Космопорт "Nefelana"

Тёмная материя в астрономии и космологии — форма материи, которая не испускает электромагнитного излучения и не взаимодействует с ним. Это свойство данной формы вещества делает невозможным её прямое наблюдение. Однако возможно обнаружить присутствие тёмной материи по создаваемым ею гравитационным эффектам.

Я ЕСМЬ АЛЬФА и ЛЯМБДА
В конце прошлого века космологи, после 100 лет бурных дебатов, пришли, наконец, к консенсусу относительно генезиса вселенной. Согласно консенсусной теории, вначале было не "слово", а невообразимо горячая и плотная материя в виде газа и радиации. На протяжении вот уже 15 миллиардов лет материя расширяется и остывает. Галактики и другие сложные структуры образовались из микроскопических "семян" - квантовых флуктуаций - которые выросли до космических размеров за короткий период взрывного расширения вселенной. Лишь небольшая часть материи состоит из химических элементов таблицы Менделеева, с которыми мы повсеместно встречаемся. Основная масса вселенной приходится на "темную материю" - элементарные частицы, которые не взаимодействуют со светом.

Эта стройная теория просуществовала совсем недолго, всего несколько десятилетий, в космических масштабах времени - одно мгновение. И похоронил ее мистический "пятый элемент", неожиданно выплывший из глубин метафизики на поверхность научных изысканий. Дело в том, что за последние пять лет астрофизические исследования показали, что два миллиарда лет назад темпы расширения вселенной начали быстро расти - вселенная стала не просто расширяться, но расширяться с заметным ускорением. Произведенные на основе этого открытия расчеты показали, что на "светлую" (наблюдаемую) и темную (за пределами наблюдения) материю приходится менее половины всего, что существует во вселенной. Основная субстанция вселенной - это "темная энергия", обладающая антигравитационным свойствами. Такая темная энергия, по расчетам, составляет 70% всей вселенной, темная материя - 26, обычная наблюдаемая материя - всего полпроцента, радиация - 0,005. Тогда как гравитация соединяет химические элементы и темную материю в галактики и звездные системы, темная энергия равнораспределенно пронизывает космос своими отталкивающими силами.


Само понятие антигравитации было введено Альбертом Эйнштейном в 1917 году, когда он попытался построить статическую модель вселенной. Как и большинство ученых того времени, Эйнштейн считал, что вселенная не изменяется в объеме - ни сокращается, ни расширяется. Для поддержания вселенной в состоянии равновесия ему пришлось ввести в рамках общей теории относительности некую энергию вакуума, которая уравновешивает всемирное притяжение - гравитацию. Эту энергию пустоты Эйнштейн по-научному назвал "космологической постоянной", которую обозначил греческой буквой лямбда ( ). Позднее, когда было открыто расширение вселенной, Эйнштейн покаянно отрекся от квинтэссенции, назвав ее своей самой крупной ошибкой. Как оказалось, его покаяние было преждевременным: космологическая постоянная на самом деле работает, если ее значение подкорректировать в сторону завышения.
Основная проблема, с которой сталкиваются астрофизики, пытаясь найти научное объяснение темной энергии - это так называемая "точная настройка" (fine tuning). Объем темной энергии должен быть не слишком большим в момент образования вселенной, чтобы допустить соединение материи в галактики, и не слишком малым, чтобы воздействие этой энергии ощущалось через 15 миллиардов лет, то есть в наше время. Вакуум абсолютно инертен и сохраняет одну и ту же плотность на протяжении всего времени существования вселенной. Следовательно, объем темной энергии - энергии вакуума - не изменился за 15 миллиардов лет, несмотря на все изменения, которые происходили с материей. Таким образом, получается, что объем темной энергии должен был быть очень точно рассчитан с первого момента ее появления. Но кто это рассчитал? Если допустить существование демиурга, сотворившего весь наш мир и предрешившего его судьбу от начала до конца - "Я есмь Альфа и Омега, начало и конец" - ответ прост, однако такой метафизический подход, разумеется, не устраивает ученых.

В последнее время все больше космологов, пытающихся найти объяснение феномену темной энергии, склоняется к диалектическому объяснению темной энергии - к идее квинтэссенции (в переводе с греческого "пятый элемент"), которая рассматривает темную энергию как динамическое явление, в отличие от статической энергии вакуума. В древнегреческой философии существовала концепция, согласно которой вселенная состоит из четырех стихий (земли, воздуха, огня и воды) и квинтэссенции - эфемерной субстанции, которая препятствует падению планет в центр небесной сферы. В 1998 году ученые из Пеннсильванского университета Пол Стейнхардт (Paul Steinhardt - его статья о квинтэссенции в Scientific American использована в качестве материала для этой заметки), Роберт Калдвелл (Robert Caldwell) и Рахул Дейв (Rahul Dave) выдвинули новую концепцию квинтэссенции, согласно которой темная энергия неявным образом взаимодействует с материей и изменяется во времени, что позволяет ей естественным путем подстраиваться под наблюдаемое сегодня количественное значение. Как гласит эта теория, темная энергия схожа по своим свойствам с темной материей, за исключением того, что для нее характерно не гравитационное притяжение, а гравитационное отталкивание. По своим физическим свойствам квинтэссенция приближается к квантовому полю. В отличие от неизменной и гомогенной энергии вакуума, предложенной Эйнштейном, квинтэссенция как поле темной энергии может претерпевать сложные изменения и иметь различные значения в разных местах.

