Научный взгляд на устройство вселенной

ЧТО ВЕЛИКО ДЛЯ ТЕБЯ, МАЛО ДЛЯ МЕНЯ 457
периментальными данными. Большую часть Вселенной состав-
ляет нечто такое, о сущности и составе чего мы не можем ничего 
сказать. Лет через 20, может быть, наше сегодняшнее невежество 
будет вызывать лишь улыбку.
И это не единственная загадка, связанная с энергией Вселен-
ной. Величина темной энергии, в частности, на самом деле пред-
ставляет собой всего лишь «хвост» куда более значительной за-
гадки: почему энергия, которая пронизывает всю Вселенную, так 
мала? Если бы ее суммарная величина была больше, она гораздо 
раньше по ходу эволюции Вселенной взяла бы верх над веществом 
и излучением, и структура Вселенной (и, естественно, жизнь 
в ней) не успела бы сформироваться. Кроме того, никто не знает, 
откуда раньше взялась огромная плотность той же энергии, запу-
стившая и питавшая инфляционные процессы. Но самая крупная 
проблема, связанная с энергией Вселенной, — это проблема кос-
мологической постоянной.
Если исходить из квантовой механики, объем темной энергии 
должен был бы составлять куда бо льшую величину и в инфляци-
онный период, и сегодня. Квантовая механика учит нас, что ва-
куум — состояние, в котором нет постоянных частиц — на самом 
деле заполнен эфемерными частицами, которые то возникают, 
то исчезают вновь. Эти короткоживущие частицы могут обладать 
любой энергией — иногда настолько большой, что гравитацион-
ными эффектами от присутствия такой частицы уже нельзя пре-
небречь. Высокоэнергетические частицы придают вакууму не-
обычайно большую энергию — намного большую, чем позволяет 
долгая эволюция Вселенной. Чтобы Вселенная выглядела именно 
так, как сейчас, объем энергии вакуума должен быть фантастиче-
ски — на 120 порядков (!) — меньше, чем можно было бы ожидать 
исходя из законов квантовой механики.
Существует и еще один вопрос, связанный с этой задачей. 
Случайно ли мы живем именно в такое время, когда плотности 
энергии, связанной с веществом, скрытой массой и темной энер-
гией, сравнимы между собой? Конечно, сейчас темная энергия 
преобладает над веществом, но менее чем втрое. Имея в виду, 
что все три вида энергии имеют принципиально разное проис-

458 МАСШТАБИРОВАНИЕ 
ВСЕЛЕННОЙ
хождение и любой из них мог бы взять верх над остальными, тот 
факт, что их плотности близки, представляется чрезвычайно за-
гадочным. Странность такого совпадения особенно заметна по-
тому, что так дело обстоит только в наше время (грубо говоря). 
Ранее во Вселенной темная энергия играла заметно меньшую роль 
в общем балансе, а материя — большую. Спустя какое-то время 
энергия будет играть намного более серьезную роль. Только се-
годня все три компонента — обычное вещество, скрытая масса 
и темная энергия — сравнимы между собой.
Вопросы о том, почему плотность энергии настолько мала 
и почему разные источники энергии вносят сегодня почти рав-
ный вклад в общий баланс, не получили пока никакого ответа. 
Более того, некоторые физики считают, что настоящего ответа 
на них не существует. Они уверены, что мы живем во Вселенной 
с таким маловероятным объемом энергии вакуума просто пото-
му, что любой больший объем не позволил бы во Вселенной сфор-
мироваться галактикам и другим структурам, а соответственно, 
и нам тоже. Нас бы не существовало, и некому было бы задавать 
вопросы об объеме энергии в какой-то иной вселенной с иной 
величиной космологической постоянной. Эти физики считают, 
что вселенных множество и в каждой из них свой объем темной 
энергии. Но из всего множества вселенных только в тех, где мог-
ли возникнуть структуры, мог зародиться разум. Объем энергии 
в нашей Вселенной до смешного мал, но мы могли возникнуть 
и существовать только в таком мире. Это все тот же 
антропный 
принцип,
который мы обсуждали в главе 18, и я уже тогда сказала, 
что меня он не убеждает. Тем не менее ни я и никто другой не мо-
жет предложить лучшего ответа. Объяснение малой плотности 
темной энергии — возможно, самая главная на сегодняшний день 
загадка физики элементарных частиц и космологии.
Помимо загадок, связанных с энергией, у нас есть и космоло-
гическая загадка, связанная с веществом. Почему во Вселенной 
вообще имеется материя? Согласно нашим уравнениям вещество 
и антивещество равноправны. Сталкиваясь друг с другом, они 
аннигилируют и исчезают. По идее, после остывания Вселенной 
не должно было остаться ни вещества, ни антивещества.

ЧТО ВЕЛИКО ДЛЯ ТЕБЯ, МАЛО ДЛЯ МЕНЯ 459
Если скрытая масса не очень охотно вступает во взаимодей-
ствие и потому никуда не исчезает, то обычное вещество доста-
точно активно участвует в сильном взаимодействии. Без экзотиче-
ских дополнений к Стандартной модели почти все наше обычное 
вещество к моменту остывания Вселенной до нынешней темпера-
туры должно было бы исчезнуть. Единственная причина, по кото-
рой вещество могло сохраниться, — это явное преобладание ве-
щества над антивеществом. Но простейшие версии наших теорий 
не предусматривают ни преобладания, ни какого бы то ни было 
преимущества. Необходимо установить причины, по которым 
протоны, существуя, не могут отыскать вокруг антипротоны, с ко-
торыми можно было бы аннигилировать. Где-то в систему должна 
быть встроена асимметрия между веществом и антивеществом.
Да, количество оставшегося вещества в несколько раз меньше, 
чем скрытой массы, но все же именно на видимое вещество прихо-
дится заметная доля массы Вселенной, не говоря уже о том, что оно 
есть источник всего, что мы все знаем и любим. Как и когда воз-
никла асимметрия между веществом и антивеществом — еще один 
серьезный вопрос, с которым специалистам по физике элементар-
ных частиц и космологам очень хотелось бы разобраться.
Вопрос о том, что представляет собой скрытая масса, тоже, 
естественно, сохраняет принципиальную важность. Возможно, 
когда-нибудь мы обнаружим, что фундаментальная модель связы-
вает плотность скрытой массы с плотностью обычного вещества, 
на что, вероятно, намекают недавние исследования. Во всяком 
случае, мы надеемся, что вскоре эксперименты помогут нам боль-
ше узнать о скрытой массе. Об этих-то экспериментах мы сейчас 
и поговорим.

жүктеу/скачать 8,11 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: