Лекция о Темной Материи в изложении Моргана Фридмана - Еще раз о Мироустройстве

Кажется, сколько можно говорить на тему, которая никак пока не проясняет сути вещей, поскольку все фундаментальные знания в астрофизике не дают четкой картины строения Вселенной. Но этот вопрос, несомненно, должен быть по возможности рассмотрен во всех подробностях, так как только четкое представление о свойствах нашего материального мира позволит серьезно подвинуться человечеству по пути эволюции фундаментального знания.

Вся материя состоит из атомов, все, что нас окружает, весь космос состоит из атомов. Но у Вселенной имеется еще и другая сторона. Все пространство заполнено некоторой субстанцией, такой странной, что многие ученые сомневаются в ее существовании. В 2009 году удивительно чувствительному детектору частиц удалось зафиксировать некоторый намек на ее реальность. Такое открытие изменило наше представление о реальном мире. Если мы чего-то не можем увидеть, это не значит, что оно не существует.

В 60-е годы прошлого века Дина Рубина занялась вопросами поиска в галактических областях нечто не исследованное. Тогда о движении галактик не было известно почти ничего. Рассматривая галактику Туманность Андромеды в мощный телескоп, она обнаружила в ее центре скопление звезд. Согласно законам небесной механики, все звезды должны были вращаться вокруг этого центра, причем, скорость их вращения должна быть тем меньше, чем дальше они удалены от центра галактики, аналогично распределению скоростей вращения планет в нашей Солнечной Системе. Это следует из теории Ньютона, согласно моменту количества вращения. Это соответствует распределению гравитационных сил.

Однако, наблюдения за звездами в галактике Туманность Андромеды показали, что все ее звезды движутся с одинаковой скоростью (250 км/сек). Такие же результаты получили и при наблюдении за другими галактиками. Это можно было объяснить лишь тем, что массы галактик оказались намного больше, чем значения, определяемые совокупностью масс видимой материи. Примерно 90-95% вещества галактики оказалось невидимой материей. Невидимую материю ученые назвали Темной Материей.

Рассуждения на эту тему приводятся во многих разделах данных книг. Следует только добавить, что данная парадигма требует практического подтверждения. Почти всю сегодняшнюю астрофизику можно назвать наукой наблюдательной. Наличие Темной Материи подтверждается теоретическими расчетами и косвенными наблюдениями. У множества астрономов есть идеи и результаты экспериментов. Идею темной материи начинает прорабатывать Карлос Франк, да и наши ученые тоже активно занялись проработкой этих гипотез, их список приводится в предыдущей главе. Они работают, в основном, не с телескопами, а с математикой.

Поскольку сегодня мы владеем мощной вычислительной техникой, то на уравнения Ньютона можно уже рассматривать по-другому. Супер компьютеры моделируют процессы во Вселенной, что требует многих месяцев работы. Начальное состояние Вселенной рассматривалось, как гигантское облако газа в пространстве. При этом, если учитывать только видимую материю, то ЭВМ не может смоделировать образование галактик, звезды не смогут собраться в скопление, для этого не хватит гравитационных сил. Облако газа просто рассеется, следовательно, Вселенная формировалась иначе.

ЭВМ смогла сформировать галактики их рассеянного газового облака лишь после введения в расчеты значительного количества невидимой материи для поддержания необходимого уровня гравитационных сил. Вероятно, через миллиарды лет после Большого Взрыва образовались сгустки Темной Материи, и из газового облака под воздействием сил гравитации ТМ начинают формироваться звезды и их скопления. Спиральные галактики формировались в течение 10 млрд. лет.

Сегодня ученые разрабатывают реальные методы, которые позволят обнаружить и изучить свойства ТМ. Этот метод называется методом гравитационных линз.

А. Эйнштейн рассматривал пространство как гибкую, пластичную субстанцию, изменяющуюся под воздействием гравитации. Все, что имеет массу, может изгибать эту субстанцию и изгибать ее подобно линзе, но, если изгибается пространство, то и лучи, проходящие через него, тоже изгибаются.

Темная Материя не отражает, не поглощает и не испускает свет. Поэтому следует найти какое-то другое свойство ТМ, проявление которого мы могли бы зафиксировать. Темная Материя изгибает свет благодаря другому физическому эффекту, эффекту гравитационных линз. Все галактики окружены невидимым слоем темной материи, и, следовательно, лучи света, приходящие к нам от далеких галактик, искажаются ближними.

Телескоп Хаббл видит огромное число галактик, о численности которых говорилось ранее. Свет, огибая на пути к нам галактику за галактикой, вычерчивает карту темной материи. ЭВМ строят трехмерные структуры Вселенной. Это "суп" из Темной Материи. Там, где суп гуще, образуются галактики. И наоборот, там где больше сгусток кластера галактик, там выше концентрация Темной Материи. Такова одна из существующих сегодня парадигм структуры Вселенной. Обычная материя живет внутри темной. Темная материя формирует некоторую космическую сеть из нитей, узлов сгустков. Газы стягивались, концентрировались, в результате чего образовывались звезды, которые объединялись в галактики. Темная материя при этом является скелетом Вселенной, играя роль строительной материи для всех известных нам космических объектов.

"Идея Темной Материи возникла 60 лет назад, и оказалось, что она необходима для самого нашего существования". Сегодня уже известны многие ее свойства, аналогично нашим знаниям об электричестве, которое мы используем, не понимая его глубинной сути. Темная материя не взаимодействует со светом, на нее воздействует сила тяготения, или лучше сказать она, в некотором смысле формирует гравитацию.

Сегодня в мощные телескопы астрофизики наблюдают космическое явление огромной значимости. На расстоянии в 2/3 размеров Вселенной от нас на огромных скоростях (около 5 тыс. км/сек) две массивных галактики сближаются, лета навстречу друг другу. "Столкновение кластера пули". Во время столкновения обычная материя и Темная Материя ведут себя по-разному. Изучая подобные космические явления, ученые косвенным образом могут оценить свойства ТМ. Темная материя не участвует в процессе столкновения, пролетая точку соприкосновения. Она не взаимодействует с обычной материей или даже сама с собой. "Она невидима и не осязаема, словно призрак".

Некоторые ученые считают, что, вероятно, вероятно, мы сможем получить частицы этой иллюзорной субстанции, но для этого надо понять, что материя и свет всего лишь малая часть существующей реальности, которая дает нам существование и энергию. Пока мы не можем определить, что именно составляет большую часть материальной сущности Вселенной. Видимую ее часть мы уже смогли определить как 20 различных основных субатомных частиц. Это бозоны, электроны, нейтрино и кварки. Сейчас ученые ведут проверку разнообразных гипотез, которые касаются сути существования Темной Материи. Возможно, все наши материальные частицы имеют в Темной Материи свое зеркальное отражение, такова одна из парадигм ее сущности. И, если материя и антиматерия аннигилируют при соприкосновении, то, видимо наш мир никак не взаимодействует с Темной материей, кроме гравитационного воздействия.

Наконец, ученые изобрели для частиц ТМ такое название как ВИМПЫ (слабо взаимодействующие массивные частицы). Но, если эти частицы оказывают на обычную материю гравитационное воздействие, то, следовательно, они имеют массу. Так, по крайней мере, ТМ проявляет себя в нашем мире. Но, если верна гипотеза, о повсеместном присутствии ТМ, то почему исследователи ищут ее частицы, как пришельцев из космоса, аналогично тому, как искали нейтрино? (Глубокие шахты, охлаждение до абсолютного нуля, отстройка от фонового излучения и т. д.)

Ищут эти частицы через возникновение дополнительных вибраций кристаллов, ведь они проходят через весь земной шар. Это очень длительный и тонкий эксперимент.

В 20-е годы 20-го века Хаббл начал доскональное изучение космического пространства. Все галактики испускают свет, сдвинутый в красную часть спектра. Он делает вывод, галактики разбегаются. Вселенная расширяется. Она расширяется с ускорением. Это противоречит гравитационным принципам материального мира, это противоречит гипотезе о ТМ. Чего-то еще не достает для целостного представления о Мире. Об этом подробно говорится в предыдущем разделе. Необходимо для оценки расстояния до галактики знать ее реальную яркость. (Далекая, но яркая, тусклая, но близкая). Нашли эталон - взрывы сверх новых звезд. Вселенная раздувается под воздействием физической сущности, которую назвали Темной Энергией. Отсутствуют знания об этой субстанции. Изучают самые далекие от нас события, как во времени, так и в пространстве. Зонд выстраивает серию младенческих снимков Вселенной, считывает мельчайшие флуктуации температуры остаточных областей со времен Большого Взрыва.

Раньше вселенную представляли однородной и гомогенной средой. Изучив форму и величину неоднородностей микроволнового фона, мы сможем понять и структуру ранней Вселенной. Это сложнейшая компьютерная математическая задача. Удалось выяснить количественное соотношение между атомной материей, Темной Материей и Темной Энергией. (5%, 23% и 73% - соответственно). Темная материя стягивает Вселенную во едино под воздействием гравитационных сил, Темная Энергия заставляет галактики ускоренно разбегаться. До сих пор ученые не пришли к единому мнению по поводу природы этих неизвестных нам явлений. Сегодня Вселенная превратилась для нас в постоянно растущую пустоту, которая, в конце концов, разорвет весь мир на отдельные атомы, или даже на более мелкие частицы. Разгадать эти загадки стремятся многие ученые, но, пока, эти знания остаются для нас недосягаемыми.

Похожие статьи




Лекция о Темной Материи в изложении Моргана Фридмана - Еще раз о Мироустройстве

Предыдущая | Следующая