Лямбда-член и фарфоровый чайник

Одна из самых близких к Земле черных дыр, находящаяся в источнике Лебедь Х-1 (Cygnus X-1). Фантазия художника (NASA/CXC/M.Weiss)

Одна из самых близ­ких к Зем­ле чер­ных дыр, нахо­дя­ща­я­ся в источ­ни­ке Лебедь Х-1 (Cygnus X-1). Фан­та­зия худож­ни­ка (NASA/CXC/M.Weiss)

Про­дол­жа­ем пуб­ли­ка­цию глав из буду­щей кни­ги аст­ро­фи­зи­ка, про­фес­со­ра РАН Сер­гея Попо­ва. Кни­га будет назы­вать­ся «Все фор­му­лы мира» и вый­дет в изда­тель­стве «Аль­пи­на нон-фикшн» в сле­ду­ю­щем году. Преды­ду­щий отры­вок из кни­ги см. в поза­про­шлом номе­ре ТрВ-Нау­ка [1]. В этот раз речь пой­дет о раз­но­вид­но­стях науч­ных гипо­тез на при­ме­рах из аст­ро­фи­зи­ки: уско­рен­ное рас­ши­ре­ние Все­лен­ной, тем­ная энер­гия и тем­ная мате­рия, поиск вне­зем­но­го разу­ма, чер­ные дыры…

Сергей Попов

Сер­гей Попов

Нью­то­ну при­над­ле­жит извест­ная фра­за: «Гипо­тез не измыш­ляю». Что здесь име­ет­ся в виду? Ведь уче­ные посто­ян­но рабо­та­ют с гипо­те­за­ми… На мой взгляд, речь идет о том, что не надо при­ду­мы­вать «чай­ник Рас­се­ла»1, но не более того. Не имея ника­ких допол­ни­тель­ных дан­ных, Нью­тон счи­тал преж­де­вре­мен­ным рас­суж­дать о при­ро­де гра­ви­та­ции. Слиш­ком мало инфор­ма­ции было в то вре­мя (рав­но как и век, и даже два века спу­стя), что­бы выска­зы­вать разум­ные гипо­те­зы, кото­рые мож­но было бы про­ве­рять или хотя бы раз­ви­вать таким обра­зом, что­бы это выхо­ди­ло за рам­ки обще­фи­ло­соф­ских рас­суж­де­ний. Такой под­ход, одна­ко, не мешал сэру Иса­а­ку раз­ви­вать и защи­щать кор­пус­ку­ляр­ную при­ро­ду све­та — об этом явле­нии в его вре­мя было извест­но гораз­до боль­ше, и в дан­ной обла­сти гипо­те­зы были вполне умест­ны.

Какая форма у Земли?

Таким обра­зом, важ­но, насколь­ко гипо­те­за обос­но­ва­на и что из нее мож­но извлечь. Возь­мем в каче­стве при­ме­ра вопрос о фор­ме Зем­ли. С одной сто­ро­ны, совсем баналь­но-быто­вой опыт гово­рит, что Зем­ля плос­кая (ну, может, слег­ка выпук­лая, как плос­ко-выпук­лая лин­за). С фило­соф­ской точ­ки зре­ния гре­ки мог­ли бы начать обсуж­дать пла­то­но­вы тела (куб, ико­са­эдр, окта­эдр, тет­ра­эдр, доде­ка­эдр). Одна­ко уже в антич­но­сти суще­ство­вал целый ком­плекс (sic!) дан­ных, гово­ря­щих о том, что Зем­ля име­ет шаро­об­раз­ную фор­му.

Кро­ме вся­ких кос­вен­ных и частич­ных дан­ных, а так­же ана­ло­гий, был клю­че­вой факт (к поня­тию кос­вен­ных дан­ных и клю­че­вых фак­тов мы еще вер­нем­ся), свя­зан­ный с лун­ны­ми затме­ни­я­ми. Кон­фи­гу­ра­ция тел при этом собы­тии всем извест­на: Зем­ля — точ­но меж­ду Луной и Солн­цем. Таким обра­зом, наблю­дая край зем­ной тени, мы можем опре­де­лить ее фор­му. Разу­ме­ет­ся, что­бы быть уве­рен­ным, что мы не име­ем дело лишь с одной про­ек­ци­ей Зем­ли, нам надо про­на­блю­дать несколь­ко затме­ний, когда Луна нахо­дит­ся в раз­ных участ­ках неба. А луч­ше про­ве­сти еще наблю­де­ния из раз­ных точек зем­ной поверх­но­сти. К сча­стью, лун­ные затме­ния про­ис­хо­дят не так уж ред­ко и вид­ны сра­зу на боль­шой тер­ри­то­рии. Пото­му зада­ча вполне выпол­ни­ма. И мы можем убе­дить­ся, что край зем­ной тени все­гда пред­став­ля­ет собой дугу окруж­но­сти. Зна­чит, Зем­ля — шар.

Теперь, вос­поль­зо­вав­шись этой гипо­те­зой, мож­но ни боль­ше ни мень­ше как уста­но­вить раз­мер Зем­ли! Это сде­лал Эра­то­сфен в III веке до н. э. Если у нас есть шар, и мы можем доста­точ­но точ­но изме­рить отре­зок дуги боль­шо­го кру­га, зная, како­му углу она соот­вет­ству­ет, то мы немед­лен­но полу­чим ради­ус. Углы изме­ря­лись по высо­те солн­ца в пол­день, а дли­на — по прой­ден­но­му пути в направ­ле­нии север — юг. В резуль­та­те была полу­че­на вели­чи­на, доста­точ­но близ­кая к вер­ной2. То есть гипо­те­за была не чисто умо­зри­тель­ной и при­ве­ла к важ­но­му резуль­та­ту (с потен­ци­аль­ны­ми прак­ти­че­ски­ми при­ме­не­ни­я­ми).

Гипотезы по полочкам

Пере­не­сем­ся в наше вре­мя. Как сей­час нау­ка рабо­та­ет с гипо­те­за­ми? Здесь нам необ­хо­ди­мо раз­де­лить их вна­ча­ле хотя бы на два клас­са. В пер­вый попа­дут гипо­те­зы «для внут­рен­не­го поль­зо­ва­ния» (назо­вем их рабо­чи­ми), а во вто­рой — для широ­ко­го обсуж­де­ния (их обо­зна­чим как пуб­лич­ные). Рабо­чие гипо­те­зы — это внут­рен­няя кух­ня. Они пока недо­ста­точ­но обос­но­ва­ны, что­бы с ними выхо­дить на пуб­ли­ку, даже узко­про­фес­си­о­наль­ную. С ними идет рабо­та, их обсуж­да­ют с соав­то­ра­ми, ну или в «курил­ке» (хотя куря­щих уче­ных даже сре­ди тео­ре­ти­ков почти не оста­лось, так что ско­рее «у кофей­ной маши­ны»).

Рабо­чие гипо­те­зы, как пра­ви­ло, не вид­ны со сто­ро­ны, что при­во­дит к неко­то­рым недо­ра­зу­ме­ни­ям. Неко­то­рые актив­ные нерав­но­душ­ные граж­дане пола­га­ют, что раз какая-то идея не обсуж­да­ет­ся уче­ны­ми на пуб­ли­ке вооб­ще и в печа­ти в част­но­сти, то «уче­ные об этом не поду­ма­ли». Мало­ве­ро­ят­но, посколь­ку уче­ных мно­го. Почти навер­ня­ка кто-то поду­мал и попро­бо­вал с ней что-то сде­лать. Но вот раз­ра­бо­тать нечто осмыс­лен­ное на осно­ве тако­го под­хо­да не полу­чи­лось (или же про­сто было пока­за­но, что он не рабо­та­ет). Голые идеи и отри­ца­тель­ные резуль­та­ты (в духе «при­шла в голо­ву мысль — ока­за­лось, ерун­да») пуб­ли­ку­ют исклю­чи­тель­но ред­ко, да и то в виде корот­ких рема­рок в кон­це ста­тьи, в раз­де­ле «Обсуж­де­ние».

Было бы стран­но пред­став­лять в виде само­сто­я­тель­ной ста­тьи крат­кое изло­же­ние гипо­те­зы, кото­рую не полу­ча­ет­ся раз­вить, про­ве­рить и т. д. Во-пер­вых, необ­хо­ди­мо пред­ста­вить идею в виде урав­не­ний. Затем про­де­мон­стри­ро­вать, что с ее помо­щью мож­но опи­сать какие-то извест­ные явле­ния. Далее нуж­но обсу­дить (на коли­че­ствен­ном уровне) отсут­ствие про­ти­во­ре­чий с име­ю­щи­ми­ся дан­ны­ми. Нако­нец пока­зать, как гипо­те­за может быть про­ве­ре­на. Вот это — повод для пуб­ли­ка­ции. Здесь из рабо­че­го ста­ту­са гипо­те­за пере­хо­дит в раз­ряд пуб­лич­ных.

Для пуб­лич­ных гипо­тез у нас будет целых четы­ре кате­го­рии. Две цен­траль­ные соот­вет­ству­ют тому, что в дан­ное вре­мя обсуж­да­е­мая гипо­те­за явля­ет­ся фак­том нау­ки. Я бы отнес к тако­вым резуль­та­ты и гипо­те­зы, в доста­точ­ной сте­пе­ни вос­при­ня­тые миро­вым науч­ным сооб­ще­ством. Выра­жа­ет­ся это пуб­ли­ка­ци­я­ми в силь­ных науч­ных изда­ни­ях, а не эпи­зо­ди­че­ски­ми дис­кус­си­я­ми как в тех же жур­на­лах, так и на про­фес­си­о­наль­ных кон­фе­рен­ци­ях и семи­на­рах. Не буду вда­вать­ся в фор­ма­ли­за­цию того, что счи­та­ет­ся силь­ным. В любой обла­сти есть набор жур­на­лов с высо­ким уров­нем рецен­зи­ро­ва­ния и ответ­ствен­ны­ми про­фес­си­о­наль­ны­ми ред­кол­ле­ги­я­ми. Каж­дый спе­ци­а­лист зна­ет такие в сво­ей обла­сти. Так­же каж­дый спе­ци­а­лист пред­став­ля­ет, чего сто­ит по гам­бург­ско­му сче­ту его кол­ле­га, т. е. круг хоро­ших про­фес­си­о­на­лов может быть очер­чен. Не слиш­ком чет­ко, не одно­знач­но, но тем не менее. И есть круг вопро­сов, идей, задач, кото­ры­ми эти люди в дан­ный момент зани­ма­ют­ся. Если какая-то идея не попа­ла в этот круг, то на дан­ный момент она не явля­ет­ся фак­том боль­шой нау­ки. При этом автор идеи может счи­тать­ся уче­ным (так, услов­но гово­ря, напи­са­но в тру­до­вой книж­ке), гипо­те­за может быть опуб­ли­ко­ва­на в изда­нии, фор­маль­но отно­ся­щем­ся к науч­ным (а ино­гда даже вполне хоро­шим) и т. п. Но есть вполне отчет­ли­вое пред­став­ле­ние о месте этой гипо­те­зы в совре­мен­ной нау­ке — она за бор­том.

Раз­ни­ца меж­ду дву­мя цен­траль­ны­ми кате­го­ри­я­ми в том, что одна — это мейн­стрим. Это озна­ча­ет, что гипо­те­за актив­но обсуж­да­ет­ся сооб­ще­ством и счи­та­ет­ся хотя бы потен­ци­аль­ным пре­тен­ден­том «на побе­ду» в отсут­ствие без­ого­во­роч­но­го лиде­ра. Вто­рая кате­го­рия содер­жит аут­сай­де­ров, эти идеи нахо­дят­ся (по край­ней мере, в дан­ный момент) на обо­чине. Назо­вем их непо­пу­ляр­ны­ми аль­тер­на­ти­ва­ми. При­ме­ра­ми могут являть­ся мно­гие аль­тер­на­ти­вы чер­ным дырам. Одна­ко суще­ствен­но, что даже такие непо­пу­ляр­ные моде­ли могут быть вполне обсуж­да­е­мы­ми. В отли­чие от еще одно­го вида гипо­тез, кото­рый мы назо­вем мар­ги­наль­ны­ми. Это идеи, кото­рые подав­ля­ю­щим боль­шин­ством серьез­ных уче­ных не счи­та­ют­ся достой­ны­ми вни­ма­ния, одна­ко так или ина­че они про­рва­лись в науч­ное про­стран­ство, будучи опуб­ли­ко­ван­ны­ми в изда­ни­ях, кото­рые при­чис­ля­ют­ся к науч­ным. Чаще все­го это один из мно­го­чис­лен­ных очень сла­бых жур­на­лов, рас­пло­див­ших­ся в послед­нее вре­мя.

Про­ти­во­по­лож­но­стью мар­ги­наль­ным явля­ют­ся стан­дарт­ные гипо­те­зы. Сюда попа­да­ют сце­на­рии, кото­рые пока не име­ют окон­ча­тель­но­го под­твер­жде­ния, но лишь немно­гие сомне­ва­ют­ся в их пра­виль­но­сти (по край­ней мере, на уровне клас­са моде­лей). Яркие пред­ста­ви­те­ли — тем­ное веще­ство, кос­мо­ло­ги­че­ская инфля­ция, чер­ные дыры. Мы не в кур­се, какие части­цы состав­ля­ют тем­ную мате­рию, не зна­ем, какая кон­крет­но из мно­же­ства инфля­ци­он­ных моде­лей реа­ли­зу­ет­ся, нет ясно­сти с дета­ля­ми при­ро­ды чер­ных дыр. Одна­ко ста­тус этих кон­цеп­ций таков, что они явля­ют­ся вполне обще­при­ня­ты­ми, а по науч­но-попу­ляр­ным кни­гам даже может создать­ся впе­чат­ле­ние, что это уже и не гипо­те­зы, а уста­нов­лен­ная исти­на.

Гипо­те­зы могут менять ста­тус с тече­ни­ем вре­ме­ни. Так, напри­мер, лямб­да-член (более извест­ный сей­час как один из видов тем­ной энер­гии) про­шел путь от мар­ги­наль­но­го уров­ня до мейн­стри­ма и вот-вот может стать стан­дарт­ной гипо­те­зой3. Наобо­рот, раз­но­об­раз­ные моде­ли ста­ци­о­нар­ной Все­лен­ной ушли в небы­тие (авто­ру как-то посчаст­ли­ви­лось уви­деть на одной кон­фе­рен­ции «послед­них из моги­кан», отста­и­вав­ших идеи сво­ей моло­до­сти). Инте­рес­нее, если ста­тус менял­ся не моно­тон­но. В неко­то­ром смыс­ле таким при­ме­ром может быть ком­плекс идей, свя­зан­ных с вне­зем­ной жиз­нью.

SETI и бредни

С нача­лом кос­ми­че­ской эры рез­ко воз­рос инте­рес к поис­кам жиз­ни вне Зем­ли. В нача­ле 1960-х годов мно­гие уче­ные пола­га­ли, что вот-вот мы и на Мар­се что-то най­дем, и смо­жем пой­мать сиг­на­лы от «собра­тьев по разу­му». Одна­ко за 10–20 лет усерд­ных поис­ков и бур­ных обсуж­де­ний, не дав­ших ника­ко­го резуль­та­та, пер­во­на­чаль­ный энту­зи­азм посте­пен­но стал про­па­дать. Уже к кон­цу 1970-х ста­ло ясно, что быст­ро­го про­грес­са не будет. А может, и мед­лен­но­го тоже. И вся эта дея­тель­ность быст­ро ста­ла мар­ги­наль­ной. Рас­цве­ла уфо­ло­гия. Ситу­а­ция нача­ла менять­ся в кон­це 1990-х бла­го­да­ря откры­ти­ям экзо­пла­нет. В насто­я­щее вре­мя, с одной сто­ро­ны, есть серьез­ные надеж­ды полу­чить дан­ные об атмо­сфе­рах потен­ци­аль­но оби­та­е­мых пла­нет в кон­це 2020-х годов, с дру­гой — рас­тет актив­ность и по поис­ку разум­ной жиз­ни, в первую оче­редь бла­го­да­ря ини­ци­а­ти­ве Breakthrough4. В свя­зи с этим появ­ля­ет­ся боль­ше пуб­ли­ка­ций, так или ина­че свя­зан­ных с вопро­са­ми жиз­ни во Все­лен­ной. При этом отдель­ные пуб­ли­ка­ции на темы SETI (Search for Extraterrestrial Intelligence) появ­ля­лись и в «пери­од упад­ка». Про­дол­жа­лись наблю­де­ния в раз­лич­ных диа­па­зо­нах спек­тра, при­зван­ные най­ти иско­мый сиг­нал, отправ­ля­лись посла­ния с Зем­ли. Не будет боль­шим пре­уве­ли­че­ни­ем ска­зать, что про­грам­ма наблю­де­ний на любом круп­ном радио­те­ле­ско­пе вклю­ча­ла в себя эпи­зо­ди­че­ские сеан­сы по тема­ти­ке SETI. В резуль­та­те уда­лось сохра­нить и неко­то­рую пре­ем­ствен­ность в иссле­до­ва­ни­ях.

На этом при­ме­ре мы видим, что здо­ро­вый кон­сер­ва­тизм в нау­ке соче­та­ет­ся с ака­де­ми­че­ской сво­бо­дой. Уче­ные актив­но рабо­та­ют с гипо­те­за­ми, если есть ощу­ще­ние, что это может быть про­дук­тив­но в дан­ное вре­мя, и воз­вра­ща­ют­ся к ста­рым иде­ям и под­хо­дам, если появ­ля­ют­ся новые дан­ные и воз­мож­но­сти для раз­ви­тия.

ОТО относительно лучше

Отно­ше­ние кон­крет­но­го уче­но­го к кон­крет­ной гипо­те­зе в какой-то момент может суще­ствен­но зави­сеть от его теку­щей рабо­ты. Ска­жем, если иссле­до­ва­тель раз­ви­ва­ет свою идею, то в каче­стве модель­ных пред­по­ло­же­ний, каса­ю­щих­ся все­го осталь­но­го, он, как пра­ви­ло, будет стре­мить­ся взять мак­си­маль­но стан­дарт­ные пред­по­ло­же­ния. Напри­мер, если зада­чей явля­ет­ся изу­че­ние недр ней­трон­ной звез­ды (а для реше­ния такой про­бле­мы тре­бу­ет­ся исполь­зо­вать тео­рию гра­ви­та­ции для слу­чая силь­но­го поля), то разум­ным выбо­ром будет при­ме­нять клас­си­че­скую общую тео­рию отно­си­тель­но­сти (ОТО), посколь­ку про­ве­рять разом несколь­ко аль­тер­на­тив­ных моде­лей будет затруд­ни­тель­но. Такой под­ход не отме­ня­ет необ­хо­ди­мо­сти рабо­тать над раз­ви­ти­ем тео­рии гра­ви­та­ции, чем и зани­ма­ет­ся мно­же­ство тео­ре­ти­ков по все­му миру.

Попу­ляр­ность ОТО объ­яс­ня­ет­ся как про­ра­бо­тан­но­стью самой тео­рии, так и огром­ным коли­че­ством посто­ян­но иду­щих про­ве­рок ее пред­ска­за­ний, а вовсе не «заго­во­ром уче­ных». Важ­но пони­мать, что уси­лия наблю­да­те­лей и экс­пе­ри­мен­та­то­ров, зани­ма­ю­щих­ся теста­ми тео­рий гра­ви­та­ции, направ­ле­ны не на оче­ред­ное под­твер­жде­ние стан­дарт­ной моде­ли, а на обна­ру­же­ние откло­не­ний. Зада­ча уче­но­го — не покры­вать кол­лег в их заблуж­де­ни­ях, а откры­вать нечто новое. Более того, несрав­нен­но инте­рес­нее и, если угод­но, почет­нее не под­твер­дить в оче­ред­ной раз некую стан­дарт­ную кон­цеп­цию, а пока­зать ее несо­сто­я­тель­ность. Есть пол­ное пони­ма­ние того, что ОТО не может быть окон­ча­тель­ной тео­ри­ей. И мно­гие круп­ные кон­фе­рен­ции вклю­ча­ют в себя спе­ци­аль­ные сес­сии, посвя­щен­ные аль­тер­на­тив­ным тео­ри­ям гра­ви­та­ции (и это, ска­жем, даже без кван­то­вой гра­ви­та­ции!). Одна­ко если вы раз­мыш­ля­е­те, какую тео­рию сей­час исполь­зо­вать в сво­ей рабо­те, то выбор не сто­ит меж­ду ОТО и «иде­аль­ной буду­щей тео­ри­ей». Вы може­те выби­рать лишь меж­ду реаль­ны­ми раз­ра­бо­тан­ны­ми моде­ля­ми, и ОТО — разум­ный кон­сер­ва­тив­ный выбор. Что, конеч­но, не меша­ет аст­ро­фи­зи­кам рас­счи­ты­вать внут­рен­нее стро­е­ние ней­трон­ных звезд или кос­мо­ло­ги­че­ские сце­на­рии с исполь­зо­ва­ни­ем дру­гих под­хо­дов. Напом­ню, что нау­ка сей­час — это очень кон­ку­рент­ная область с боль­шим чис­лом высо­ко­класс­ных неза­ви­си­мых спе­ци­а­ли­стов. Если мы гово­рим о физи­ке и близ­ких обла­стях (кос­мо­ло­гии, напри­мер), то это бур­но раз­ви­ва­ю­ща­я­ся область с огром­ным коли­че­ством новых дан­ных. Темп обсуж­де­ния-усво­е­ния-отбра­сы­ва­ния гипо­тез очень высок. Про­де­лы­ва­ет­ся огром­ная рабо­та. И обсуж­дать «кос­ность» уче­ных или рас­суж­дать о нали­чии «заго­во­ра» про­сто глу­по. Поэто­му, если гипо­те­за ока­за­лась за бор­том, то для это­го есть объ­ек­тив­ные осно­ва­ния. Часто таки­ми осно­ва­ни­я­ми явля­ет­ся ана­лиз как отдель­ных клю­че­вых фак­тов, так и изу­че­ние очень широ­ко­го ком­плек­са дан­ных. В каче­стве при­ме­ра мож­но при­ве­сти аст­ро­фи­зи­ку чер­ных дыр и тем­ное веще­ство.

Верим ли мы в черные дыры?

Несмот­ря на все успе­хи физи­ки и аст­ро­но­мии, чер­ные дыры оста­ют­ся гипо­те­зой. В том смыс­ле, что нет пря­мых дока­за­тельств суще­ство­ва­ния гори­зон­та у этих объ­ек­тов. А физи­ка вбли­зи гори­зон­та тако­ва, что необ­хо­ди­мых пря­мых аргу­мен­тов может не появить­ся еще очень и очень дол­го. Поэто­му иссле­до­ва­те­ли пыта­ют­ся раз­ра­ба­ты­вать раз­но­об­раз­ные аль­тер­на­тив­ные моде­ли. С дру­гой сто­ро­ны, посто­ян­но идут наблю­да­тель­ные рабо­ты, пыта­ю­щи­е­ся про­ве­рить нали­чие гипо­те­ти­че­ской поверх­но­сти у кан­ди­да­тов в чер­ные дыры.

Напри­мер, силь­ные аргу­мен­ты содер­жат­ся в серии работ Раме­ша Нара­я­на (Ramech Narayan) и его кол­лег, в кото­рых пока­за­но, что отсут­ствие гори­зон­та при­во­ди­ло бы к накоп­ле­нию веще­ства на поверх­но­сти или внут­ри аль­тер­на­тив­но­го ком­пакт­но­го объ­ек­та [2]. Такая акку­му­ля­ция кри­ти­че­ско­го коли­че­ства водо­ро­да или гелия при­во­ди­ла бы к вспыш­кам, подоб­ным тем, что наблю­да­ют­ся от так назы­ва­е­мых рент­ге­нов­ских бар­сте­ров — извест­ных двой­ных систем с ней­трон­ны­ми звез­да­ми. Наблю­де­ния пока­зы­ва­ют, что вспы­шек от кан­ди­да­тов в чер­ные дыры нет [3].

В дру­гой серии работ про­во­дил­ся ана­лиз излу­че­ния сверх­мас­сив­ных чер­ных дыр с целью выде­лить вклад от поверх­но­сти и фото­сфе­ры над ней. Были деталь­но рас­смот­ре­ны слу­чаи чер­ной дыры в цен­тре нашей Галак­ти­ки [4], а так­же несколь­ких сверх­мас­сив­ных цен­траль­ных объ­ек­тов в дру­гих галак­ти­ках, где наблю­да­лись вспыш­ки излу­че­ния, свя­зан­ные с при­лив­ным раз­ры­вом звезд [5]. Сно­ва ника­ко­го вкла­да поверх­но­сти не вид­но.

Нако­нец, обна­ру­же­ние гра­ви­та­ци­он­но-вол­но­вых сиг­на­лов от сли­ва­ю­щих­ся чер­ных дыр откры­ва­ет новые воз­мож­но­сти по поис­кам при­сут­ствия поверх­но­сти. Пока дан­ные не обла­да­ют очень высо­кой точ­но­стью, но их ана­лиз про­ве­ден, и резуль­тат состо­ит в том, что пред­ска­зан­но­го сиг­на­ла от поверх­но­сти нет, а это поз­во­ля­ет отбро­сить неко­то­рые из аль­тер­на­тив.

Под­черк­нем, что про­вер­ка аль­тер­на­тив­ных вари­ан­тов — важ­ней­шая состав­ля­ю­щая в подоб­ных иссле­до­ва­ни­ях. При­чем суще­ствен­но, что­бы гипо­те­за объ­яс­ня­ла весь ком­плекс дан­ных, а не толь­ко отдель­ные (пусть и клю­че­вые) фак­ты. Ска­жем, в слу­чае чер­ных дыр это озна­ча­ет, что модель долж­на есте­ствен­ным обра­зом опи­сы­вать и ком­пакт­ные объ­ек­ты звезд­ных масс (вклю­чая меха­низм их фор­ми­ро­ва­ния), и сверх­мас­сив­ные тела в цен­трах галак­тик. В ситу­а­ции, когда из мно­же­ства мейн­стрим­ных, непо­пу­ляр­ных и мар­ги­наль­ных гипо­тез выжи­ва­ет толь­ко одна, она немед­лен­но ста­но­вит­ся стан­дарт­ной. Но имен­но стан­дарт­ной гипо­те­зой.

Пока с аст­ро­фи­зи­че­ской точ­ки зре­ния гипо­те­за о чер­ных дырах не стал­ки­ва­ет­ся с необъ­яс­ни­мы­ми фак­та­ми, несмот­ря на посто­ян­ные попыт­ки их най­ти. Таким обра­зом, нет ника­кой сле­пой веры в чер­ные дыры. Они явля­ют­ся доста­точ­но есте­ствен­ным след­стви­ем из хоро­шо про­ве­рен­ной тео­рии. Любая аль­тер­на­ти­ва чер­ным дырам тре­бу­ет при­вле­че­ния крайне экзо­ти­че­ских пред­по­ло­же­ний, не под­твер­жден­ных наблю­де­ни­я­ми. Так что при­вер­жен­ность чер­ным дырам — это след­ствие разум­ной кон­сер­ва­тив­но­сти иссле­до­ва­те­лей. То есть с точ­ки зре­ния физи­ки и аст­ро­но­мии чер­ные дыры — это самая неэк­зо­тич­ная модель. Эту ситу­а­цию очень емко обри­со­вал Эдвин Сал­пи­тер (Edwin Salpeter): «Чер­ная дыра в источ­ни­ке Лебедь X-1 — это самая кон­сер­ва­тив­ная гипо­те­за».

В поисках темной материи

Дру­гим при­ме­ром стан­дарт­ной гипо­те­зы, бази­ру­ю­щей­ся как на несколь­ких клю­че­вых фак­тах, так и на боль­шом ком­плек­се более кос­вен­ных наблю­де­ний, явля­ет­ся тем­ная мате­рия. Пред­по­ло­же­ние состо­ит в том, что мы здесь име­ем дело с неба­ри­он­ным веще­ством, т. е. недо­ста­ю­щая мас­са не может объ­яс­нять­ся про­то­на­ми и ней­тро­на­ми. Более того, кан­ди­да­та­ми вооб­ще не могут быть части­цы из Стан­дарт­ной моде­ли. У тео­ре­ти­ков есть несколь­ко хоро­ших кан­ди­да­тов в части­цы тем­ной мате­рии, кото­рые доста­точ­но есте­ствен­ным обра­зом воз­ни­ка­ют в физи­че­ских моде­лях. Тем не менее посто­ян­но обсуж­да­ют­ся аль­тер­на­ти­вы тем­но­му веще­ству. Дей­стви­тель­но, было бы здо­ро­во обой­тись без вве­де­ния ново­го типа частиц, кото­рые тем более никто пока не смог «ухва­тить за боро­ду», несмот­ря на деся­ти­ле­тия поис­ков. Может быть, есть более про­стые пути?

Путь есть, но вот прост ли он… Самый попу­ляр­ный аль­тер­на­тив­ный под­ход состо­ит в изме­не­нии зако­нов гра­ви­та­ции. Он начал раз­ви­вать­ся в нача­ле 1980-х годов и на момент сво­е­го появ­ле­ния был хоро­шей гипо­те­зой. В это вре­мя клю­че­вые дан­ные по тем­но­му веще­ству были свя­за­ны со ско­ро­стью вра­ще­ния галак­тик и, отча­сти, с пове­де­ни­ем галак­тик в скоп­ле­ни­ях. В рам­ках моде­ли Мор­де­хая Мил­гро­ма (Mordehai Milgrom) уда­лось с помо­щью вве­де­ния одно­го ново­го пара­мет­ра хоро­шо объ­яс­нить ско­ро­сти вра­ще­ния галак­тик без гипо­те­зы о тем­ном веще­стве [6, 7, 8]. В даль­ней­шем модель полу­чи­ла раз­ви­тие с точ­ки зре­ния тео­рии бла­го­да­ря рабо­там Яко­ва Бекен­штей­на (Jacob Bekenstein) [9]. А вот с наблю­де­ни­я­ми всё пошло не так хоро­шо.

Новые дан­ные пока­зы­ва­ли откло­не­ния от ста­рой базо­вой моде­ли (без изме­не­ния зако­нов гра­ви­та­ции и без тем­но­го веще­ства) на самых раз­ных мас­шта­бах и в раз­ных ситу­а­ци­ях. Ста­ло труд­но обхо­дить­ся одним пара­мет­ром. Пона­до­би­лось или услож­нять модель, или все-таки добав­лять в нее тем­ное веще­ство. Модель пере­ста­ла быть эле­гант­ной из-за необ­хо­ди­мо­сти тон­кой настрой­ки пара­мет­ров и вве­де­ния новых.

Не могу ска­зать, что мне кажет­ся более про­стым и есте­ствен­ным менять закон все­мир­но­го тяго­те­ния вся­кий раз, когда у нас что-то не схо­дит­ся. Наобо­рот, вве­де­ние новой, при­чем одной части­цы, для воз­ник­но­ве­ния кото­рой есть физи­че­ская моти­ва­ция, кажет­ся более про­стым. Здесь умест­но вспом­нить о том, как Вольф­ганг Пау­ли ввел ней­три­но. Речь ведь шла ни мно­го ни мало как о воз­мож­ном нару­ше­нии зако­нов сохра­не­ния! И мно­гие извест­ные физи­ки уже были гото­вы на такую жерт­ву. Но появи­лась гипо­те­за, что в неко­то­рых реак­ци­ях (напри­мер, при бета-рас­па­де) рож­да­ет­ся допол­ни­тель­ная пока неиз­вест­ная части­ца. При­чем свой­ства части­цы тако­вы, что она очень пло­хо вза­и­мо­дей­ству­ет с веще­ством. Согла­си­тесь, вро­де не самый луч­ший спо­соб решать про­бле­мы — пред­ло­жить новую неуло­ви­мую части­цу. Но в ито­ге это ока­за­лось вер­ным. Зако­ны сохра­не­ния усто­я­ли. Види­мо, тако­ва же ситу­а­ция и с тем­ным веще­ством.

Тем более что есть два набо­ра дан­ных, кото­рые дают очень силь­ные аргу­мен­ты в поль­зу имен­но тем­ной мате­рии, а не моди­фи­ци­ро­ван­ной гра­ви­та­ции. Во-пер­вых, это боль­шой ком­плекс кос­мо­ло­ги­че­ских дан­ных. Здесь нет воз­мож­но­сти вда­вать­ся в дета­ли, но объ­яс­не­ние дан­ных по релик­то­во­му фону, фор­ми­ро­ва­нию круп­но­мас­штаб­ной струк­ту­ры и т. д. и т. п. без при­вле­че­ния тем­но­го веще­ства потре­бу­ет такой стран­ной экзо­ти­ки, что модель будет выгля­деть шат­кой, про­ти­во­есте­ствен­ной и мало­при­вле­ка­тель­ной. Опи­шем лишь два аргу­мен­та, кажу­щи­е­ся крайне важ­ны­ми.

Пер­вый из них свя­зан с фор­ми­ро­ва­ни­ем круп­но­мас­штаб­ной струк­ту­ры. Дан­ные по релик­то­во­му излу­че­нию пока­зы­ва­ют, насколь­ко раз­лич­ной была плот­ность обыч­но­го (бари­он­но­го) веще­ства в раз­ных обла­стях Все­лен­ной спу­стя 350–380 тыс. лет после нача­ла рас­ши­ре­ния, когда она ста­ла про­зрач­ной для излу­че­ния (тогда про­изо­шла так назы­ва­е­мая реком­би­на­ция). Далее, у нас есть дан­ные по рас­пре­де­ле­нию галак­тик и их скоп­ле­ний в боль­ших мас­шта­бах, начи­ная при­мер­но с 1 млрд лет после Боль­шо­го взры­ва. Есть хоро­шие чис­лен­ные моде­ли (кото­рые непре­рыв­но совер­шен­ству­ют­ся), поз­во­ля­ю­щие рас­счи­тать рост струк­ту­ры из пер­вич­ных воз­му­ще­ний плот­но­сти. Так вот, необ­хо­ди­мо, что­бы на момент реком­би­на­ции вари­а­ции плот­но­сти были гораз­до выше, чем это сле­ду­ет из очень надеж­ных дан­ных по релик­то­во­му излу­че­нию. Флук­ту­а­ции плот­но­сти обыч­но­го веще­ства не мог­ли рас­ти до реком­би­на­ции из-за вли­я­ния излу­че­ния, запол­няв­ше­го Все­лен­ную. Одна­ко тем­ное веще­ство прак­ти­че­ски не вза­и­мо­дей­ству­ет с элек­тро­маг­нит­ны­ми вол­на­ми. И рост флук­ту­а­ций его плот­но­сти был воз­мо­жен. Таким обра­зом, кар­кас буду­щей круп­но­мас­штаб­ной струк­ту­ры уже сфор­ми­ро­вал­ся к момен­ту реком­би­на­ции, и всё бла­го­да­ря тем­но­му веще­ству. Объ­яс­нить это без гипо­те­зы о части­цах, сла­бо вза­и­мо­дей­ству­ю­щих с излу­че­ни­ем, очень труд­но.

Вто­рой аргу­мент свя­зан с гео­мет­ри­ей Все­лен­ной и дан­ны­ми по пер­вич­но­му нук­ле­осин­те­зу. Наблю­де­ния того же само­го релик­то­во­го излу­че­ния гово­рят нам, что Все­лен­ная — «плос­кая». Что име­ет­ся в виду? Речь идет о том, что в боль­ших мас­шта­бах Все­лен­ная хоро­шо опи­сы­ва­ет­ся евкли­до­вой гео­мет­ри­ей, т. е., напри­мер, сум­ма углов тре­уголь­ни­ка со сто­ро­на­ми поряд­ка мил­ли­ар­да све­то­вых лет и боль­ше будет рав­на 180°. Такие дан­ные поз­во­ля­ют оце­нить сред­нюю плот­ность любых форм мате­рии во Все­лен­ной.

Если теперь мы попро­бу­ем объ­яс­нить всю эту плот­ность обыч­ным (бари­он­ным) веще­ством, то столк­нем­ся с труд­но­стью. Дело в том, что при­мер­но с пер­вой по деся­тую мину­ту сво­ей жиз­ни Все­лен­ная про­шла через ста­дию так назы­ва­е­мо­го пер­вич­но­го нук­ле­осин­те­за. Из про­то­нов и ней­тро­нов в веще­стве высо­кой плот­но­сти и тем­пе­ра­ту­ры фор­ми­ро­ва­лись ядра более тяже­лых эле­мен­тов. Наблю­де­ния поз­во­ля­ют нам узнать, сколь­ко каких эле­мен­тов воз­ник­ло. Это дает жест­кое огра­ни­че­ние на плот­ность бари­он­но­го веще­ства — оно вно­сит лишь око­ло 5% в пол­ную плот­ность. Зна­чит, нуж­но что-то еще. Суще­ствен­ный вклад в недо­ста­ю­щую плот­ность как раз и дает тем­ное веще­ство.

Нель­зя не упо­мя­нуть потря­са­ю­щие дан­ные по столк­нув­шим­ся скоп­ле­ни­ям галак­тик (так назы­ва­е­мый Bullet Cluster) [10]. Сов­ме­ще­ние несколь­ких мето­дов наблю­де­ний дало воз­мож­ность пока­зать, что основ­ная мас­са веще­ства в скоп­ле­ни­ях сосре­до­то­че­на в неви­ди­мом веще­стве, части­цы кото­ро­го сла­бо вза­и­мо­дей­ству­ют как друг с дру­гом, так и с обыч­ным веще­ством. Это важ­ней­ший клю­че­вой факт, кото­рый долж­на есте­ствен­ным обра­зом объ­яс­нять любая модель, пре­тен­ду­ю­щая на ста­тус обсуж­да­е­мой аль­тер­на­ти­вы тем­но­му веще­ству. А кро­ме это­го есть мно­го­чис­лен­ные дан­ные по раз­лич­ным галак­ти­кам и их скоп­ле­ни­ям, кото­рые нахо­дят есте­ствен­ное объ­яс­не­ние имен­но в моде­ли тем­но­го веще­ства. Конеч­но, для окон­ча­тель­но­го под­твер­жде­ния гипо­те­зы надо будет пой­мать части­цы с помо­щью лабо­ра­тор­ных уста­но­вок. И экс­пе­ри­мен­ты идут. Но сей­час и без поло­жи­тель­ных резуль­та­тов по лабо­ра­тор­но­му поис­ку тем­ная мате­рия явля­ет­ся стан­дарт­ной гипо­те­зой, посколь­ку она поз­во­ля­ет с мини­маль­ны­ми пред­по­ло­же­ни­я­ми объ­яс­нить широ­кий ком­плекс дан­ных, что не могут сде­лать аль­тер­на­тив­ные тео­рии.

Скопление галактик Пуля (Bullet Cluster), 1E 0657-558. Наличие большой дополнительной массы выявляется с помощью гравитационного линзирования. Наблюдаемый сдвиг видимой барионной материи (красный цвет) объясняется столкновением газовых оболочек галактик. Темное вещество (синий цвет) при этом не испытывает подобного взаимодействия, проходит дальше беспрепятственно. Масштаб указан в угловых минутах. Изображение NASA/CXC/M. Weiss — Chandra X-Ray Observatory

Скоп­ле­ние галак­тик Пуля (Bullet Cluster), 1E 0657–558. Нали­чие боль­шой допол­ни­тель­ной мас­сы выяв­ля­ет­ся с помо­щью гра­ви­та­ци­он­но­го лин­зи­ро­ва­ния. Наблю­да­е­мый сдвиг види­мой бари­он­ной мате­рии (крас­ный цвет) объ­яс­ня­ет­ся столк­но­ве­ни­ем газо­вых обо­ло­чек галак­тик. Тем­ное веще­ство (синий цвет) при этом не испы­ты­ва­ет подоб­но­го вза­и­мо­дей­ствия, про­хо­дит даль­ше бес­пре­пят­ствен­но. Мас­штаб ука­зан в угло­вых мину­тах. Изоб­ра­же­ние NASA/​CXC/​M. Weiss — Chandra X-Ray Observatory

***

Таким обра­зом, совре­мен­ная обсуж­да­е­мая гипо­те­за долж­на удо­вле­тво­рять ряду непро­стых тре­бо­ва­ний, что­бы быть обсуж­да­е­мой, быть фак­том нау­ки. Добрать­ся до ста­ту­са стан­дарт­ной еще слож­нее. Для это­го надо суще­ствен­но пре­вос­хо­дить дру­гие аль­тер­на­ти­вы. Под­ход нау­ки оста­ет­ся уме­рен­но кон­сер­ва­тив­ным: вся «стан­дарт­ная экзо­ти­ка», несмот­ря на свои уди­ви­тель­ные свой­ства, менее про­ти­во­есте­ствен­на, чем пред­ла­га­е­мые аль­тер­на­ти­вы. Одна­ко сво­бо­да в иссле­до­ва­ни­ях поз­во­ля­ет раз­ра­ба­ты­вать и непо­пу­ляр­ные вари­ан­ты, и даже совсем мар­ги­наль­ные. Так что если в буду­щем ситу­а­ция изме­нит­ся, то поме­ня­ют­ся и стан­дарт­ные гипо­те­зы.

Сер­гей Попов

1. Попов С. Маг­лы в мире андро­и­дов /​/​ ТрВ-Нау­ка № 261 от 28 авгу­ста 2018 года.
2. Yuan Y.-F., Narayan R., Rees M. J. Constraining Alternate Models of Black Holes: Type I X-Ray Bursts on Accreting Fermion-Fermion and Boson-Fermion Stars /​/​ Astrophysical Journal, 606 (2004).
3. Narayan R., McClintock J. E. Observational Evidence for Black Holes /​/​ General Relativity and Gravitation: A Centennial Perspective, Cambridge University Press (2015).
4. Broderick A. E., Loeb A., Narayan R. The Event Horizon of Sagittarius A* /​/​ Astrophysical Journal, 701 (2009).
5. Lu W., Kumar P., Narayan R. Stellar disruption events support the existence of the black hole event horizon /​/​ Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 468, Issue 1, (11 June 2017).
6. Milgrom M. A modification of the Newtonian dynamics as a possible alternative to the hidden mass hypothesis /​/​ Astrophysical Journal, 270 (1983).
7. Milgrom M. A modification of the Newtonian dynamics — Implications for galaxies /​/​ Astrophysical Journal, 270 (1983).
8. Milgrom M. A modification of the Newtonian dynamics — Implications for galaxy systems /​/​ Astrophysical Journal, 270 (1983).
9. Bekenstein J. D. Relativistic gravitation theory for the MOND paradigm /​/​ Physical Review, D70 (2004).
10. Markevitch M. et al. Direct constraints on the dark matter self-interaction cross-section from the merging galaxy cluster 1E0657-56 /​/​ Astrophysical Journal, 606 (2004).


1 В ста­тье «Суще­ству­ет ли Бог?» (1952) мате­ма­тик и фило­соф Бер­тран Рас­сел иро­ни­зи­ро­вал по пово­ду рели­ги­оз­ных догм и упо­до­бил их тези­су о фар­фо­ро­вом чай­ни­ке, кото­рый яко­бы вра­ща­ет­ся по эллип­ти­че­ской орби­те меж­ду Зем­лей и Мар­сом: если его нель­зя обна­ру­жить с помо­щью совре­мен­ных теле­ско­пов, то нет ника­ких осно­ва­ний верить в его суще­ство­ва­ние, даже если о нем гово­рит­ся в древ­них кни­гах и на вос­крес­ных про­по­ве­дях (см. рус­ский пере­вод: brights-russia.org/article/is-there-a-god.html). — Ред.

2 Резуль­тат вычис­ле­ний Эра­то­сфе­на — 252 тыс. ста­ди­ев, т. е. 6 287 км. Соглас­но совре­мен­ным рас­че­там, усред­нен­ный ради­ус Зем­ли равен 6 371 км. — Ред.

3 Λ-член (кос­мо­ло­ги­че­ская посто­ян­ная) — кон­стан­та в урав­не­ни­ях общей тео­рии отно­си­тель­но­сти, харак­те­ри­зу­ю­щая плот­ность энер­гии ваку­у­ма и «кон­тро­ли­ру­ю­щая» рас­ши­ре­ние Все­лен­ной. Соглас­но обще­при­ня­той на дан­ный момент кос­мо­ло­ги­че­ской моде­ли, Λ-член боль­ше нуля, так как наблю­де­ния сверх­но­вых и дру­гие эмпи­ри­че­ские дан­ные гово­рят о том, что галак­ти­ки «раз­бе­га­ют­ся» с уско­ре­ни­ем (за это откры­тие вру­че­на Нобе­лев­ская пре­мия 2011 года). — Ред.

4 Мас­штаб­ный него­су­дар­ствен­ный науч­ный про­ект поис­ка разум­ной жиз­ни за пре­де­ла­ми Зем­ли, нача­тый в 2015 году (breakthroughinitiatives.org). — Ред.

Если вы нашли ошиб­ку, пожа­луй­ста, выде­ли­те фраг­мент тек­ста и нажми­те Ctrl+Enter.

Связанные статьи

Оценить: 
Звёзд: 1Звёзд: 2Звёзд: 3Звёзд: 4Звёзд: 5 (6 оценок, среднее: 4,83 из 5)
Загрузка...
 
 

Метки: , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,

 

24 комментария

  • Абрам Соломонович:

    Спа­си­бо за ваши ста­тьи и видео­лек­ци. хоте­лось бы заме­тить что кор­ни «проь­ле­мы» ско­рей все­го име­ют фило­соф­скую при­ро­ду и идут от тео­ре­мы Гёде­ля каж­дый раз когда суще­ству­ю­щей фор­маль­ной систе­мы ста­но­вит­ся недо­ста­точ­но её при­хо­дит­ся над­стра­и­вать. Соь­ствен­но как мне видит­ся окон­ча­тель­ная «тео­рия все­го» не ьудет постро­е­на нико­гда :) хоте­лось бы чтоб на моём веку тео­рия гра­ви­та­ции была бы постро­е­на тк суще­ству­ю­щий зоо­парк тео­рий обес­ку­ра­жи­ва­ет. есть глу­пый вопрос зара­нее изви­ня­юсь , гра­ви­тон в кван­то­вых вер­си­ях тео­рий может сам на себе интер­фе­ри­ро­вать как в стан­дарт­ной кван­ту­хе?

  • «Так что при­вер­жен­ность чер­ным дырам — это след­ствие разум­ной кон­сер­ва­тив­но­сти иссле­до­ва­те­лей.»

    Сра­зу почув­ство­вал себя ста­рым. Ведь я пом­ню вре­мя когда кон­сер­ва­то­ры отно­си­лись к син­гу­ляр­но­стям реше­ний урав­не­ния Эйн­штей­на как недо­ра­зу­ме­нию. Эйн­штейн, напри­мер, счи­тал, что долж­на быть физи­че­ская при­чи­на, кото­рая не поз­во­лит звез­де свер­нуть­ся в мате­ма­ти­че­ски бес­смыс­лен­ный объ­ект.

  • Не надо думать, что толь­ко аст­ро­фи­зи­ка бога­та на гипо­те­зы.
    Извест­но выра­же­ние «гид­ро­ди­на­ми­ка нау­ка гума­ни­тар­ная». Гипо­те­зы име­ют место в мате­ма­ти­ке, в физи­ке твер­до­го тела, похо­же вез­де.

    И все таки, мы все­гда стре­мим­ся постро­ить тео­рию. В аст­ро­фи­зи­ке и кос­мо­ло­гии, пусть силь­но изуро­до­ван­ная гипо­те­за­ми, но это общая тео­рия отно­си­тель­но­сти. На мой взгляд, и не толь­ко мой, рас­ши­ре­ния ОТО часто «это уже не физи­ка» (В.Л. Гин­збург). Заня­тие клас­си­че­ской ОТО не мод­но, счи­та­ет­ся бес­по­лез­ной тра­той вре­ме­ни.
    Одна­ко мне уда­лось полу­чить доволь­но све­жие резуль­та­ты, даже слиш­ком све­жие:

    New version of the general theory of relativity (Initial principles. New gravitational field equation. New solutions) in Russian
    https://www.researchgate.net/publication/322406302_New_version_of_the_general_theory_of_relativity_Initial_principles_New_gravitational_field_equation_New_solutions_in_Russian

    Одно­род­ное пустое про­стран­ство име­ет плот­ность сум­мы тем­ной энер­гии и тем­ной мате­рии
    https://www.researchgate.net/publication/322645143_Odnorodnoe_pustoe_prostranstvo_imeet_plotnost_summy_temnoj_energii_i_temnoj_materii

    • Ричард:

      В нау­ке вер­дикт выно­сит не Гин­збург, Эйн­штейн или Май­кель­сон, а экс­пе­ри­мент. Тем более EHT гро­зит сооб­щить о наличие/​отсутствие тени в нача­ле сле­ду­ю­ще­го года: https://eventhorizontelescope.org/

      • Насчет Май­кель­со­на Вы, воз­мож­но, ого­во­ри­лись.

