лексикона Дарта Вейдера из саги «Звездные войны».
Для астрофизиков темная материя и темная энергия отвечают за разные свойства нашей Вселенной. Как «красно-белые» и «Красное и белое»: если первые ассоциируются с футбольной командой «Спартак» и спортом, то второе – с тем, что обычно спортсменам принимать не рекомендуется. А звучит-то похоже!
Единственное, что объединяет темную материю и темную энергию, – то, что они обе… темные, простите за каламбур! Их трудно обнаружить, и они обе заметны только по косвенным признакам.
Темная энергия – это гипотетический вид энергии. Это понятие ввели в физику, чтобы объяснить, почему Вселенная расширяется с ускорением.
Если разложить Вселенную на массу-энергию, то, согласно данным космической обсерватории Планка, получится, что примерно 68 % приходится на темную энергию, 27 % – на темную материю и лишь 5 % – на наблюдаемое вещество.
Если темная материя обладает гравитацией и не участвует в других видах взаимодействий, то темная энергия представляет собой, напротив, антигравитацию. Вместо притяжения она отталкивает.
Темная материя собирает звезды в галактики и с помощью гравитации не дает им разлететься. Темная энергия отталкивает пространство, заставляя его расширяться с ускорением.
Итак, что-то заставляет Вселенную вести себя не так, как предсказывают наши законы физики. Мы узнали, что Вселенная расширяется со все возрастающей скоростью. И этот процесс, очевидно, требует энергии. Ведь после Большого взрыва расширение Вселенной должно было бы замедляться!
Расширение Вселенной с ускорением – наблюдаемый факт. Однако описать этот процесс исходя из наблюдаемой материи и энергии невозможно. Существует некая скрытая энергия – неизвестный вид энергии с отрицательным давлением, который как бы отталкивает пространство.
Чтобы понять, как проявляет себя темная энергия, представьте себе игру с мячом. Вы высоко подбрасываете мяч. Он сперва летит вверх, а потом, под действием гравитации, начинает возвращаться.
А теперь представьте, что вы подбросили мяч, но он не просто улетел вверх, а продолжил ускоряться. И улетел так далеко, что вылетел в космическое пространство. Как будто гравитация сообщала ему дополнительный импульс, отталкивала его.
Вот примерно так и ведет себя темная энергия, когда речь идет о наблюдениях за далекими галактиками.
Существует несколько гипотез, что представляет собой темная энергия. Она равномерно заполняет пространство. И является константой – неизменной энергетической плотностью. То есть темная энергия – это свойство космоса. Альберт Эйнштейн был первым, кто понял, что пустое пространство – это не ничто. Гипотетически темная энергия – это специфическая потенциальная энергия, оставшаяся со времени появления нашей Вселенной. Темная энергия – модифицированная гравитация на огромных расстояниях. То есть на расстояниях уровня наблюдаемой части Вселенной гравитация начинает вести себя как-то иначе. Не так, как мы описываем ее в привычной нам форме.
Возможно, открытие феномена темной материи поможет в будущем приблизиться к разгадке и темной энергии.
Глава 22
Структура вселенной и человеческого мозга
Материя во Вселенной и в человеческом мозге могла формироваться по одному и тому же закону. Неожиданная гипотеза.
Вселенная напоминает гигантскую паутину, где светящиеся волокна – скопления галактик, а между ними – пустоты. В пустотах практически нет светящейся материи. Советский физик Яков Зельдович заметил эту закономерность и развивал теорию о нитевидной структуре Вселенной.
Удивительное свойство нашего мира – много структур, очень похожих друг на друга. Причем они могут отличаться размерами в миллиарды раз! А Вселенная по структуре очень напоминает устройство нашего мозга, нейроны в котором распределяются по похожему принципу.
Ученые из Болонского университета пошли дальше. Сравнили уже не отдельные клетки, а структуры. Слева вы видите структуру мозжечка под микроскопом. А справа – часть структуры Вселенной. Для оценки идентичности итальянские астрофизики привлекли нейрохирургов, и те подтвердили схожесть.
Ученые сделали любопытный вывод в журнале Frontiers of Physics. Пусть есть разница по масштабам в октиллион раз (это единица с 27 нулями), но структуры близки. А значит, физические процессы, которые привели к структурированию материи и в мозге, и в космосе, действовали по схожим законам. Вот структуры и получились одинаковыми.
«Вероятно, взаимосвязи внутри структуры устанавливаются по схожим физическим принципам. При этом очевидно, что галактики и нейроны формировали разные физические силы», – объясняет соавтор исследования, нейрохирург Веронского университета Альберто Фелетти.
Удивительны совпадения микро– и мегамиров. Аналогия прослеживается между звездными системами и атомами. Ведь электроны напоминают те же планеты. А ядро атома – Солнце.
Совершенно точно есть какая-то удивительная симметрия в нашем мире. Пока мы ее фиксируем визуально, но не можем объяснить. Уверен, что рано или поздно наука откроет, с чем связаны эти закономерности. Интересно, при нашей ли жизни?
Конечно, это может быть и простым совпадением. Ведь возможно и то, и то: либо законы организации материи едины и развивались по одному сценарию, либо их сходство является случайным совпадением.
Но авторы исследования уверены: материя во Вселенной и в человеческом мозге формировалась по одному закону. Теперь осталось только его открыть.
Глава 23
Быстрые радиовсплески
Весь космос пронизывают быстрые радиовсплески. Почему астрофизики хотят разгадать их тайну?
Если вы когда-либо слушали радио на коротких волнах, то наверняка помните, что там постоянно слышны помехи. Что-то постоянно трещит и щелкает. Примерно то же самое происходит в космосе. До нас из космоса доходит шум, состоящий из непонятных сигналов.
Но в XXI веке астрономы научились выделять странные астрономические сигналы, которые получили название быстрых радиовсплесков. Астрофизики улавливают быстрые радиовсплески с помощью радиотелескопов. Эти радиовсплески представляют собой одиночные импульсы, которые длятся всего несколько миллисекунд. Их природа остается неизвестной.
В какую бы часть Вселенной мы ни посмотрели, их фиксируют отовсюду. Радиовсплески идут от самых разных галактик – как старых, так и новых, как мелких, так и огромных.
Впервые быстрые радиовсплески обнаружили в 2007 году астрофизики из Университета Западной Вирджинии. Местный аспирант Дэвид Наркевич анализировал данные, полученные с телескопа, и обратил внимание на крайне необычный радиосигнал.
Удивительно, но за миллисекунды при этом сигнале выделилось столько энергии, сколько Солнце испускает за несколько десятков тысяч лет.
Сигнал пришел из точки, которая находится в 3 градусах от Малого Магелланова Облака. Точка располагалась на расстоянии 3 миллиардов световых лет от Земли. Ученые продолжили следить за ней, но импульс не повторился.
Это было уникальным событием, так как аналогичные всплески – это периодические события, которые повторяются со временем. Например, по такой схеме испускают пульсары.
