А. Петровская Добрый день! У микрофона Александра Петровская. Это программа «Пифагоровы штаны». Напротив меня – Иванчик Александр Владимирович, ведущий научный сотрудник Физико-технического института имени Иоффе, заведующий кафедрой космических исследований Санкт-Петербургского политехнического университета имени Петра Великого, член-корреспондент Российской академии наук. Александр Владимирович, здравствуйте!

А. Иванчик Здравствуйте!

А. Петровская Долгожданная для меня программа «Космос» с невероятным количеством вопросов. И мы с вами сначала поговорили, выясняется, что даже для ученых космос по-прежнему остается очень загадочной сферой, в которой, с одной стороны, очень многое стало известно за последние 100 лет. С другой стороны, новые открытия не всегда дают только ответы, а часто формируют новые вопросы. Мы попробуем просто с вами начать сначала. Это будет самым верным. 100 с лишним лет занимается наука изучением вселенной. Так?

А. ИВАНЧИК: Сколько себя человек знает, столько он и занимается изучением вселенной.

А. Иванчик Правильнее сказать, конечно же, не 100 с лишним лет, а, сколько себя человек знает, столько он и занимается изучением вселенной. То есть, как только он себя осознал объектом, который может смотреть на звезды, планеты, на внешний мир, и стал задавать себе вопросы, что он представляет из себя во внешнем мире, вот с этого момента он и занимается космосом. Когда я говорил про 100 лет, я имел в виду, конечно, раздел астрофизики космологию, которая занимается изучением вселенной как целого, ее рождением, динамикой ее эволюции, формами материи, которые ее заполняют. И как физика математический раздел, космология родилась как раз приблизительно 100 лет назад. В 1015 году Альберт Эйнштейн сформулировал основы новой теории гравитации, общую теорию относительности, были выписаны уравнения для того, чтобы получить различные решения для теории гравитации. И вот эти уравнения положены в основу физико-математических теоретических представлений о строении и эволюции нашей вселенной. В этом смысле 100 лет назад – это начало космологии как науки. Ньютон и Коперник – они тоже смотрели на звезды.

А. Петровская Да, конечно, без сомнения. Но, говоря о современной науке, используя те методологии, которые современными сегодня считаются, мы говорим о чуть больше века. Вы сказали о том, что, с одной стороны, 100 лет – это не очень большой период для развития науки, а с другой стороны, довольно быстро космология развивалась за это время.

А. Иванчик Да, конечно. Первые же наблюдательные решения, которые были получены теоретически Фридманом в 1920 году, в 1929 году Хаббл обнаружил расширение вселенной. Это были первые наблюдательные данные, которые к теоретическим основам космологии добавили и первые наблюдательные данные, и она стала уже наукой и теоретической, и наблюдательной вместе с этим. 29 год – это расширение вселенной. Потом был некоторый перерыв, потому что все-таки развитие физики… надо помнить, что в этот момент развивалась активно квантовая механика, начала с середины ХХ века развиваться атомная физика, прогресс шел, естественно, в электроника. То есть, развивались фундаментальные аспекты физики и их прикладные значения, поэтому космология еще какое-то время была некой такой возвышенной частью науки, не столько прикладной, но областью фундаментальных (неразборчиво). Но где-то приблизительно с середины прошлого века, когда наш соотечественник Георгий Гамов предсказал существование еще и реликтового излучения и объяснил происхождение химического состава во вселенной легких элементов. То есть, то, что вселенная состоит на самом деле на 90% из водорода и на 8% из гелия, а 2%, чуть меньше 2%, это все остальные тяжелые элементы, это было предсказано Гамовым, это тоже наблюдательный факт, который потом был проверен, и который соотносит нас с первыми тремя минутами от момента Большого взрыва, то есть, от рождения вселенной. Это физика и события, которые происходили приблизительно 13,8 миллиардов лет назад, и сейчас мы, благодаря уже мощным развитым наблюдательным способностям, уже знаем о химическом составе вселенной достаточно хорошо, достаточно много. И фактически мы можем наблюдать эволюцию вселенной с первых трех минут. То есть, первые три минуты определили ее химический состав. Через 400 000 лет произошла первичная рекомбинация. 400 000 лет после Большого взрыва – это время, которое содержало в себе очень быстрое расширение вселенной, остывание. И вот через 400 000 лет первичная рекомбинация привела к формированию первых атомов во вселенной. Это еще привело и к тому, что первичные излучения реликтовые оторвалось от вещества, то есть, оно перестало цепляться эффективно, как это было в плазменную эпоху с веществом – оно было зацеплено, и стало распространяться по вселенной свободно со всех сторон и во все стороны. И в этом смысле мы сейчас, наблюдая его, видим то, какой наша вселенная была приблизительно 13,4 миллиарда лет назад. Та информация, которая сейчас зашифрована в этом реликтовом излучении, говорит нам о том, как выглядела вселенная 13,4 миллиарда лет назад. И вот в реликтовом излучении зашифрована информация о геометрическом пространстве нашей вселенной, геометрической части пространства, что оно является евклидовым. То есть, четырехмерное пространство, время наше, искривлено, оно динамично, оно расширяется, но трехмерная часть его, то есть, мгновенная фотография нашей вселенной, оно является очень близко плоским евклидовым. Это первая информация, которая была получена из анализа реликтового излучения. Также совокупность других наблюдательных данных реликтовое излучение подтвердило наличие темной материи, темной энергии. Темной энергии у нас во вселенной 70%, а темной материи около 25%. А обычная материя – та, из которой состоим мы, которая нас окружает, которую мы можем изучать в лабораториях на ускорителях, на большом андронном коллайдере, она составляет всего лишь 5%. И вот это мы сейчас очень хорошо знаем о вселенной.

