Усадив перед собой жену и одиннадцатилетнего сына, я начал читать с экрана ноутбука: «Тёмная энергия есть неизменная энергетическая плотность, равномерно распределённая в бесконечном пространстве, именуемом для простоты понимания „Вселенная“. Другими словами, это космологическая константа, которой постулируется ненулевое значение энергии и плотности вакуума».
Жена смотрела на меня округлившимися от страха глазами. Сын зевнул и заскулил:
— Пап, можно я пойду? Мне ещё английский переписывать.
— Но есть и второе понимание тёмной энергии, — продолжил бессердечный я. — Это бесконечное динамическое поле с вариативной энергетической плотностью, изменяющейся в пространстве и времени.
Супруга внимательным взглядом окинула кухню в поисках жидкости, которая расширила моё сознание до космических пределов.
Но я и мой мозг были трезвы как никогда. Это пугало моих домашних, однако я не мог остановиться. Ведь я совершил открытие, которое перевернуло моё понимание устройства мира. Хотите, я с вами поделюсь этим откровением? А даже если и не хотите, я всё равно поделюсь.
Как только астрономы мира научились взвешивать космические объекты, выяснилась удивительная вещь: суммарная масса всех галактик намного больше, чем масса всех видимых тел. Это могло означать только то, что во Вселенной кроме привычной для нас материи с понятными свойствами, существует нечто, невидимое глазу, но обладающее немалой массой. Эту загадочную субстанцию, не мудрствуя лукаво, сразу окрестили тёмным веществом.
Спасибо надо сказать американскому астроному Фрицу Цвикки и теории скрытой массы, разработанной им в
Дальше — ещё интереснее. То, что наша Вселенная расширяется, и галактики разбегаются друг от друга, известно сегодня даже ученикам средней школы. Этот факт не вызывает сомнений ни у кого, притом, что никто не может объяснить генезис и физику этого процесса. Согласно самой популярной сегодня гипотезе, вся ответственность за ускоренное расширение Вселенной лежит на тёмной энергии, которая составляет три четверти плотности Вселенной.
Да, товарищи читатели, кроме тёмного вещества есть ещё и такая же энергия, ни свойств, ни каких-либо иных параметров которой учёные обозначить пока не могут. Единственный способ изучить тёмную энергию — это попытаться проанализировать историю эволюции Космоса и систематизировать скорость расширения Вселенной во времени. Если верить учёным космофизикам, — а не верить им у нас нет видимых причин, — после Большого Взрыва началась короткая стадия быстрого расширения Вселенной. Стартовый разбег сменился периодом замедленного расширения, которое продолжалось всего-навсего
А потом вдруг наступила эпоха ускорения, в которой мы сегодня с вами и живём. По каким законам происходит изменение скорости, пока неясно, но учёные над этим работают. Тем более что постоянно возникающие в разных углах галактики взрывы Сверхновых дают прекрасный материал для исследований. Именно по этим процессам мы только и можем вычислить умозрительные темпы разбега в различные периоды времени существования Вселенной. Ибо эти объекты мы (земляне) видим такими, какими они были в далёком прошлом.
Говоря о тёмной стороне Космоса, нельзя не коснуться ещё одного таинственного понятия астрофизики, такого как чёрные дыры. Количество людей, которые до смерти боятся чёрных дыр, гораздо больше, чем кониофобов (боязнь пыли), но значительно меньше, чем страдающих трискаидекафобией (боязнь числа 13). Учёные давно не сомневаются в существовании чёрных дыр, хотя увидеть их в принципе невозможно и весь факт наличия этих нор во Вселенной можно подтвердить только косвенно, по мере их воздействия на наблюдаемые объекты.
Чёрная дыра не имеет объёма, формы, поверхности в нашем обычном понимании этих терминов. Учёные называют то, что окружает дыру, горизонтом, за который невозможно заглянуть. Сокрытое за горизонтом не поддаётся наблюдению и изучению в лоб. Ничто не выходит изнутри за линию (поверхность) горизонта — ни материя, ни излучение. А если что-то попадает в такую дыру, в наш мир не возвращается ни в каком виде.
Теперь подробнее о тёмной материи. Условно её можно разделить на два вида: барионную и небарионную.
