Вселенная в основном состоит из темной материи (31% всего вещества) и темной энергии (69%), то вещество, которое мы видим – ничтожно малая часть.
Фото: Shutterstock
Вселенная в основном состоит из темной материи (31% всего вещества) и темной энергии (69%), то вещество, которое мы видим – ничтожно малая часть. Поскольку оба вида темноты (и материя, и энергия) принципиально не наблюдаемы, мы можем строить любые предположения. Физики-теоретики Сэмюэл Крамер и Иэн Редмаунт из Университета Висконсина, США, решили максимально поднять ставки. А что, если «темнота» состоит из тахионов – гипотетических частиц, двигающихся быстрее света, и живущих во времени задом наперед? Странно, но у них получилась вполне себе правдоподобная модель Вселенной. Но, конечно, есть нюансы.
Вселенная расширяется, темп этого расширения нарастает. Ее возраст составляет примерно 13,8 миллиарда лет. При этом вещество ведет себя не совсем обычно. Так, далекие периферии галактик при вращении должны замедляться. Согласитесь, если вы возьмете таз, и помешаете в нем воду, вода в центре, у воронки, будет двигаться быстрее, чем по краям. Но в галактиках этого не происходит. Они вращаются как монолитное целое, хотя таковым не являются.
Это и заставляет предположить, что во Вселенной есть два невидимых агента. Темная материя, которая не проявляет себя никак, кроме гравитации – именно она «чудит» в галактиках. По загадочной причине, она есть только в спиральных галактиках (например, наша – спиральная), то есть распределена неравномерно. Тем временем темная энергия расталкивает Вселенную вширь, заставляя ее расширяться быстрее. Итак, темная материя тянет, это гравитация, темная энергия отталкивает, это антигравитация.
Все это твердо установленные факты, и они уже сами по себе достаточно странные. Чтобы примирить их со здравым смыслом, надо поймать хотя бы одну частицу темной материи, и как-нибудь ее назвать. Бозон Хиггса нарушает все каноны здравого смысла и повседневного опыта, но у него есть имя, и люди с ним смирились.
Но, похоже, нет способа поймать или увидеть темную материю. И не потому, что слабы наши приборы, а вообще. Остается лишь догадываться, как там, на темной стороне, и в результате сложились две основные концепции:
- темная материя собирается в атомы и молекулы так же, как наша, а те образуют камни, планеты и растения с животными. Это значит, что рядом с нами (буквально внутри нас) есть параллельный мир, населенный, возможно, разумными существами;
- темной материи не существует – ее действия на звезды и галактики можно объяснить иначе.
То и другое остается гипотезами, то есть фактов нет или мало, а раз так, отчего бы и не похулиганить. А что, если оба вида «темноты» состоят из частиц, которые движутся быстрее света и существуют во времени задом наперед?
Физики взяли данные по сверхновым звездам определенного типа – именно с их помощью астрономы измеряют расстояния во Вселенной, и многое из того, что сказано выше, мы узнали благодаря им. На основе этих данных создали модель, и у них получилась… наша, реальная Вселенная.
Мир, состоящий из невозможного вещества, периодически расширяется и сжимается, и сейчас находится в стадии расширения. Возраст такого мира меньше, чем нашего (8,3 миллиарда лет), но ведь и цифра в 13,8 миллиарда не вполне точна.
Астрофизик Пол Саттер, которого попросили прокомментировать статью, сам удивился – насколько совпадение теории и данных хорошее. «Ученые не знают, из чего состоит темная материя, поэтому они вольны выдумывать любые идеи — в конце концов, иногда безумная идея верна, и даже если она ошибочна, она натолкнет на правильный путь», - сказал он.
Но, конечно, есть нюансы.
Чтобы что-то предсказать о Вселенной, надо условиться, какой формы ты считаешь пространство в ней. Плоской? Шарообразной? В форме седла? Физики из США выбрали экзотическую форму, искривление Фридмана-Робертсона-Уокера, и именно в эту «коробку» им удалось засунуть свои сверхсветовые частицы. Хотя такая форма не исключена, не факт, что реальная Вселенная именно такова.
Помимо данных о сверхновых, астрономы накопили много других наблюдательных сведений. Соответствие новой модели им еще не проверяли. Пол Саттер считает, что модель облажается, но – а в друг нет?
В последние годы, под напором новых (и странных) наблюдений теоретики предлагают все новые и новые модели бытия, одна экзотичнее другой. Из этого зоопарка идей пора выбирать какие-то приемлемые и рабочие. Чем и занимаются на этой неделе лучшие астрофизики мира, которые собрались на конференцию в Лондоне. Информации оттуда пока немного. Конечно, наивно думать, что люди приедут, разместятся в отеле, сходят на ланч, сядут в зале, и что-то решат. Пока мы опираемся на модель русского теоретика Александра Фридмана 1922 года (в вышеприведенном названии искривления первая фамилия – это он и есть), лучше с тех пор ничего не придумали.
Но в 1922 году астрономы едва знали о существовании других галактик. Конечно, данных накопилось очень много. Видение пора обновлять.
Идея, что темная материя, а с нею и большая часть Вселенной, движется быстрее света, во времени – задом наперед, и нарушает причинность (сначала следствие события, потом само событие) кажется ужасной всем, кроме специалистов по квантовой механике. Они в таком мире уже более полувека живут.
Уравнения квантовой механики инвариантны во времени, то есть решаются как в нашем времени, текущем из прошлого в будущее, так и в не нашем, которое – из будущего в прошлое. Если есть такое решение, должны быть и физические носители такого вида вещества.
Впервые идею тахиона, частицы, которая бежит быстрее света, выдвинул в 1904 году Арнольд Зоммерфельд. Масса такой частицы равна квадратному корню из минус единицы, то есть невозможному в нашей математике числу (его называют мнимым). Идею развил советский физик Яков Терлецкий в 1960 году.
Уфологи и прочие экстрасенсы обожают тахионы, потому что те образуют некие тахионные поля. Почему бы не приписать этим полям телепатию, телекинез и прочую паранормальность? Беда в том, что тахионы не найдены экспериментально, и вряд ли будут найдены на современной инструментальной базе.
Тем не менее, тахионные поля не остались где-то на окраине науки, а вполне себе входят в Стандартную модель бытия, то есть в самую что ни на есть консервативную науку. Когда Стандартная модель сталкивается с трудностями (например, с сингулярностью, то есть «потерей» времени и пространства), Стандартная модель без зазрения совести вытаскивает из рукава тахионы.
Идея, что сначала что-то происходит, а потом для этого появляются причины, кажется абсурдной, но только на первый взгляд. Люди, которые уверяют, что «все предопределено» (а это могут быть и серьезные философы), на самом деле, утверждают именно это. Если предопределено действительно ВСЕ, какая разница, что раньше, причина или следствие.