Ткань космоса: Пространство, время и структура реальности

Вид материала

Документы

Подобный материал:

• Тема 2 Социальное пространство и социальная структура. Понятие социального пространства, 586.13kb.
• Программа вступительного экзамена по специальности в магистратуру физического факультета, 209.43kb.
• Название работы, 371.8kb.
• Политическое сознание. (Ольшанский) Структура сознания в русле методологии деятельностного, 37.54kb.
• Реферат по дисциплине: Философия на тему: Время и пространство в философии, 382.06kb.
• Схемы, пространство-время и мышление в контексте проблемы освоения интеллектуальных, 160.25kb.
• Социальное пространство компьютерно-опосредованной реальности: опыт феноменологической, 295.3kb.
• Романтика космоса, 1113.61kb.
• «Химия космоса», 282.27kb.
• Цикл семинаров «новые парадигмы для человечества. Структура реальности. Природа человека», 90.37kb.

Глава 9


1. Если вы повысите температуру еще больше, вы найдете четвертое состояние материи, известное как плазма, в котором атомы разрушены на их составляющие частицы.

(обратно)


2. Имеются любопытные субстанции, такие как соли Рошелле, которые становятся менее симметричными при высоких температурах, и более симметричными при низких температурах – противоположно тому, что мы, как правило, ожидаем.

(обратно)


3. Одно различие между полями сил и материи выражено в принципе исключения Вольфганга Паули. Этот принцип показывает, что в то время как огромное количество частиц сил (вроде фотонов) могут объединяться, чтобы произвести поля, доступные доквантовому физику, такому как Максвелл, поля, которые вы видите всякий раз, когда вы заходите в темную комнату и включаете свет, частицам материи в общем случае законы квантовой физики запрещают такое кооперирование согласованным, организованным образом. (Более точно, две частицы одного и того же вида, такие как два электрона, не могут занять одинаковое состояние, тогда как для фотонов такого ограничения нет. Таким образом, поля материи в общем случае не имеют макроскопического, классического проявления).

(обратно)


4. В схеме квантовой теории поля каждая известная частица выглядит как возбуждение лежащего в основании поля, связанного с семейством, членом которого частица является. Фотоны есть возбуждения фотонного поля – что означает, электромагнитного поля; up-кварк является возбуждением up-кваркового поля; электрон есть возбуждение электронного поля, и так далее. Таким образом, вся материя и все силы описываются не едином квантовомеханическом языке. Ключевая проблема, что очень тяжело оказалось описать на этом языке все квантовые свойства гравитации, проблема, которую мы будем обсуждать в Главе 12.

(обратно)


5. Хотя поле Хиггса названо в честь Петера Хиггса, жизненно важную роль в его введении в физику и его теоретической разработке сыграло большое число других физиков, среди других – Томас Киббле, Филип Андерсон, Р. Браут и Франко Энглерт.

(обратно)


6. Имейте в виду, что величина поля задается расстоянием от центра его чаши, так что даже если поле имеет нулевую энергию, когда его величина находится во впадине чаши (поскольку высота над впадиной обозначает энергию поля), его величина не равна нулю.

(обратно)


7. В описании в тексте величина Хиггсова поля задана его расстоянием от центра чаши, так что вы можете удивиться, сколько точек на круговой впадине чаши, – которые находятся на таком же расстоянии от центра чаши, – дают любую, но одинаковую величину Хиггсова поля. Ответ, для склонного к математике читателя, в том, что различные точки во впадине представляют величины Хиггсова поля с одним и тем же значением, но с различными фазами (величина Хиггсова поля является комплексным числом).

(обратно)


8. В принципе, имеется две концепции массы, которые водятся в физике. Одна концепция описана в тексте: масса есть свойство объекта, которое сопротивляется ускорению. Иногда это понятие массы называют инертной массой. Вторая концепция массы имеет отношение к гравитации: масса как такое свойство объекта, которое определяет, насколько сильно он будет притягиваться гравитационным полем выбранной величины (такой как земная). Иногда это понятие массы называется гравитационной массой. На первый взгляд, Хиггсово поле имеет отношение только к пониманию инертной массы. Однако принцип эквивалентности ОТО декларирует, что силы, ощущаемые от ускоренного движения и от гравитационного поля неразличимы – они эквивалентны. А это означает эквивалентность между концепциями инертной и гравитационной массы. Таким образом, Хиггсово поле имеет отношение к обоим видам массы, которые мы упомянули, поскольку, согласно Эйнштейну, они одинаковы.

(обратно)


9. Я благодарю Рафаэля Каспера за указание, что это описание является вариацией призовой метафоры профессора Дэвида Миллера, предъявленной в ответ на требование Британского министра науки Вильяма Вальдеграве Британскому физическому обществу в 1993 объяснить, почему деньги налогоплательщиков должны быть использованы на поиски частицы Хиггса.

(обратно)


10. Склонный к математике читатель должен отметить, что фотоны, и W, и Z бозоны описываются в электрослабой теории как лежащие в присоединенном представлении группы SU(2) x U(1), а потому обмениваются под действием преобразований этой группы. Более того, уравнения электрослабой теории обладают полной симметрией относительно преобразований этой группы, что является в этом смысле тем, что мы описываем частицы сил как взаимосвязанные. Более точно, в электрослабой теории фотон является особой смесью калибровочного бозона, проявляющего U(1) симметрию, и U(1) подгруппы SU(2); таким образом, он тесно связан со слабым калибровочным бозоном. Однако, вследствие структуры произведения групп симметрии четыре бозона (на самом деле два W-бозона с противоположными электрическими зарядами) не полностью смешиваются под ее действием. Тогда в этом смысле слабое и электромагнитное взаимодействия являются частью единой математической схемы, но такой, которая не столь полно унифицирована, как могло бы быть. Если включить сильные взаимодействия, группа пополнится путем включения SU(3) фактора – "цвета" SU(3) – и эта группа, имея три независимых фактора, SU(3) х SU(2) x U(1), только подчеркивает дальше отсутствие полного единства. Такова часть мотивировки великого объединения, обсужденного в следующей секции: великое объединение обращается к единственной, полупростой группе (Ли), – группе с единственным фактором, – которая описывает силы на больших масштабах энергии.

(обратно)


11. Склонный к математике читатель должен заметить, что великая теория объединения Джорджи и Глэшоу базировалась на группе SU(5), которая включала SU(3), группу ассоциирующуюся с сильным ядерным взаимодействием, а также SU(2) x U(1), группу, ассоциирующуюся с электрослабым взаимодействием. В дальнейшем физики изучали следствия других потенциальных групп великого объединения, таких как SO(10) и Е6.

(обратно)


Глава 10


1. Как мы видим, взрыв Большого взрыва не был взрывом, который имел место в одной точке существовавшего ранее пространственного простора, и поэтому мы также не ищем, где он взорвался. Шутливое описание неполноценности Большого взрыва, которое мы использовали, следует Алану Гуту; см., например, его книгу The Inflationary Universe (Reading, Eng.; Perseus Books, 1997), p. xiii.

(обратно)


2. Термин Большой взрыв иногда используется для обозначения события, которое само произошло в момент времени нуль, приведя вселенную к существованию. Но поскольку, как мы будем обсуждать в следующей главе, уравнения ОТО не действуют в момент нуль, никто не имеет никакого понятия, чем на самом деле было это событие. Этот пробел мы имеем в виду, когда говорим, что теория Большого взрыва не включает в себя Большой взрыв. В этой главе мы ограничимся областями, в которых уравнения не отказывают. Инфляционная космология использует такие хорошо себя ведущие уравнения, чтобы обнаружить короткое взрывное разрастание пространства, которое мы обычно относим к взрыву в теории Большого взрыва. Определенно, однако, что этот подход оставляет без ответа вопрос о том, что происходило в начальный момент времени создания вселенной – если там на самом деле был такой момент.

(обратно)


3. Abraham Pais, Subtle Is the Lord (Oxford: Oxford University Press, 1982), p. 253.

(обратно)


4. Для склонного к математике читателя: Энштейн заменил оригинальное уравнение Gμν = (8πG/c4)Tμν на Gμν + Λgμν = (8πG/c4)Tμν, где Λ есть число, обозначающее величину космологической постоянной.

(обратно)


5. Когда я обращаюсь к массе объекта в этом контексте, я ссылаюсь на сумму полных масс его отдельных составляющих. Если, скажем, куб состоит из 1 000 атомов золота, я ссылаюсь на 1 000 масс одного такого атома. Это определение согласуется с точкой зрения Ньютона. Законы Ньютона говорят, что такой куб будет иметь массу в 1 000 раз больше массы отдельного атома золота, и что он будет весить в 1 000 раз больше, чем отдельный атом золота. В соответствии с Эйнштейном, однако, вес куба также зависит от кинетической энергии атомов (так же, как и всех других вкладов в энергию куба). Это следует из E = mc2: большая энергия (Е), безотносительно к источнику, транслируется в большую массу (m). Таким образом, эквивалентный способ выражения сути в том, что поскольку Ньютон не знал о E = mc2, его закон гравитации использует определение массы, которое не учитывает различные вклады в энергию, такие как энергия, связанная с движением.

(обратно)


6. Обсуждение здесь намекает на лежащую в основе физику, но не ухватывает ее полностью. Давление, оказываемое сжатой пружиной, влияет на полную энергию ящика и, как обсуждалось в предыдущем параграфе, в соответствии с ОТО, к делу имеет отношение полная энергия. Однако, момент, который я здесь объясняю, заключается в том, что само давление – не только через вклад, который оно вносит в полную энергию, – генерирует гравитацию, почти как это делают масса и энергия. В соответствии с ОТО давление гравитирует. Также заметим, что отталкивательная гравитация, на которую мы ссылаемся, является внутренним гравитационным полем, ощущаемым внутри области пространства, заполненного чем-то, что имеет отрицательное давление вместо положительного. В такой ситуации отрицательное давление будет давать вклад в отталкивательное гравитационное поле, действующее внутри области.

(обратно)


7. Математически космологическая константа представляется числом, обычно обозначаемым Λ (см. комментарий 4). Эйнштейн нашел, что его уравнения имеют полный смысл безотносительно к тому, выбрана ли Λ положительным или отрицательным числом. Обсуждение в тексте сосредоточено на особенно интересном для современной космологии (и современных наблюдений, как будет обсуждаться) случае, в котором Λ положительна, поскольку это приводит к появлению отрицательного давления и отталкивательной гравитации. Отрицательная величина Λ дает обычную притягивательную гравитацию. Отметим еще, что поскольку давление, оказываемое космологической постоянной, однородно, это давление не будет оказывать непосредственно какую-либо силу: только разности давлений, подобно тому, что чувствуют ваши уши, когда вы под водой, приводят к силе давления. Вместо этого сила, оказываемая космологической константой, есть чисто гравитационная сила.

(обратно)


8. Обычные магниты всегда имеют как северный, так и южный полюса. В отличие от этого, теории великого объединения предполагают, что могут иметься частицы, которые подобны чистому северному или чистому южному магнитным полюсам. Такие частицы называются монополями и они могли бы иметь большое влияние на стандартную космологию Большого взрыва. Они никогда не наблюдались.

(обратно)


9. Гут и Туе обнаружили, что переохлажденное Хиггсово поле будет действовать как космологическая константа, открытие, которое было сделано ранее Мартинусом Вельтманом и другими. Фактически, Туе говорил мне, что был ограниченный лимит страниц в Physical Review Letters, журнале, в который они с Гутом послали свою статью, и они не уместили в заключительные утверждения ничего о том, что их модель должна вызывать период экспоненциального расширения. Но Туе также заметил, что это было достижение Гута в осознании важности космологических последствий периода экспоненциального расширения (что будет обсуждаться позже в этой и следующей главе), и, следовательно, в помещении инфляции во фронт и в центр космологической карты.


Во временами извилистой истории открытия русский физик Алексей Старобинский нашел несколькими годами ранее другой способ генерирования того, что мы сейчас называем инфляционным расширением, работа была описана в статье, которая не была широко известна среди западных ученых. Однако, Старобинский не подчеркнул, что период такого быстрого расширения мог бы решить ключевые космологические проблемы (такие как проблемы горизонта и плоскостности, что будет коротко обсуждено), что объясняет частично, почему его работа не вызвала отклика энтузиазма, который получил Гут. В 1981 японский физик Катсушико Сато также разработала версию инфляционной космологии, а даже раньше (в 1978) русские физики Геннадий Чибисов и Андрей Линде случайно обнаружили идею инфляции, но они нашли, – когда исследовали детально, – что она допускает разновидность важной проблемы (обсуждающейся в комментарии 11), и потому не стали публиковать свой труд.


Склонный к математике читатель должен заметить, что нетрудно увидеть, как возникает ускоренное расширение. Одно из уравнений Эйнштейна есть (d2a/dt2)/a = –4πG/3(ρ+3p), где а, ρ и p есть масштабный фактор вселенной (ее "размер"), плотность энергии и плотность давления, соответственно. Заметим, что если правая сторона этого уравнения положительна, масштабный фактор будет расти с возрастающим темпом: темп роста вселенной будет ускоряться со временем. Для Хиггсова поля, восседающего на плато, его плотность давления оказывается равной отрицательной величине его плотности энергии (то же самое справедливо для космологической константы), так что правая сторона в самом деле положительна.

(обратно)


10. Физика, лежащая в основании этих квантовых скачков, есть принцип неопределенности, затронутый в Главе 4. Я буду явно обсуждать применение квантовой неопределенности к полям в Главах 11 и 12, но, чтобы предварить этот материал, коротко отмечу следующее. Величина поля в данной точке пространства и темп изменения величины поля в этой точке играют ту же роль для полей, как положение и скорость (импульс) играют роль для частицы. Таким образом, точно так же, как мы не можем когда-либо знать сразу определенное положение и определенную скорость частицы, поле не может иметь определенную величину и определенный темп изменения этой величины в любой данной точке пространства. Чем более определена величина поля в данный момент, тем более неопределен темп изменения этой величины – это означает, тем более вероятно, что величина поля изменится моментом позже. А такое изменение, индуцированное квантовой неопределенностью, это то, что я имел в виду, когда ссылался на квантовые скачки величины поля.

(обратно)


11. Вклад Линде и Альбрехта со Стейнхардом абсолютно решающий, поскольку оригинальная модель Гута – сейчас называемая старой инфляцией – страдала фатальным пороком. Вспомним, что переохлажденное Хиггсово поле (или в терминологии, которую мы вводим, поле инфлатона) имеет величину, которая восседает на выпуклости его энергетической чаши однородно во всем пространстве. Так что, когда я описывал, как быстро переохлажденное поле инфлатона могло бы спрыгнуть к низшей величине энергии, вы могли бы спросить, будет ли этот квантово-индуцированный прыжок происходить везде в пространстве в одно и то же время. А ответ такой, что не будет. Вместо этого, как утверждал Гут, релаксация поля инфлатона к нулевой величине энергии имеет место через процесс, названный пузырьковым зародышеобразованием: инфлатон падает к своей нулевой величине энергии в одной точке пространства, и тут пробуждается распространяющийся вовне пузырек,чьи стенки двигаются со скоростью света, в котором инфлатон падает к нулевой величине энергии с прохождением через стенку пузырька. Гут вообразил, что много таких пузырьков с хаотически расположенными центрами в конце концов соберутся воедино, чтобы дать вселенную с нулевой энергией поля инфлатона везде. Проблема, однако, как Гут сам осознал, в том, что окружающее пузырьки пространство все еще заполнено полем инфлатона с ненулевой энергией, так что такие области будут продолжать подвергаться быстрому инфляционному расширению, растаскивая пузырьки друг от друга. Поэтому тут нет гарантии, что растущие пузырьки найдут друг друга и соединятся в большой, однородный пространственный простор. Более того, Гут утверждал, что энергия поля инфлатона не теряется, когда оно релаксирует к нулевой энергии, а конвертируется в обычные частицы материи и радиации, населяющие вселенную. Чтобы довести модель до соответствия с наблюдениями, однако, эта конверсия должна была бы давать однородное распределение материи и энергии по всему пространству. В механизме, который предложил Гут, эта конверсия должна была бы происходить через столкновения стенок пузырьков, но расчеты – проведенные Гутом и Эриком Вайнбергом из Колумбийского университета, а также Стивеном Хокингом, Ианом Моссом и Джоном Стюардом из Кембриджского Университета – обнаружили, что итоговое распределение материи и энергии было бы не однородным. Таким образом, оригинальная инфляционная модель Гута привела к существенным проблемам в деталях.


Прозрение Линде и Альбрехта со Стейнхардом – теперь называемое новой инфляцией – урегулировало эти досадные проблемы. Через замену формы чаши потенциальной энергии на ту, что на Рис. 10.2, эти исследователи обнаружили, что инфлатон мог бы релаксировать к своей нулевой величине энергии "скатываясь" с энергетического холма во впадину, постепенный и изящный процесс, который не требует квантовых прыжков, как предлагалось первоначально. И, как показали их расчеты, это слегка более постепенное скатывание с холма успешно пролонгирует инфляционное раздувание пространства, так что один отдельный пузырек легко вырастает достаточно большим, чтобы заключить в себе целую наблюдаемую вселенную. Таким образом, в этом подходе не требуется беспокоиться об объединении пузырьков. Что имеет равную важность, вместо конверсии энергии поля инфлатона в обычные частицы и радиацию при столкновениях пузырьков в новом подходе инфлатон постепенно завершает эту конверсию энергии однородно через все пространство через процесс подобный трению: когда поле скатывается с энергетического холма – однородно по пространству – оно передает свою энергию зацепляясь (взаимодействуя с) за более привычные поля частиц и излучения. Новая инфляция, таким образом, сохраняет все успехи подхода Гута, но оказывается способной уладить существенные проблемы, с которыми тот столкнулся.


Примерно через год после важного прогресса, предложенного новой инфляцией, Андрей Линде совершил другой прорыв. Чтобы новая инфляция успешно возникла, должно одновременно встать на свои места большое количество ключевых элементов: чаша потенциальной энергии должна иметь правильную форму, величина поля инфлатона должна начинаться с высокого положения в чаше (и, слегка более формально, сама величина поля инфлатона должна быть однородна в достаточно большой пространственной области). Наряду с тем, что для вселенной возможно достижение таких условий, Линде нашел способ генерации инфляционного взрыва при более простом, намного менее изощренном наборе условий. Линде осознал, что даже при простой чаше потенциальной энергии, такой как на Рис. 9.1а, и даже без точного расположения начальной величины поля инфлатона инфляция все еще может легко иметь место. Идея такова. Представьте, что в очень ранней вселенной вещи были "хаотическими" – например, представьте, что имелось поле инфлатона, чья величина хаотически скакала от одной величины к другой. В некоторых местах в пространстве его величина могла быть малой, в других местах его величина была средней, а еще в других местах в пространстве его величина могла быть высокой. Теперь, в местах, где величина поля была малой или средней ничего особенно достойного внимания не происходило. Но Линде осознал, что нечто фантастически интересное могло бы иметь место в областях, где полю инфлатона случилось достичь высокой величины (даже если область была мельчайшей, не более 10–33 сантиметра в поперечнике). Когда величина поля инфлатона высока, – когда она находится в вышине энергетической чаши на Рис. 9.1а, – устанавливается разновидность космического трения: величина поля пытается скатиться с холма к более низкой потенциальной энергии, но ее высокая величина дает вклад в тормозящую силу сопротивления, так что она скатывается очень медленно. Таким образом, величина поля инфлатона должна была быть возле постоянной величины и (почти как инфлатон на вершине холма потенциальной энергии в новой инфляции) должна была давать вклад в почти постоянную энергию и почти постоянное отрицательное давление. А нам теперь очень привычно, что это условия, требуемые чтобы двигать взрыв инфляционного расширения. Таким образом, не привлекая особо специальной энергетической чаши и не устанавливая поле инфлатона в специальную конфигурацию, хаотическое окружение ранней вселенной могло бы легко вызвать инфляционное расширение. Не удивительно, Линде назвал этот подход хаотической инфляцией. Многие физики рассматривают его как наиболее убедительное осуществление инфляционной парадигмы.

(обратно)


12. Те, кто близко знаком с историей предмета, осознают, что возбуждение по поводу открытия Гута было сгенерировано его решениями ключевых космологических проблем, таких как проблемы горизонта и плоскостности, как мы коротко описываем.

(обратно)


13. Вы можете поинтересоваться, может ли электрослабое Хиггсово поле или Хиггсово поле великого объединения выполнять двойную службу – играть роль, которую мы описали в Главе 9, а также одновременно двигать инфляционное расширение в более ранние времена, до формирования Хиггсова океана. Модели этого сорта предлагались, но они обычно подвержены техническим проблемам. Более убедительные реализации инфляционного расширения привлекают новое Хиггсово поле, чтобы играть роль инфлатона.

(обратно)


14. См. комментарий 11 к этой главе.

(обратно)


15. Например, вы можете подумать о нашем горизонте как о гигантской воображаемой сфере с нами в центре, которая отделяет те вещи, с которыми мы могли бы связаться (вещи внутри сферы) от вещей, с которыми мы не смогли бы связаться (вещи вне сферы) за время, прошедшее с Большого взрыва. Сегодня радиус нашей "сферы горизонта" грубо составляет 14 миллиардов световых лет; очень рано в истории вселенной ее (сферы) радиус был намного меньше, поскольку имелось меньше времени для света, чтобы перелететь. См. также комментарий 10 к Главе 8.

(обратно)


16. Поскольку в этом сущность того, как инфляционная космология решает проблему горизонта, чтобы избежать путаницы, позвольте мне выделить ключевой элемент решения. Если однажды ночью вы с вашим другом стоите на большом поле и с удовольствием обмениваетесь световыми сигналами, включая и выключая электрические фонарики, заметим, что не имеет значения, как быстро вы при этом двигаетесь и бегаете друг от друга, вы всегда будете в состоянии потом обменяться световыми сигналами. Почему? Ну, чтобы избежать получения света, которым ваш друг освещает ваш путь, или чтобы ваш друг мог избежать получения света, который вы посылаете на его путь, вам надо убегать друг от друга быстрее скорости света, а это невозможно. Так как это возможно для областей пространства, которые были в состоянии обмениваться световыми сигналами в ранней истории вселенной (а потому, например, могли выровнять свои температуры), сейчас оказаться вне области возможного коммуникационного обмена друг с другом? Как проясняет пример с фонариками, должно быть, чтобы они уносились прочь быстрее, чем скорость света. И в самом деле, колоссальное расталкивание отрицательной гравитации во время инфляционной фазы двигало каждый регион пространства прочь от любого другого намного быстрее скорости света. Еще раз, это не предполагает противоречия с СТО, поскольку предел скорости, установленный светом, относится к движению через пространство, а не к движению от разбухания самого пространства. Так что новое и важное свойство инфляционной космологии в том, что она содержит короткий период, в котором имеется сверхсветовое расширение пространства.

(обратно)


17. Заметим, что численная величина критической плотности уменьшается, когда вселенная расширяется. Но суть в том, что если реальная плотность массы/энергии вселенной равна критической плотности в один момент времени, она будет уменьшаться в точности тем же образом и сохранит равенство критичекой плотности во все времена.

(обратно)


18. Склонный к математике читатель должен заметить, что во время инфляционной фазы размер нашего космического горизонта оставался фиксированным, в то время как пространство чудовищно раздувалось (как можно легко увидеть, выбрав экспоненциальную форму масштабного фактора в комментарии 10 к Главе 8). Именно в этом смысле наша наблюдаемая вселенная в инфляционной схеме является мельчайшим кусочком гигантского космоса.

(обратно)


19. R. Preston, First Light (New York: Random House Trade Paperbacks, 1996), p. 118.

(обратно)


20. Превосходный отчет на общем уровне о темной материи см. L. Krauss, Quintessence: The Mystery of Missing Mass in the Universe (New York: Basic Books, 2000).

(обратно)


21. Подготовленный читатель распознает, что я не провожу отличия между разными проблемами темной материи, которые появляются на разных масштабах наблюдения (галактики, космос), поскольку мой интерес здесь связан только с вкладом темной материи в плотность космической массы.

(обратно)


22. На самом деле имеются некоторые разногласия в отношении того, в этом ли механизм, стоящий за всеми типами сверхновых (я благодарю Д. Спергеля, обратившего мое внимание на это), но однородность этих событий – которая и нужна нам для обсуждения – находится на прочном наблюдательном основании.

(обратно)


23. Интересно заметить, что годами ранее результатов по сверхновым провидческие работы Джима Пиблза из Принстона, а также Лоуренса Краусса из Университета Case Western, Кливленд, Майкла Тернера из Университета Чикаго и Гэри Стейгмана из Огайо предположили, что вселенная может иметь малую ненулевую космологическую константу. В то время большинство физиков не приняли это предположение слишком серьезно, но теперь с данными по сверхновым отношение существенно поменялось. Также заметим, что ранее в главе мы говорили, что расталкивание от космологической константы может быть выражено Хиггсовым полем, которое подобно лягушке на плато, возвышается над своей конфигурацией с минимальной энергией. Так что, поскольку космологическая константа хорошо подходит к данным, более точно исследователи сверхновых заключили, что пространство должно быть заполнено чем-то подобным космологической константе, которое генерирует направленное вовне расталкивание. (Имеются пути, в которых Хиггсово поле могло бы сгенерировать долгодействующее расталкивание, в противоположность короткому взрыву в ранние моменты инфляционной космологии. Мы обсудим это в Главе 14, когда будем рассматривать вопрос о том, на самом ли деле данные требуют космологической константы, или всем требованиям могут отвечать некоторые другие сущности со сходными гравитационными последствиями). Исследователи часто используют термин "темная энергия" как обобщающую фразу для ингредиента вселенной, который невидим для глаз, но заставляет любой регион пространства отталкиваться от любого другого, вместо того, чтобы притягиваться.

(обратно)


24. Темная энергия является наиболее широко принятым объяснением наблюдаемого ускоренного расширения, но выдвигались и другие теории. Например, некоторые предположили, что данные могут быть объяснены, если сила гравитации отличается от обычной силы, предсказанной ньютоновской и эйнштейновской физиками, когда рассматриваемый масштаб расстояний становится экстремально большим – космологического размера. Другие еще не убедились, что данные показывают космическое ускорение, и ожидают проведения более точных измерений. Важно держать в уме эти альтернативные идеи, особенно когда будущие наблюдения должны дать результат, который профильтрует текущие объяснения. Но в настоящее время имеется широкий консенсус, что теоретические объяснения, описанные в главном тексте, самые убедительные.

(обратно)