Барионная материя — это обычное (ну, почти обычное!) вещество, которое невидимо по причине отсутствия собственного излучения. Реальное существование этого класса считается подтверждённым экспериментально. Научное слежение за миллионами удалённых галактик в течение нескольких лет привели к открытию тяжёлых компактных галообъектов, то есть таких, которые расположены на окраинах галактических дисков. В моменты, когда тёмное массивное тело проходило между наблюдателем и точкой наблюдения, яркость последней изменялась. Барионной материей могут оказаться или остывшие звёзды (коричневые карлики), или облака горячего газа, который не светится в видимом диапазоне.
Небарионная тёмная материя представляет собой самое загадочное явление астрофизики. Особенность её в том, что частицы, из которых состоит этот загадочный класс, абсолютно никак не проявляют себя во взаимодействии с обычным веществом. Именно поэтому их чрезвычайно сложно обнаружить. Все попытки зарегистрировать небарионные частицы (а исследования в этом направлении идут в течение последних 30 лет) терпят крах, хотя масса их должна быть в десятки раз больше протона. Эксперименты по поиску этих таинственных кирпичей мироздания денно и нощно ведутся и на ускорителях элементарных частиц, и в живом Космосе.
Но вернёмся вновь к тёмной энергии. Исключительно для того, чтобы уточнить для внимательного читателя несколько моментов. Во-первых, она (энергия) равномерно распределена по Вселенной, заполнив собой все уголки Космоса. В отличие от обычного вещества и любых разновидностей тёмной материи, которые встречаются исключительно кусками, клубами, облаками и иными комочками.
Кроме того, эта таинственная субстанция обладает столь странными свойствами и параметрами, что осознать их можно лишь теоретически и то не каждому. Для этого надо уметь правильно анализировать и (что ещё важнее!) интерпретировать решения уравнений бессмертной теории относительности. Считается, что именно за счёт присутствия во Вселенной тёмной энергии и растёт темп расширения Космоса. Как будто бы энергия расталкивает саму себя, ускоряя при этом и параметры разлёта обычной материи. При этом, испытывая антигравитацию, она же проявляет свойства и отрицательного давления, то есть в ней также существует сила, которая препятствует растяжению Вселенной.
Кое-кто (не будем называть этих смелых людей поимённо) считает, что тёмная энергия — это и есть вакуум. В доказательство приводится факт того, что плотность энергии вакуума не меняется — притом, что Вселенная неуклонно расширяется. Это действительно соответствует явлению, именуемому отрицательным давлением. Противники теории вакуума уверены, что тёмная энергия является сверхслабым полем, именуемым квинтэссенцией. Но все единодушны в одном: природу таинственной силы прояснить смогут только астрономические наблюдения, которые ведут лучшие астрофизики мира. Решение этой задачи принесёт человечеству не просто новые знания, а рывок в осознании природы мира. Ибо тёмная энергия абсолютно не похожа ни на что, с чем физика имела дело до сих пор.
Если объединить оба вида тёмной материи, тёмную энергию, и нейтрино (до 3% массы Вселенной), выяснится, что наш мир на 95% состоит из неведомого чего-то, о чём мы ничего не знаем, и даже не знаем, как это узнать. Факт такого «открытия» сам по себе не опасен, но некоторым неокрепшим или ослабленным умам такое откровение может нанести большой психологический вред. Физика — наука сильных духом. Тревога, которая возникает при встрече с неизведанным, или огорчение от того, что важные тайны Вселенной сокрыты от человечества, — удел обывателя, привыкшего к разжёванным сюжетам телесериалов.
Настоящего исследователя такие трудности только вдохновляют на новые подвиги, воодушевляют на очередные опыты и исследования. Стоит положить свою жизнь на алтарь науки лишь только для того, чтобы все загадки рано или поздно разрешились. Найдётся решение и для загадки тёмных сил. Это в свою очередь не только даст ответ на поставленные вопросы, но и обязательно задаст новые, родит свежие загадки, которые в свою очередь когда-нибудь (мы в это верим!) будут разгаданы. Как бесконечны Вселенная и Время, так бесконечна и линия таинственных явлений, которые время от времени открываются перед пытливыми умами.
Но про новые загадки и их решения вам (а может уже и не вам) расскажут новые авторы. А мне остаётся напоследок лишь воспроизвести полностью изречение, которое без купюр звучит так: «Я знаю только то, что ничего не знаю, но другие не знают и этого» (Сократ).
* * *
От редакции. Интересуетесь наукой? Заходите в киевский Музей популярной науки и техники «Экспериментаниум»!
