10 теорий о темной энергии, которые приоткрывают завесу тайны над устройством Вселенной

Интересно

Человечество уже собрало огромное количество информации о нашей Вселенной и о том, как она устроена. Люди гордятся тем, что они самые умные виды на Земле и во всей Вселенной (по крайней мере, в той части, которую они изучали). Однако информация, известная людям о структуре нашей Вселенной, получена только из 4%, которые ученые могут наблюдать, измерять и анализировать, – это обычная материя. Остальные 96 процентов – темные вещества. В этом обзоре 10 лучших теорий о том, что может быть темной энергией.

Их назвали темными, потому что о них ничего не известно и никто их не видел. Из этих 96 процентов около 68 процентов составляет темная энергия (а остальное – так называемая темная материя). Это делает его самым большим компонентом Вселенной и на данный момент самым загадочным. Тысячи ученых по всему миру работают над расшифровкой этой загадочной энергии, которая, кажется, определяет, как наша Вселенная создает великие структуры. Без темной энергии Вселенная в конечном итоге “схлопнется” и схлопнется сама по себе под действием собственной гравитации.

1. Космологическая постоянная

10 теорий темной энергии, приоткрывающих завесу тайны структуры Вселенной

Теория «космологической постоянной».

Эта теория происходит от теории гравитации Эйнштейна, в частности из того факта, что «пустое пространство» может иметь свою собственную энергию, называемую «космологической постоянной». Эйнштейн также считал, что пространство может возникнуть из ничего, и чем больше пространства создается, тем больше в нем энергии.

Это объясняет быстрое расширение Вселенной, которое сейчас наблюдают ученые. Вселенная этого типа будет продолжать расширяться вечно, пока каждый объект во Вселенной будет так далеко от всех остальных объектов, что все погрузится во тьму и холод.

2. Теория всего

10 теорий темной энергии, приоткрывающих завесу тайны структуры Вселенной

«Теория всего».

Многие астрономы считают, что поиски темной энергии бесполезны. По их мнению, разработка неуловимой «теории всего» решит проблему темной энергии. Эта теория должна быть способна объяснить поведение всех объектов во Вселенной, от очень больших до невероятно маленьких. Пока что все теории того, как устроена Вселенная, делятся на крупномасштабные теории (например, теория гравитации) и мелкомасштабные теории (например, квантовая механика).

Читайте также:  Рассказываем об эффективности (и бесполезности) плацебо

Хотя решение проблемы темной энергии таким образом имеет смысл, найти эту теорию оказалось невозможным даже для самых ярких физиков. Кажется, что нормальные законы физики «ломаются», когда достигают квантового уровня. Исследования продолжаются.

3. Фундаментальная сила

10 теорий темной энергии, приоткрывающих завесу тайны структуры Вселенной

Теория «Фундаментальной силы».

Фундаментальные силы, которые всем известны (гравитация, электромагнетизм, слабые и сильные взаимодействия), действуют в разных диапазонах. Некоторые влияют только на объекты атомных размеров, в то время как другие вызывают движение планет и приводят к образованию галактик.

Теория темной энергии утверждает, что существует еще не открытая фундаментальная сила, имеющая огромные масштабы. Это можно наблюдать только тогда, когда Вселенная достигает определенного размера. Предположительно, он работает против гравитации и, таким образом, «тянет» объекты во Вселенной друг от друга.

Ученые утверждают, что, поскольку эта сила действует в таком большом масштабе, люди еще не сталкивались с ней в своей повседневной жизни, и это не влияет на измерения, сделанные на Земле. Никто не знает, будет ли эта власть временной или постоянной. Однако в зависимости от этого Вселенная всегда будет расширяться, становиться холоднее или периодически расширяться и сжиматься.

4. Холодная Вселенная

10 теорий темной энергии, приоткрывающих завесу тайны структуры Вселенной

Теория холодной вселенной

трудно даже представить, как физикам можно показать, что их самая известная теория ошибочна. Теория относительности Эйнштейна утверждает, что каждое тело во Вселенной притягивается к любому другому телу, и сила этого притяжения зависит исключительно от массы объектов и расстояния между их центрами. Однако некоторые физики утверждают, что эта теория может быть ошибочной, и разрабатывают новые теории гравитации, которые могут объяснить темную энергию.

В этих теориях действие гравитации в крупном масштабе обращено вспять, так что объекты отталкиваются друг от друга. Хотя эти теории не имеют большой экспериментальной поддержки, они объясняют, почему Вселенная расширяется. Согласно этим новым моделям гравитации, наша Вселенная снова войдет в состояние холодной тьмы после состояния быстрого расширения.

5. Замедление времени

10 теорий темной энергии, приоткрывающих завесу тайны структуры Вселенной

Теория «замедления времени».

Любой, кто видел “Интерстеллар”, вероятно, слышал о замедлении времени. Это явление происходит, когда объекты движутся со скоростью, близкой к скорости света, а время замедляется. Это та же идея, которая представлена ​​в парадоксе близнецов: когда близнец летит на космическом корабле со скоростью, близкой к скорости света, а его брат остается на Земле. Когда они встретятся снова через несколько лет, близнец на Земле будет значительно старше брата-космонавта.