        Экс­пе­ри­мент в тео­рии струн? Кван­то­вой гра­ви­та­ции?

        А у ОТО с экс­пе­ри­мен­том пока все в поряд­ке.

        • Ричард:

          Кван­то­вая гра­ви­та­ция пока не суще­ству­ет. По мне­нию мое­го тез­ки (Р. Фей­н­ма­на) это­му пре­пят­ству­ет гео­мет­ри­че­ский под­ход, где труд­но най­ти место кван­там-гра­ви­то­нам. Навер­ное, LIGO и VIRGO детек­ти­ро­ва­ли некие кон­ти­ну­аль­ные сущ­но­сти.

          • «Кван­то­вая гра­ви­та­ция пока не суще­ству­ет.»
            Я в кур­се. Толь­ко похо­же чис­ло ста­тей по этой «тео­рии» зашка­ли­ва­ет.

            «По мне­нию мое­го тез­ки (Р. Фей­н­ма­на)…»
            Мне­ние тут не сов­па­ло с делом. Фей­н­ман про­чи­тав лек­ции по гра­ви­та­ции, забыл про них, и боль­ше нико­гда не воз­вра­щал­ся. Посту­лат о посто­ян­стве ско­ро­сти све­та не впи­сы­ва­ет­ся в плос­кое про­стран­ство.

            «Физи­че­ское про­стран­ство» и «пустое про­стран­ство Эйн­штей­на» нико­гда не дадут жиз­не­спо­соб­но­го потом­ства. Слиш­ком раз­ные они, хотя вро­де нахо­дят­ся в одном месте.

            «труд­но най­ти место кван­там-гра­ви­то­нам…»
            Да про­сто невоз­мож­но. Если убрать диа­грам­мы и бре­ке­ты оста­нет­ся наив­ная тео­рия Леса­жа.

            Конеч­но кван­то­вая тео­рия нуж­на, но пока это дела­ет­ся по рецеп­ту «То к темю их при­жмет, то их на хвост нани­жет, То их поню­ха­ет, то их поли­жет.…»

    • Владимир Аксайский:

      Вале­рий Моро­зов: Мне понра­ви­лось назва­ние вашей ста­тьи «Одно­род­ное пустое про­стран­ство име­ет плот­ность сум­мы тем­ной энер­гии и тем­ной мате­рии». Не каж­дый суме­ет выра­зить суть сво­ей ста­тьи пре­дель­но лако­нич­ной фра­зой. Вам и А.А. Фрид­ма­ну уда­лось скон­стру­и­ро­вать инте­рес­ные экс­пе­ри­мен­та­то­ру ана­ли­ти­че­ские выра­же­ния для плот­но­сти. Может быть, у вас есть нечто подоб­ное и для адиа­ба­ти­че­ской сжи­ма­е­мо­сти. Мне, напри­мер, доста­точ­но было бы даже оцен­ки чис­лен­но­го зна­че­ния сжи­ма­е­мо­сти по поряд­ку вели­чи­ны.

      • «Мне понра­ви­лось назва­ние вашей ста­тьи »

        Спа­си­бо. Я этим назва­ни­ем гор­жусь.

        «Вам и А.А. Фрид­ма­ну уда­лось скон­стру­и­ро­вать инте­рес­ные экс­пе­ри­мен­та­то­ру ана­ли­ти­че­ские выра­же­ния для плот­но­сти»

        Это одно и тоже выра­же­ние. Мы с Фрид­ма­ном полу­чи­ли его раз­ны­ми путя­ми и вкла­ды­ва­ли в него раз­лич­ный смысл. У Фрид­ма­на это плот­ность веще­ства, у меня в иде­а­ле это тем­ная энер­гия (энер­гия пусто­го эйн­штей­нов­ско­го про­стран­ства). В «испор­чен­ном» виде это сум­ма плот­но­стей тем­ной энер­гии и тем­ной «мате­рии».

        «Может быть, у вас есть нечто подоб­ное и для адиа­ба­ти­че­ской сжи­ма­е­мо­сти.»
        Увы, я даже не при­став­ляю как мож­но сжи­мать «пустое про­стран­ство» Эйн­штей­на. Мож­но при­пи­сать энер­гию и импульс, но не ско­рость и упру­гость. Так дума­ем мы, уже с Эйн­штей­ном.

        • Владимир Аксайский:

          Вале­рий Моро­зов: Спа­си­бо. Оче­вид­ная оцен­ка сжи­ма­е­мо­сти из сооб­ра­же­ний раз­мер­но­стей мне извест­на – это вели­чи­на обрат­ная про­из­ве­де­нию квад­ра­та ско­ро­сти све­та на плот­ность = 1.322×109 Pa^-1. Здесь плот­ность по вашей с А.А. Фрид­ма­ном фор­му­ле. Но я не теряю надеж­ды уви­деть оцен­ку сжи­ма­е­мо­сти из сооб­ра­же­ний, не тре­бу­ю­щих явно­го исполь­зо­ва­ния ско­ро­сти све­та – ведь для тем­ной мате­рии сей­час счи­та­ет­ся, что доста­точ­но толь­ко масс и мож­но обой­тись без заря­дов и их полей. :)

          • Мне кажет­ся я Вас понял. Что-то вро­де «сжи­ма­е­мость» – отно­ше­ние плот­но­сти и пото­ка плот­но­сти (или наобо­рот). Надо поду­мать.

            «вели­чи­на обрат­ная про­из­ве­де­нию квад­ра­та ско­ро­сти све­та на плот­ность» про­ще гово­ря это плот­ность энер­гии.

            • Владимир Аксайский:

              Вале­рий Моро­зов: Мне сжи­ма­е­мость нра­вит­ся, пото­му что име­ет чет­кое опре­де­ле­ние в тер­мо­ди­на­ми­ке. Аст­ро­фи­зи­кам, похо­же, боль­ше нра­вит­ся вели­чи­на обрат­ная сжи­ма­е­мо­сти –лямбда-член=7.56*10^-10 Pa=7.56*10^-10 J*m^-3. В рус­ской Вики­пе­дии, в ста­тье «Кос­мо­ло­ги­че­ская посто­ян­ная» со ссыл­кой на спут­ник WMAP при­во­дит­ся близ­кое зна­че­ние 5.98×10^−10 J*m^-3. Для неко­то­рых задач мож­но допу­стить, что лямб­да-член харак­те­ри­зу­ет види­мую Все­лен­ную в целом как некую дис­крет­ность в диа­па­зоне доступ­ных нам элек­тро­маг­нит­ных излу­че­ний – это про­из­ве­де­ние квад­ра­та харак­тер­ной ско­ро­сти излу­че­ния на сред­нюю плот­ность. Любо­пыт­но, что посто­ян­ная Хаб­б­ла в фор­му­ле для плот­но­сти тоже опре­де­ля­ет­ся с помо­щью того же излу­че­ния. :). Для види­мой Все­лен­ной харак­тер­ная ско­рость – это ско­рость све­та, рав­ная кор­ню квад­рат­но­му из дро­би, в чис­ли­те­ле кото­рой про­из­ве­де­ние гра­ви­та­ци­он­ной посто­ян­ной на мас­су все­лен­ной, а в зна­ме­на­те­ле ради­ус все­лен­ной. Нагляд­ный меха­ни­че­ский ана­лог Все­лен­ной – наша Зем­ля. Харак­тер­ное излу­че­ние – сей­сми­че­ские вол­ны, харак­тер­ная скорость=(G*M_earth/R_earth)^0.5=7.91 km/​s. Лямб­да-член для Зем­ли = (7.91 km/s)^2*5.5153 g*cm^-3=3.451*1011 Pa=3.451*1011 J*m^-3. В общем, не исклю­че­но – зна­че­ние лям­да-чле­на Все­лен­ной будет еще не раз пере­смат­ри­вать­ся. :)

              • Я лямб­да член не силь­но пони­маю. Он кажет­ся ненуж­ным в урав­не­нии Эйн­штей­на. Теперь, когда я нашел заме­ну урав­не­нию Эйн­штей­на, лямб­да член стал совсем не инте­ре­сен.
                Несмот­ря на это урав­не­ние Фрид­ма­на таки име­ет какой-то смысл, посколь­ку кри­ти­че­ская плот­ность Фрид­ма­на сов­па­ла с плот­но­стью (про­сто плот­ность без «кри­ти­че­ская») все­лен­ной у меня.
                «Сжи­ма­е­мость» навер­но име­ет место быть, хотя ниче­го обще­го с газом плот­ность гра­ви­та­ци­он­ной энер­гии не име­ет.

  • archimed:

    Если писать про фор­му­лы мира, то име­ет пра­во быть упо­мя­ну­тым и доклад ака­де­ми­ка В.A. Амбар­цу­мя­на на Общем собра­нии Ака­де­мии наук СССР при вру­че­нии ему меда­ли им. М.В. Ломо­но­со­ва. Вест­ник Ака­де­мии Наук СССР, 1972, №5 «Не оста­ва­лось ниче­го дру­го­го, как, отбро­сив ни на чем не основа¬нные, пред­взя­тые пред­став­ле­ния о сгу­ще­нии рас­се­ян­но­го веще­ства в звез­ды, про­сто экс­тра­по­ли­руя наблю­да­тель­ные дан­ные, выдви­нуть диа­мет­раль­но про­ти­во­по­лож­ную гипо­те­зу о том, что звез­ды воз­ни­ка­ют из плот­но­го, ско­рее сверх­плот­но­го веще­ства, путем раз­де­ле­ния (фраг­мен­та­ции) мас­сив­ных дозвезд­ных тел на отдель­ные кус­ки».
    Этот вывод не гипо­те­ти­че­ский, а тео­ре­ти­че­ский. И он уби­ва­ет мно­гие гипо­те­зы дан­ной ста­тьи.
    «Дозвезд­ное тело» вполне может быть чер­ной дырой, обра­зо­ван­ной круп­но­мас­штаб­ной анни­ги­ля­ци­ей. Мате­рия тоже обра­зу­ет­ся не в резуль­та­те нук­ле­осин­те­за. Галак­ти­ки и звез­ды могут воз­ни­кать все­гда, а не толь­ко после БВ (это, кста­ти, уже при­ня­тый факт). Соот­вет­ствен­но нет необ­хо­ди­мо­сти в БВ и кос­мо­ло­ги­че­ской инфля­ции. Все­лен­ная ока­зы­ва­ет­ся веч­ной и бес­ко­неч­ной (но не ста­ци­о­нар­ной). Отпа­да­ет необ­хо­ди­мость в тем­ной мате­рии и тем­ной энер­гии. Но поче­му гипо­те­за Амбар­цу­мя­на не полу­чи­ла раз­ви­тие? Что это если не «цехо­вая соли­дар­ность» уче­ных?

    • Ричард:

      Пото­му, что про­ти­во­ре­чит наблю­де­ни­ям. Набе­ри­те в поис­ко­ви­ках «звез­до­об­ра­зо­ва­ние». А о «необ­хо­ди­мо­сти в БВ и кос­мо­ло­ги­че­ской инфля­ции» свое вес­кое сло­во через 2–3 года ска­жет JWSЕ. Впро­чем и дан­ные ALMA, 10-мет­ро­вых и HST застав­ля­ют вво­дить в стан­дарт­ную кос­мо­ло­ги­че­скую модель все новые и новые «эпициклы»(см. ста­тью Дол­го­ва в УФН 2–2018.

      • archimed:

        В ста­тье Дол­го­ва речь о рож­де­нии сверх­тя­же­лых чер­ных дыр в ран­ней Все­лен­ной. А Сер­гей Попов пишет, что чер­ные дыры это еще пока гипо­те­за. Соот­вет­ствен­но и ран­няя Все­лен­ная тоже гипо­те­за. Что каса­ет­ся обра­зо­ва­ния звезд из меж­звезд­но­го газа – это тоже гипо­те­за про­ти­во­ре­ча­щая наблю­да­е­мой струк­ту­ре Все­лен­ной в виде галак­тик и скоп­ле­ний галак­тик. Если бы звез­ды обра­зо­вы­ва­лись таким при­ми­тив­ным спо­со­бом, то Все­лен­ная пред­став­ля­ла бы собой огром­ное коли­че­ство раз­но­об­раз­ных звезд. А наблю­да­е­мая струк­ту­ра боль­ше соот­вет­ству­ет раз­мно­же­нию деле­ни­ем с сохра­не­ни­ем сум­мар­но­го момен­та инер­ции систе­мы.

        • Ричард:

          «обра­зо­ва­ния звезд из меж­звезд­но­го газа — это тоже гипо­те­за про­ти­во­ре­ча­щая наблю­да­е­мой струк­ту­ре Все­лен­ной в виде галак­тик и скоп­ле­ний галак­тик.» Не пони­маю, какое отно­ше­ние звез­ды типа Т Тель­ца име­ют к вой­дам и сте­нам в LSS.

    • «Отпа­да­ет необ­хо­ди­мость в тем­ной мате­рии и тем­ной энер­гии.»

      Ну, тем­ная мате­рия уже экс­пе­ри­мен­таль­ный факт.

      • archimed:

        Тем­ная мате­рия – это не сам факт, а гипотеза.Гравитационное лин­зи­ро­ва­ние после столк­но­ве­ния галак­тик что-то пока­за­ло! Вопрос: А что там было до столк­но­ве­ния? Неуже­ли гра­ви­та­ци­он­ное лин­зи­ро­ва­ние пока­зы­ва­ло тем­ную мате­рию в сто­роне от галак­тик?
        При таком коли­че­стве заин­те­ре­со­ван­ных лиц тем­ной мате­рии най­дут еще мно­го при­ме­не­ний и обос­но­ва­ний.

        • Есть нечто, чему дано назва­ние «тем­ная мате­рия».

          Я пред­по­ла­гаю, что с веро­ят­но­стью 95% поис­ки некой суб­стан­ции «тем­ной мате­рии», несмот­ря на огром­ные затра­ты, пустыш­ка.

          Свои надеж­ды я свя­зы­ваю энер­ги­ей пусто­го одно­род­но­го эйн­штей­нов­ско­го про­стран­ства. Она посчи­та­на для одно­род­но­го про­стран­ства и резуль­тат уди­ви­тель­ным обра­зом сов­пал с наблю­да­е­мы­ми крас­ным сме­ще­ни­ем и плот­но­стью энер­гии все­лен­ной. Это поз­во­ля­ет счи­тать эту энер­гию тем­ной энер­ги­ей.

          Тем­ная энер­гия име­ет энер­гию, импульс и долж­на под­чи­нять­ся зако­нам гра­ви­та­ции. Сле­до­ва­тель­но она долж­на сгу­щать­ся вокруг мас­сив­ных объ­ек­тов. Вот Вам и тем­ная мате­рия.

          Воз­мож­но цепь рас­суж­де­ний пока­жет­ся слиш­ком длин­ной, но она берет нача­ло в пер­вых прин­ци­пах.

          • archimed:

            Про­зре­нье к нам при­дет
            Не в этом поко­ле­нии
            И пеле­на спа­дет
            И отпа­дут сомне­ния
            Уви­дим белый свет
            Сквозь тем­ную мате­рию
            Про­стран­ство поплы­вет
            Навстре­чу тел дви­же­нию
            Рас­сы­пет­ся не в миг
            Все­го про­то­ма­те­рия
            Воз­ник­нет из ков­риг
            Еще одна Все­лен­ная
            Угас­нет пла­мя звезд
            Рож­ден­ных для созда­ния
            На гра­ни буй­ных вод
            Заро­ды­шей созна­ния
            Для них и может быть
            Насту­пит миг спа­се­ния
            При­ро­да ода­рит
            Спо­соб­но­стью паре­ния
            И поко­рит­ся им
            Про­стран­ство бес­ко­неч­ное
            Неве­до­мое нам
            Ослеп­шим при рож­де­нии

  • «о «необ­хо­ди­мо­сти в БВ и кос­мо­ло­ги­че­ской инфля­ции» свое вес­кое сло­во через 2–3 года ска­жет JWSЕ.…»
    т.е. сде­ла­ет цепоч­ку гипо­тез более прав­до­по­доб­ной?

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Недопустимы спам, оскорбления. Желательно подписываться реальным именем. Аватары - через gravatar.com