Космологическая постоянная

Космологическая постоянная, если таковая действительно существует, могла бы послужить объяснением наблюдаемому расширению Вселенной с нарастающей скоростью расширения.

Постулируя общую теорию относительности, Альберт Эйнштейн был уверен в стационарности Вселенной, то есть, в том, что положение галактик относительно друг друга практически не меняется. Однако он не мог не заметить, что в силу действия закона всемирного тяготения Ньютона Вселенная должна сжиматься, что противоречит здравому смыслу. Поэтому, чтобы уравновесить силы гравитации, ведущие Вселенную к неизбежному и скоропостижному коллапсу, Эйнштейну пришлось ввести в уравнения общей теории относительности дополнительное слагаемое — космологический член, своего рода антигравитационную поправку на необъяснимую силу отталкивания, буквально растаскивающую галактики и противодействующую силе их взаимного гравитационного притяжения. Эта сила, согласно Эйнштейну, возрастает с расстоянием с коэффициентом пропорциональности, равным так называемой космологической постоянной, которую ученый обозначил греческой прописной буквой Λ (лямбда).

Противореча, на первый взгляд, критерию красоты теории, эта добавка оказалась неизбежной с точки зрения сохранения ее непротиворечивости. Однако, после открытия явления расширения Вселенной (см. Закон Хаббла), Эйнштейн понял, что нужда в космологической постоянной отпала. Эйнштейн тут же исключил космологический член из своих уравнений и впоследствии неоднократно называл его первоначальное появление в них грубейшей из допущенных им за всю свою жизнь ошибок.

После этого почти до конца ХХ столетия космологическая постоянная впала в немилость в теоретической физике. Редкие смельчаки из числа физиков-теоретиков, пытавшихся хотя бы заикнуться об ее возвращении в модель устройства Вселенной для объяснения той или иной неразрешимой головоломки, немедленно подвергались жестокому высмеиванию со стороны коллег. А затем, в конце 1990-х годов история физики приняла неожиданный поворот, и Λ гордо вернулась на сцену и оказалась в центре всеобщего внимания.

Теория Большого взрыва неизбежно подразумевает вопрос: и чем всё это представление завершится? Либо разбегающиеся галактики в какой-то момент повернут вспять под воздействием сил гравитационного притяжения, и Вселенная сожмется обратно в точку в момент того, что иногда называют большой крах, по аналогии с большим взрывом; либо Вселенная так и будет расширяться до бесконечности во тьму пространства, пока не обратится в рассеянный холодный прах в результате тепловой смерти. Казалось бы, третьего не дано. Как правоверные христиане не видят для себя после смерти иной альтернативы, кроме попадания в рай или ад, все космологи строили догадки исключительно на предмет того, какая из двух судеб предначертана Вселенной.

Одним из методов получения ответа на этот вопрос явилось измерение скорости удаления галактик, отстоящих от Земли на самые большие расстояния — в миллиарды световых лет. Поскольку свет от них шел до Земли миллиарды лет, по доплеровскому смещению в их спектрах мы можем вычислить, с какой скоростью они удалялись миллиарды лет тому назад. Сравнив эту скорость с современной скоростью разбегания ближайших галактик, мы узнаем, насколько силы гравитационного притяжения успели замедлить расширение Вселенной, а там, можно надеяться, и вычислим ее судьбу.

Измерение скорости удаления галактик на сегодняшний день задача решаемая (см. Эффект Доплера) — достаточно измерить красное смещение в спектре излучения их звезд. Гораздо труднее измерить расстояние до этих галактик. Для этого астрономам нужна т. н. стандартная свеча — объект с заведомо известной исходной светимостью. Сравнив энергию доходящего до нас излучения с исходной энергией, испускаемой таким объектом в пространство по всем направлениям и рассеивающейся в нем, мы можем оценить расстояние до него.

В 1990-е годы астрофизикам удалось наконец найти подходящую стандартную свечу — на эту роль идеально подошли сверхновые типа Ia (см. Космический треугольник). Использование этого метода дало, мягко выражаясь, озадачивающие результаты. Расширение Вселенной не просто не замедляется со временем — оно ускоряется! Судя по всему, имеется какая-то неизвестная нам сила, которая буквально растаскивает Вселенную на куски, — какая-то, по сути, антигравитация, причем настолько сильная, что она побеждает силу тяжести, и под ее воздействием галактики разлетаются с неуклонно возрастающей скоростью. И, стоило астрофизикам осознать этот факт, как им пришлось срочно реабилитировать опальную космологическую постоянную Λ. Вся космологическая теория была еще раз поставлена с ног на голову, и теперь физики-теоретики бьются над тем, как вернуть «грубейшую ошибку» Эйнштейна на законное место в своих теориях. Другой вопрос, навсегда ли космологическая постоянная возвращается в теоретическую физику.

См. также:
Космический треугольник
Альберт ЭЙНШТЕЙН
Альберт ЭЙНШТЕЙН
Albert Einstein, 1879–1955

Один из величайших физиков-теоретиков ХХ века. Родился в Ульме, Германия; жил и работал в Германии, Швейцарии и США. Сын владельца маленького электрохимического заводика в Мюнхене; в этом городе и началось его формальное образование. После того, как семейный бизнес пришел в полный упадок, семья Эйнштейнов перебралась в Италию, а юный Альберт отправился в Цюрих (Швейцария), где и продолжил формальное образование. (Тут самое время развенчать устойчивый миф о том, что в юности Эйнштейн был нерадивым студентом и даже получал двойки по математике. С учебой у Эйнштейна проблем не возникало, зато он имел массу дисциплинарных взысканий, однако проблемы с администрацией закостенелой в те годы германской системы образования возникали у многих студентов, отличавшихся свободомыслием.)

В 1901 году Эйнштейн устроился на работу в Швейцарское патентное бюро в Берне и в том же году получил швейцарское гражданство по причине острого недовольства жестким и милитаризированным режимом, воцарившимся в Германии. За семь лет, проведенных на этой должности, он и внес свой основной вклад в науку, включая теоретическое объяснение фотоэлектрического эффекта и броуновского движения и специальную теорию относительности. В 1909 году, получив признание в академических кругах, стал профессором Цюрихского, затем Пражского университетов и, наконец, возглавил Институт физики им. Кайзера Вильгельма в Берлине. Ранний брак с однокурсницей Милевой Марич (Mileva Maric) сложился неудачно; в 1919 году Эйнштейн развелся со своей первой женой и вскоре женился на своей кузине Эльзе.

В том же году к Эйнштейну пришла всемирная слава — замеры отклонения световых лучей при прохождении лучей в непосредственной близости от Солнца стали экспериментально подтверждать предсказания общей теории относительности. Однако, будучи пацифистом и сионистом по убеждениям, Эйнштейн находил политическую обстановку, складывающуюся в Германии, всё более невыносимой. В 1933 году, с окончательным утверждением у власти Адольфа Гитлера, ученый покинул историческую родину и отправился в Принстон (США) для продолжения работы в Принстонском институте фундаментальных исследований, а в 1940 году принял американское подданство. В годы второй мировой войны направил Президенту США Франклину Рузвельту письмо, в котором предупредил об опасности разработки атомного оружия, хотя и не ясно, не стало ли именно это письмо своеобразным катализатором, побудившим администрацию США к реализации программы скорейшего создания атомной бомбы. Как бы то ни было, после войны Эйнштейн выступал последовательным поборником мира во всем мире, и уделял миротворческой деятельности немало времени.

Будучи непримиримым противником квантовой механики, как таковой, Эйнштейн своим скептическим отношением к этой теории немало способствовал развитию и оттачиванию ее сторонниками, в частности его старым личным другом Нильсом Бором, своих идей. На склоне лет Эйнштейн безуспешно пытался связать воедино теорию гравитации с теориями других природных сил (см. Универсальные теории).


8
Показать комментарии (8)
Свернуть комментарии (8)

  • Alienoid  | 21.10.2011 | 10:51 Ответить
    Дилетантский вопрос:
    Почему "красное смещение" связывают только с эффектом Доплера и отталкиваясь от него делают вывод о расширении вселенной. Возможно на больших расстояниях межзвездная пыль и надуманная темная материя воздействует на проходящий через нее свет. Ведь когда солнце краснеет на закате\восходе мы не считаем, что оно от нас начинает быстро удалятся! Просто лучу солнца надо пройти более толстый и пыльный слой атмосферы...
    Ответить
    • a_b > Alienoid | 15.03.2013 | 13:58 Ответить
      В спектре Солнца есть линии поглощения:
      http://elementy.ru/lib/431314
      Когда солнце краснеет, эти линии остаются на своих местах, просто ослабевает интенсивность всех лучей, кроме красных.
      А вот для далеких галактик эти линии оказываются смещены в красную сторону спектра. Кроме того, цвет этих галактик не красный (как было бы при поглощении пылью), потому что в видимую часть спектра смещается ультрафиолетовая часть излучения.
      Ответить
  • Takkun  | 21.06.2012 | 00:44 Ответить
    А если это не космологическая постоянная, а "ускорение свободного падения"? И мы не "распухаем" на свободу, а падаем на что-то, которое нас притягивает, и растягивает нашу сравнительно пустую полость-вселенную?
    Ответить
  • prosvod  | 12.09.2013 | 19:41 Ответить
    реликтовое излучение, которое находилось 13 млрд лет назад аж в рентгеновской области, покраснело до радиодиапазона. И точно не из-за Доплера. Есть факты, есть гипотезы,их объясняющие...
    Из-за двух сверхновых которые не так светятся,как надо бы по теории (тоже спорной, типа вытягивание вещества из спутника и строго одинаковой интенсивности излучения),делаются выводы об антигравитации и проч.
    Ответить
    • prosvod > prosvod | 12.09.2013 | 19:46 Ответить
      Если все-таки электромагнитный свет не в вакууме распространяется, а в некоторой, неулавливаемой нами среде, то (по аналогии со звуковыми волнами) частота эл-магн. волн зависит от плотности этой среды, а она может быть и неоднородна.
      Ответить
      • Ветер-с-гор > prosvod | 11.04.2014 | 22:07 Ответить
        Господи, какая чушь!
        Ответить
      • anti.einstein > prosvod | 21.10.2015 | 15:29 Ответить
        Очень точное замечание что электромагнитные волны распространяются в определенной среде, от плотности которой и зависит их скорость распространения. Вакуум и энергия (масса)- 2 противоположные сущности составляющие Вселенную, находящиеся в едином пространстве. Энергия и вакуум не могут занимать одну и ту-же область пространства. По этому чем выше плотность энергии, тем ниже "плотность" вакуума и наоборот. Энергия имеет конечную плотность. Максимальная ее плотность- в точке сингулярности. Равно как и вакуум имеет конечную плотность. Электромагнитные волны замедляются тем больше, чем выше плотность энергии в области пространства. В точке сингулярности отсутствует среда распространения эл.маг.волн (вакуум). По этому как звуковая волна не может преодолеть область безвоздушного пространства, так и электромагнитные волны не могут пройти сквозь сингулярность.
        Ответить
  • vd7752  | 01.08.2016 | 23:15 Ответить
    Как может расширятся то что безгранично (о Вселенной)?
    Сейчас теорию Большого Взрыва поменяли на теорию Большого Отскока! Но человечество еще далеко от истины, расширяется не Вселенная, а представление о ближайшем пространстве...
    "...ratioton - ратиотон, т.е. квант идеи – причины, который не имеет массы, неполяризован ( положительная и отрицательная поляризация – субъективная условность). Скорость распространения ратиотона равна бесконечности, следовательно идея мысль проникает мгновенно и воздействует. как на грубую , так и на тонкую материю…."
    http://www.proza.ru/2016/06/25/95
    Ответить
Написать комментарий
Элементы

© 2005-2017 «Элементы»