А. ИВАНЧИК: Темной энергии у нас во вселенной 70%, а темной материи около 25%. А обычная материя – та, из которой состоим мы, которая нас окружает, которую мы можем изучать в лабораториях на ускорителях, на Большом адронном коллайдере, она составляет всего лишь 5%.

А. Петровская Это к вопросу о том, что, когда мы говорим, как много мы знаем об окружающем нас мире, а знаем мы в основном о той самой материи, которая составляет 5%, в общем, можно оценить, как много мы знаем.

А. ИВАНЧИК: Темные энергии определяют ускоренное расширение вселенной. Мы это всё видим по наблюдательным данным, но что они представляют из себя в микроскопическом плане, структуру, из чего они состоят, что это за физические явления, на сегодняшний день мы пока не понимаем. Варианты, версии, теоретические, конечно, есть.

А. Иванчик Да, можно оценить, как много мы знаем. Мы хорошо знаем всё о 5%, мы видим, что 95% материи во вселенной присутствуют и проявляют себя гравитационным образом. Они влияют на динамику формирования крупномасштабной структуры, на динамику зарождения галактик, скоплений галактик – это темная материя определяет эту динамику. Темные энергии определяют ускоренное расширение вселенной. Мы это всё видим по наблюдательным данным, но что они представляют из себя в микроскопическом плане, структуру, из чего они состоят, что это за физические явления, на сегодняшний день мы пока не понимаем. Варианты, версии, теоретические, конечно, есть.

А. Иванчик Ну, если говорить про темную материю, то это либо сверхтяжелые суперсимметричные частицы, которые сейчас не представлены в рамках стандартной модели физики частиц.

А. Петровская То есть, с которыми мы не встречались?

А. Иванчик С которыми мы не встречались. Более того, они отсутствуют в рамках стандартной модели, которая сейчас, после открытия Базона-Хиггса считается уже фактически завершенной. И вот в рамках такой этой стандартной модели такие частицы не присутствуют. И в этом случае это означает, что очень может быть, что нам необходимо эту стандартную модель расширять.

А. Петровская Для этого нужен новый андронный коллайдер?

А. ИВАНЧИК: На Большом адронном коллайдере достигнуты гигантские энергии, но в природе и астрофизических проявлениях мы видим энергии частиц, которые превышают энергии коллайдера в миллионы раз.

А. Иванчик Для этого, может быть, еще повезет, и этот адронный коллайдер скажет свое слово. Может, так повезет, конечно, шансов осталось очень мало. Но, конечно, новые ускорительные эксперименты ответят на этот вопрос. Плюс, конечно, астрофизические эксперименты, ведь нужно помнить, что на большом адронном коллайдере достигнуты гигантские энергии, но в природе и астрофизических проявлениях мы видим энергии частиц, которые превышают энергии коллайдера в миллионы раз. То есть, не только  ускорительные эксперименты позволят нам ответить, что из себя представляет темная материя, но и параллельно им ведутся астрофизические наблюдения, которые, может быть, тоже прояснят эту картину. Есть еще варианты, что это, наоборот, суперлегкие частицы. Слабовзаимодействующие, но очень легкие частицы, типа аксионов, которые предсказываются в ядерной физике. Из-за того, что они очень легкие, их должно быть очень много, чтобы по количеству составить темную материю – это противоположный вариант. Есть еще теории модифицированной гравитации, которые могут пытаться объяснить вот эти гравитационные проявления вообще без всяких частиц, исправляя Закон Ньютона или расширяя Теорию относительности. То есть, вариантов достаточно много, по всем из этих вариантов строятся теории и предсказывается, как эти теории можно проверить.

А. Петровская Александр Владимирович, давайте сохраним интригу и здесь сделаем паузу на одну неделю. Ровно через неделю встретимся здесь же и поговорим о том, какие открытия ждут нас в космологии в будущем. Иванчик Александр Владимирович, ведущий научный сотрудник Физико-технического института имени Иоффе, заведующий кафедрой космических исследований Санкт-Петербургского политехнического университета имени Петра Великого, член-корреспондент Российской академии наук. Александр Владимирович, спасибо.

А. Иванчик Спасибо.



Загрузка комментариев...

Самое обсуждаемое

Популярное за неделю

Сегодня в эфире