Если смотреть на эту же проблему "точной настройки" с точки зрения субъективизма, нельзя не обратить внимания на то, что темная энергия, возникнув в первые моменты рождения вселенной (по научным расчетам она появилась, когда возраст вселенной составлял одну секунду в минус 35-й степени), в течение десяти миллиардов лет оставалась в пассиве и проявилась только вместе с появлением человека - именно в период возникновения разума началось ускоренное расширение вселенной. Не говорит ли это о том, что хомо сапиенс, осознающий материю, это и есть та самая "темная энергия", повелевающая расширением материальных горизонтов вселенной? Это, кстати, объясняет, почему темная энергия недоступна восприятию человека: сознание может осознавать материю, но не может осознать самоё себя. Образно говоря, сознание - зеркало материи, но для себя у него нет подобного зеркала. Или, точнее говоря, нет в границах научного познания, потому что в теологии таким зеркалом является Бог. Однако, ученые и здесь выступили со своей теорией. По идее Мартина Риза (Martin Rees) и Стивена Вейнберга (Steven Weinberg), наш мир представляет собой лишь частный случай из большого множества вселенных, в которых энергия вакуума может принимать различные значения. При этом вселенные, в которых энергия вакуума значительно превышает 4 вольта на кубический миллиметр, могут быть более распространены, но они расширяются слишком быстро для того, чтобы в них успели образоваться звезды, планеты и живые существа. Вселенные с меньшей энергией вакуума должны встречаться гораздо реже. Получается, что наша вселенная обладает оптимальным значением энергии вакуума, и только в такой вселенной могут возникнуть разумные существа, которые будут в состоянии размышлять над ее природой.

Как бы то ни было, все теории сходятся на том, что источник темной энергии - вакуум, или говоря в философских терминах, пустота. И это не аллегория, а научное заключение: темная энергия присутствует даже там, где нет ни материи, ни радиации. Если перейти к теологическим категориям и сравнить судьбу вселенной с Армагеддоном, где Князь Света (демиург, сотворивший материю) сражается с Князем Тьмы (воителем небытия - пустоты), придется признать досрочную победу темных сил за полным их преимуществом в соотношении 20 к одному. Впрочем, эта метафора не совсем корректна: нет никаких оснований предполагать, что темная энергия несет с собой зло. Правда, сверхбыстрое расширение вселенной означает, что относительно скоро (через несколько миллиардов лет) материя может остыть до критических температур: образно говоря, темная энергия потушит звезды. Но, с другой стороны, победа гравитации ничем не лучше, поскольку означает коллапс вселенной в одну большую "черную дыру". Идеальным было бы сохранения "статус-кво", но это по сути означает застывший в своем развитии мир.

Похоже, единственное наше спасение - уход в другую реальность, где нет времени и пространства. Такая реальность уже существует в зародыше, она называется "виртуальной". В ней нет ни света, ни тьмы, ни добра, ни зла, ни жизни, ни смерти. Только чистый разум.

FINITA la MATERIA

Все, что мы видим вокруг себя, все, что мы чувствуем, материально. Мы обитаем в прочных материальных стенах, ходим по твердой материи, едим полужесткую материю, пьем жидкую материю, дышим разреженной материей. Наши тела и окружающие нас предметы материальны. Мы живем в материальном мире. Да, мы ЖИВЕМ в материальном мире: все, что необходимо и достаточно для нашей жизнедеятельности, ограничивается материей и радиацией - солнечным излучением. Но следует ли из этого, что весь наш мир состоит из материи?

Как показывают последние астрофизические наблюдения, на ощущаемую человеком материю приходится лишь полпроцента всего, что существует во вселенной. Если для наглядности представить вселенную в виде земной суши, материя будет занимать площадь государства Мьянма. А если принять среднюю продолжительность человеческой жизни за 100 процентов, на жизнь в материальном мире будет приходиться всего-навсего сто дней (если бы мы жили не одновременно во всех средах, а последовательно). Остальные составляющие мира - радиация (0,005 процента); так называемая "невидимая" (или "темная") материя, не взаимодействующая со светом (примерно четверть всего сущего); и обладающая антигравитационными свойствами "темная энергия", на которую приходится более 70% всей вселенной. Но не подумайте, что мы живем в своей маленькой, но уютной материальной Мьянме, а все остальное, загадочно-темное, недоступное для наблюдения, остается за ее границами, надежно охраняемыми законами материального мира. Только спокойно, без паники. Три раза глубоко вдохните-выдохните, сосчитайте мысленно до десяти и прочитайте нижеследующие строки: