Борис Кригер - Неопределенная Вселенная

• Название: Неопределенная Вселенная
• Автор: Борис Кригер
• Жанр: Публицистика
• Год: 2008
• ISBN: 978-1-60594-040-3, 978-1-60594-041-0, 978-1-60594-042-7

Мы не знаем, существует ли в действительности основной закон космологии, однако мы можем с уверенностью заявить, что, следуя выражению МсСrea, существует «принцип неопределенности в космологии» («Uncertainty principle in cosmology»). Таким образом, Космос обрамляют два принципа неопределенности: один на маленькой шкале квантовой механики, другой на большой шкале космологии. Научные исследования могут многое рассказать нам о Вселенной, но не о ее природе и даже не о ее основных геометрических и физических характеристиках. Отчасти, возможно, эта неопределенность может быть разрешена, но наибольшая ее часть останется неразрешенной. Космологическая наука должна признать эту, заложенную в самой сути предмета изучения нашей Вселенной, неопределенность.

---

14

Ellis George F R. Issues in the Philosophy of Cosmology // Mathematics Department and Applied Mathematics. University of Cape Town, e-print. 2006. May 15.

15

Гравитация (сила тяготения) – одна из четырех известных фундаментальных взаимодействий в природе. Три другие включают в себя электромагнитные силы (electromagnetic force), силы слабого (weak nuclear force) и сильного (strong nuclear force) ядерного взаимодействия. Гравитация – самый слабый вид этих взаимодействий, однако она действует на огромных расстояниях и всегда в качестве притягивающей силы. Ньютоновские законы тяготения утверждают, что каждое тело во Вселенной притягивает другое тело с силой, прямо пропорциональной произведению их масс, и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними.

16

Галактический кластер – суперструктура, состоящая из нескольких галактик, гравитационно связанных между собой.

17

В физике модифицированная ньютоновская динамика – Modified Newtonian Dynamics (MOND) – теория, делающая попытку объяснить проблему скорости ротации галактических дисков без допущения существования скрытого вещества (dark matter). MOND был предложен Мордехаем Мильгромом (Mordehai Milgrom) в 1981 г. Теория моделирует наблюдаемую униформность скорости вращения звезд в галактических дисках. Наиболее успешной релятивистской версией теории MOND является разработка под названием «TeVeS» (Tensor-Vector-Scalar), представленная в 2004 г. (Bekenstein, Jacob D. Modified Gravity vs Dark Matter: Relativistc theory for MOND, JHEP Conference Proceedings, 2005)

18

Lambda CDM – эта теория представляет собой основу современной модели «космологии Большого взрыва». Она призвана дать объяснение реликтовому микроволновому излучению (microwave background observations), а также наблюдаемым структурам кластеров галактик и теории «ускорения» расширения Вселенной (accelerating expansion), основанной на наблюдении сверхновых звезд определенного стандартного типа в удаленных галактиках – of the universe.

19

Термоядерный синтез – процесс, происходящий внутри звезд. Облака газа под действием гравитации коллапсируют и образуют звезды. В их ядрах возникают исключительно высокие температура и давление, что создает условия для термоядерных реакций, в результате которых ядра атомов сливаются. Именно этот процесс отвечает за разнообразие элементов во Вселенной, которые входят в состав периодической системы Менделеева. Огромная энергия, выделяемая в результате термоядерной реакции, заставляет светиться звезды, в том числе и наше Солнце.

20

Кварки – фундаментальные частицы, из которых состоят адроны, в частности протон и нейтрон. Гипотеза о том, что адроны построены из специфических субъединиц, была впервые выдвинута М. Гелл-Манном и, независимо от него, Дж. Цвейгом в 1964 г. Cлово «кварк» было заимствовано Гелл-Манном из романа Дж. Джойса «Поминки по Финнегану», где в одном из эпизодов звучит фраза «Three quarks for Mister Mark!» (обычно переводится как «Три кварка для мистера Марка!»), само слово «quark» в этой фразе предположительно является звукоподражанием крику морских птиц.

21

Два квантовых объекта, разделенных многометровым расстоянием и никак между собой не связанных, тем не менее «чувствуют» присутствие друг друга. Их поведение поразительным образом скоррелировано, так что измерения, выполненные с одним из них, мгновенно влияют на результаты измерений, выполняемых с другим.