В недавней статье профессора Университета Джорджии Эдварда Кипраса утверждается, что только движущийся объект сам подвержен замедлению времени. Это означало бы, что в прошлом время прошло быстрее. Это устраняет необходимость в силе отталкивания или материи, поскольку кажущееся расширение Вселенной было бы простым просчетом расстояний, на которые повлияло замедление времени.

Читайте также:  6 удивительных фактов о гравитации

Если эта теория верна, то она не только противоречит другой известной теории Эйнштейна (специальной теории относительности), но также подразумевает, что наша Вселенная будет продолжать расширяться из-за воздействия постоянной Хаббла.

6. Экзотическая частица

10 теорий темной энергии, приоткрывающих завесу тайны структуры Вселенной

Теория экзотических частиц».

Идея частиц и полей существовала веками. Как известно, электрон создает электрическое поле, и в последнее время гравитационное поле стало ассоциироваться с «частицей гравитационной силы» – гравитоном. Теоретики физики элементарных частиц согласны с идеей, что энергия отдельного поля должна передаваться от частиц силы, а не от самого поля. Эту концепцию также можно применить к темной энергии, где темная материя (оставшиеся 27 процентов Вселенной) является частицей силы.

Эта идея кажется правдоподобной, тем более что некоторые частицы силы необнаружимы (сам гравитон). Однако существует мало доказательств, подтверждающих эту теорию, поскольку до сих пор нет способа измерить свойства, связанные с темной энергией или темной материей.

7. Текущая кривизна Вселенной

10 теорий темной энергии, приоткрывающих завесу тайны структуры Вселенной

Теория «текущей кривизны Вселенной».

Теории f (R) являются моделями текущей кривизны Вселенной (кривизна обозначается R). В 2007 году исследователи из Чикагского университета показали, что при определенном значении R создается модель Вселенной, в которой темная энергия не нужна для объяснения расширения Вселенной.

Вселенная этого типа сглаживается, чтобы минимизировать ее общую кривизну, создавая супергравитационную силу, которая может притягивать или отталкивать объекты в зависимости от ряда условий.

Теоретики Чикагского университета согласны с тем, что для поддержки этой теории эта дополнительная сила должна исчезнуть, когда сила гравитации становится относительно большой (например, в масштабе планет и галактик) и проявляется только в самых больших масштабах.

8. Константа космологической энергии

10 теорий темной энергии, приоткрывающих завесу тайны структуры Вселенной

Теория «Константы космологической энергии».

Одна из величайших ошибок современной физики – это предсказание реального количества темной энергии. Квантовая теория предсказывает очень небольшое их количество, но физики вычислили число, которое в 10–120 раз больше мощности (это количество темной энергии является космологической постоянной).

Читайте также:  Может ли человек излучать радиацию?

здесь стоит помнить об антропном принципе: идея о том, что фундаментальные константы физики и химии (такие как скорость света, гравитационная постоянная и т.д.) «Правильны» для поддержания жизни в нашей конкретной Вселенной, но они может иметь другое значение в других вселенных.

В бесконечном числе параллельных вселенных кажется вероятным, что наша Вселенная просто имеет «нужное количество» темной энергии для формирования жизни.

9. Виртуальная частица

10 теорий темной энергии, приоткрывающих завесу тайны структуры Вселенной

Теория «виртуальной частицы».

Квантовая механика странная. Он позволяет вещам появляться и исчезать, разрушая все концепции, которым каждый учился на уроках физики в средней школе. Всем забили по голове, что «материю нельзя создать или разрушить». Следующая теория использует идею виртуальных частиц – маленьких частиц материи, которые появляются, а затем исчезают. Это постоянное появление и исчезновение частиц высвобождает энергию, потому что вещество преобразуется в энергию, когда частицы исчезают.

Физики считают, что аналогичным образом само пространство может генерировать достаточно энергии для создания «отрицательного давления», которое заставляет Вселенную расширяться. Если эта теория верна, энергетическое пространство, оставленное виртуальными частицами, может быть загадочной темной энергией, и наша Вселенная будет продолжать расширяться, пока не произойдет такой процесс.

10. Фантомная энергия

10 теорий темной энергии, приоткрывающих завесу тайны структуры Вселенной

Теория фантомной энергии».

Количество теорий в этом списке показывает, насколько люди далеки от понимания двух третей нашей Вселенной. Расшифровка загадочной темной энергии может породить совершенно новую отрасль физики или радикально изменить существующие. Вот почему сегодня так много физиков и астрономов подвергают сомнению это «таинственное нечто темное», которое движет эволюцией всей Вселенной.

Последняя теория темной энергии, безусловно, самая странная. Вселенная, в которой доминирует «квинтэссенция», наполнена «энергетическим флюидом». Другие физики называют эту энергию «фантомной энергией». Идея всего этого заключается в том, что квинтэссенция меняется со временем и в месте, а ее плотность энергии увеличивается с течением времени. Такая Вселенная превратится в Большой разрыв и буквально взорвется, поскольку атомы не смогут справиться с той скоростью, с которой они разделяются и растягиваются.

Один источник

Оцените статью
Добавить комментарий