой темной материи могут попасть на детекторы частиц. Поэтому ученые закапываются глубоко под землю, чтобы ничего не мешало, никакие другие частицы, никакое другое облучение и устанавливают там разные детекторы частиц, и за ними внимательно наблюдают не появится ли что-то, что можно интерпретировать как частицы темной материи. Но пока ни один из таких экспериментов не подтвердил, что такие частицы есть. Темная энергия это нечто гораздо более загадочное.
Как космология сможет практически повлиять на освоение космоса?
Я еще упомяну о таком практическом аспекте космологии. Эта наука определенным образом связана с физикой частиц, потому что прошлое космоса сильно зависит от того, из чего состоит материя, как она взаимодействует на очень высоких энергиях. Как показала космология, в нашей вселенной присутствуют скрытые компоненты, не излучающие свет и которые можно увидеть с помощью космологии в больших масштабах. Они, наверное, имеют какие-то манифестации (демонстрации) на уровне элементарных частиц. Я уже говорил, что учёные пытаются их найти, но пока безуспешно.
Ну, а что касается фундаментальной науки на масштабах больших, чем оперирует сейчас человечество, то люди сейчас овладевают только орбитой Земли. Есть миссии к Луне, Марсу. Но надо понимать, что выход за пределы своей солнечной системы случится еще не скоро. Для этого требуются такие технологии, как ядерные космические двигатели. Сейчас только создаются некие концепты таких установок. Прогнозировать, когда мы колонизируем нашу галактику — неблагодарное дело.
Если все-таки удастся сконструировать такие двигатели, как космология поможет?Цивилизация и другая жизнь зависят от космологии, потому что объективные законы устанавливают ограничения на то, как далеко и как быстро вы можете распространить свою цивилизацию и свою жизнь. В целом это подскажет наши пределы, что мы успеем сделать до того, как вселенная погрузится во тьму, холод, или, наоборот, встанет.
Давайте поговорим о плоских стенах. Что это означает «вселенная — совокупность плоских стен»?
Это то, чем я занимаюсь. По-видимому, речь идет о крупномасштабном распределении материи. И здесь такое дело, что это материя в виде галактик, скоплений, она распределена интересным образом, что доминируют в ней пустоты. Если условно описать, то чем-то сродни швейцарскому сыру, в котором много дыр. Только во вселенной другие соотношения материи и пустот. Дело в том, что они концентрируются неравномерно. Это могут быть стены, окружающие пустоты, а также одномерные структуры — филаменты.
Филамент — это другими словами нить. У ученых есть термин, чтобы обозначить такое распределение. Они говорят о космической паутине. И, соответственно, эти гигантские двухмерные структуры называются «стены». Если посмотреть на них сбоку, мы можем воспроизвести 3D структуру по их полю скоростей и по их координатным. Она будет выглядеть как скомканная простыня, где на поверхности есть повышенная плотность, а между стенами есть пустоты.
То есть вселенная — паутина?
Да. Да, это кружево, напоминающее паутину. Но есть и 1D, и 2D структуры. Ученые интересуются, почему так произошло, какие законы привели именно к такому распределению, какова динамика этих структур? Рано или поздно они все-таки схватятся в какие-нибудь более точечные объекты. Или не.
Что мы до сих пор не понимаем?
Мы знаем законы, по которым тела притягиваются друг к другу и мы можем предположить какое-то первоначальное распределение, в котором не было этих стенок и этих филаментов. И теперь мы знаем, что такие законы притяжения и взаимодействия приводят именно к такому распределению. Это все можно предположить и объяснить с помощью законов гравитации и взаимодействия материи, которые мы знаем. И все это просчитывается. Но есть множество деталей, которые еще предстоит прояснить. Например, какой длины будут эти филаменты (нити), какой густоты, насколько густота будет больше на этой стенке, чем густота галактик в пустоте.
Многие говорят о супермодели, то есть сочетании теории относительности, космологии, квантовой механики, чтобы лучше понять вселенную.
Вы говорите о теории всего, или теории большого объединения (сил природы). Это теория, в которой должны сочетаться абсолютно все взаимодействия. Ее пока не изобрели, но это святой грааль для всех физиков. Поиски продолжаются.