22

Спектральный анализ – совокупность методов определения состава (например, химического) объекта, основанный на изучении спектров взаимодействия материи с излучением, включая спектры электромагнитного излучения, радиации, акустических волн, распределения по массам и энергиям элементарных частиц и др. Традиционно различают атомный и молекулярный спектральный анализ, «эмиссионный» по спектрам испускания и «абсорбционный» по спектрам поглощения, а также «масс-спектрометрический» по спектрам масс атомарных или молекулярных ионов. Спектральный анализ по оптическим спектрам атомов был предложен в 1859 г. Г. Кирхгофом и Р. Бунзеном. С его помощью гелий был открыт на Солнце ранее, чем на Земле. Атомы каждого химического элемента имеют строго определенные резонансные частоты, в результате чего именно на этих частотах они излучают или поглощают свет. Это приводит к тому, что в спектроскопе на спектрах видны линии (темные или светлые) в определенных местах, характерных для каждого вещества. Интенсивность линий зависит от количества вещества и его состояния. В количественном спектральном анализе определяют содержание исследуемого вещества по относительной или абсолютной интенсивностям линий или полос в спектрах.

23

Нейтрино – частицы, участвующие только в слабом и гравитационном взаимодействиях. Чрезвычайно слабо взаимодействуют с веществом: нейтрино с энергией 1 МэВ может свободно пролететь через кусок свинца толщиной в сто световых лет! Также известно, что без видимых последствий каждую секунду через тело каждого человека на Земле проходит 100 000 000 000 000 нейтрино, испущенных Солнцем.

24

Цефеиды – класс пульсирующих переменных звезд с довольно точной зависимостью период – светимость, названный в честь звезды дельта Цефея.

25

«Новые звезды» – звезды, светимость которых внезапно увеличивается во много раз. Новые имеют неплохие шансы быть использованными в качестве стандартных свеч. Абсолютная звездная величина новой остается приблизительно одинаковой (-5,5) около 15 дней после взрыва. Определение расстояний галактик и скоплений галактик при помощи новых дают такую же точность, как и при использовании цефеид.

26

Космологическое красное смещение – наблюдаемое для всех далеких источников (галактики, квазары) понижение частот излучения, как считается, свидетельствующее о динамическом удалении этих источников друг от друга и, в частности, от нашей галактики, т. е. о расширении Вселенной. Красное смещение для галактик было обнаружено американским астрономом В. Слайфером в 1912-1914 гг.; в 1929 г. Э. Хаббл открыл, что красное смещение для далеких галактик больше, чем для близких, и возрастает приблизительно пропорционально расстоянию (закон красного смещения, или закон Хаббла).

27

Нуклеосинтез в астрофизике – процесс синтеза ядер химических элементов тяжелее водорода. В процессе первичного нуклеосинтеза образуются элементы не тяжелее лития, стандартная модель Большого Взрыва предсказывает следующее соотношение элементов: водород – 75%, гелий – 25%, что хорошо согласуется с экспериментальными данными. Синтез более тяжелых ядер происходит в звездах. Легкие ядра (до углерода включительно) могут синтезироваться в недрах относительно немассивных звезд. Ядра до железа синтезируются путем слияния более легких ядер в недрах массивных звезд, синтез тяжелых и сверхтяжелых ядер идет путем нейтронного захвата в предсверхновых звездах и при взрывах сверхновых. Экспериментальным подтверждением этого факта служит низкое содержание тяжелых элементов в старых звездах, образовавшихся на ранних стадиях эволюции Вселенной из материи, образовавшейся в ходе первичного нуклеосинтеза.

28

Крупномасштабная структура Вселенной в космологии – структура распределения материи на самых больших наблюдаемых масштабах. По современным представлениям, вселенная представляет собой совокупность довольно плоских «листов», разделенных областями, в которых практически нет светящейся материи. Эти области (пустоты, англ. voids) имеют размер порядка сотни мегапарсек. Первым наблюдаемым листом стала Великая Стена, находящаяся в 200 млн световых лет и имеющая размер около 500 млн световых лет и толщину всего 15 млн световых лет.

29

Модель Фридмана – Леметра – Робертсона – Уокера – одна из космологических моделей, удовлетворяющих полевым уравнениям общей теории относительности, первая из нестационарных моделей Вселенной. Предложена Александром Фридманом в 1922 г. Модель Фридмана описывает однородную изотропную вселенную с веществом, обладающую положительной, нулевой или отрицательной постоянной кривизной. Независимо от Фридмана описываемую модель позднее разрабатывали Леметр (1927), Робертсон и Уокер (1935), поэтому решение полевых уравнений Эйнштейна, описывающее однородную изотропную вселенную с постоянной кривизной, называют моделью Фридмана – Леметра – Робертсона – Уокера.

30

Реликтовое излучение (или космическое микроволновое фоновое излучение от англ. cosmic microwave background radiation) – космическое электромагнитное излучение с высокой степенью изотропности и со спектром, характерным для абсолютно черного тела с температурой 2,725 К. Считается, что реликтовое излучение сохранилось с начальных этапов существования Вселенной и равномерно ее заполняет. Экспериментально его существование было подтверждено в 1965 г. Наряду с космологическим красным смещением реликтовое излучение рассматривается как одно из главных подтверждений теории Большого взрыва.