Пронаблюдав за удалёнными сверхновыми и измерив, как Вселенная расширялась миллиарды лет, астрономы обнаружили нечто удивительное, загадочное и неожиданное.И нет, с переводом всё в порядке, в оригинале ещё желтее:
By observing distant supernovae and measuring how the Universe had expanded over billions of years, astronomers discovered something remarkable, puzzling and entirely unexpected
wat?
О какой неожиданности может идти речь? Там ведь совершенно шикарная история длиной в 80 лет с яркими открытиями и закрытиями. История про то, как на самом деле делается настоящая наука. История скорее про физиков, чем про физику.
О чём вообще весь сыр-бор?
Первую версию Общей Теории Относительности (ОТО) Альберт Эйнштейн представил публике 25 ноября 1915 года. В оригинале уравнения ОТО Эйнштейна выглядели вот так:
или, в современной записи, вот так:
Для неумеющего в тензоры читателя понятнее уравнение (1) в оригинальной записи Эйнштейна. Там написано, что энергия-импульс материи G равен кривизне пространства R плюс тензор Риччи S. (Этот самый тензор Риччи тоже есть кривизна, только в более другой форме).
Сейчас, решая уравнение ОТО, энергию-импульс обычно считают известным, а ищут как раз кривизну. Поэтому в современной записи стороны уравнения поменяли местами. Заодно поменяли буковки: G > T, S > R??.
Откуда есть пошла лямбда
Одним из первых серьёзных математиков, который занялся проверкой выкладок Эйнштейна, стал Эли Жозеф Картан (не путать с его сыном Анри, тоже известным математиком).
Картан-папа нашёл у Эйнштейна ряд технических ошибок, в частности, такую, которая современному поколению ЕГЭ известна под кодовым названием «потерять константу при интегрировании». Сегодня эту потерянную константу обозначают заглавной греческой буквой лямбда, ?.
Но физика — это вам не математика. Здесь нельзя взять формулу и напихать в неё добавочных слагаемых просто так. Нужно иметь очень веские основания, и теоретические, и экспериментальные.
Хотя ниже вы увидите, насколько мало Эйнштейн знал о Вселенной в те годы, но тогда, в 1916, такие основания у него были. Альберт Германович точно знал, что звёзды не попадали друг на друга и совершенно не собираются этого делать в обозримом будущем. Однако, в ОТО-1915 было только притяжение, которое нужно было чем-то сбалансировать.
Вводимая в уравнения лямбда как раз отвечала за отталкивание. Поэтому в 1917 Эйнштейн опубликовал «дополненную и улучшенную» версию ОТО с космологической постоянной ?. В современной записи уравнение выглядит так:
Первое физическое толкование смысла лямбды
Возьмём уравнение ОТО-1917 и вынесем за скобки метрический тензор
. Тогда внутри скобок у нас останется выражение (R/2 — ?). Здесь R без индексов — это обычная, «школьная» скалярная кривизна. Если на пальцах — это число, обратное радиусу окружности/сферы. Плоскому пространству соответствует R = 0.В такой трактовке ненулевое значение ? означает, что наша Вселенная искривлена сама по себе, в том числе и при отсутствии какой-либо гравитации. Ну, вот такой нам достался мир. Однако, большинство физиков в это не верят, и считают, что у наблюдаемого искривления должна быть какая-то внутренняя причина. Какая-то неведомая доселе фигня, которую можно открыть.
С измерениями кривизны есть две концептуальные проблемы.
Первая в том, что мы не можем измерить совсем пустое пространство, потому что просто ничего там не видим. А если там есть что-то, что мы таки видим, то пространство уже не пустое и, значит, уже дополнительно искривлено гравитацией.
Вторая проблема сложнее и носит персональное название «проблема систем отсчёта». Смысл там вот в чём.
Допустим, у нас есть как-то измеренные координаты объектов, плюс пачка фотографий этих объектов в разных ракурсах (снятых из разных точек). Тогда мы можем вычислить кривизну пространства. Например, гравитация Солнца отклоняет пролетающий мимо свет далёких звёзд. Во время солнечных затмений это отклонение можно измерить экспериментально и сравнить с предсказаниями ОТО.
Теперь наоборот: допустим, мы знаем кривизну пространства, и у нас есть пачка фотографий. Тогда, если кривизна достаточно хорошая, без чёрных дыр и т.п. — мы можем вычислить координаты объектов на фото. Именно так работают наши глаза, точнее мозги, когда вычисляют расстояние до объектов по двум фоткам с разных точек.
Но вот для далёких галактик всё плохо. Мы не знаем их точных координат. И кривизну пространства на больших масштабах мы тоже не знаем. И даже пачки фотографий у нас нет: на таких масштабах можно считать, что все они сделаны практически из одной точки. Поэтому за пределами Млечного Пути мы не можем быть уверены ни в координатах, ни в кривизне.
И в силу универсальности гравитации это касается не только собственно «фотографий», но абсолютно любых измерений удалённых объектов.
Поэтому измерить кривизну наблюдаемой Вселенной в целом мы можем только из очень окольных соображений.
Вселенная Фридмана
Meanwhile in Russia, не смотря на войны и революции, над теорией ОТО бился прапорщик (и по совместительству профессор) Александр Александрович Фридман. Он рассмотрел все варианты лямбд и выяснил следующее:
При ? < 0 имеют место лишь силы притяжения, как гравитационные, так и вызванные кривизной
При ? > 0 на больших расстояниях заруливает геометрия, а звёзды и галактики ускоренно разлетаются «с горки» (вариант Эйнштейна-1917). При достаточно большой лямбде на небе может вообще ни остаться ни одной звезды кроме Солнца, при умеренном значении — останется только наша галактика, слившаяся с ближайшими соседями.
Но самое интересное происходит при ? = 0. Здесь всё зависит от начальных условий — т.е. координат и скоростей конкретных галактик. Возможны три варианта: большое сжатие, большой разлёт и стационарный вариант, когда галактики разлетаются, но с относительно небольшими скоростями и без ускорения.
Сегодня вышеописанные ситуации называются космологическими решениями Фридмана.
Статьи Фридмана 1922 и 1924 годов отменяли необходимость в лямбда-члене, из-за чего поначалу были приняты Эйнштейном в штыки.
За свою работу Фридман вполне мог претендовать на Нобелевку.
Из решений Фридмана вытекало, что у Вселенной может быть начало. Эту идею подхватили многие физики, а возглавил то, что позже назвали «теорией Большого Взрыва», русско-американец Георгий Гамов, полагавший ? = 0.
И да, статья Итана про примерно такой график (конкретно на этом учтены данные на 2010 год):
Здесь по горизонтали отложено z — это красное смещение, по вертикали наблюдаемая яркость сверхновых особого типа Ia, которые всегда выделяют одно и то же количество энергии. Вообще, это два способа измерения одного и того же расстояния, но, так сказать, в разные моменты времени.
Серые палки — наблюдавшиеся события с их погрешностью измерений. Синим пунктиром отложено предсказание при ? = 0, красной линией — аппроксимация фактически наблюдаемых значений. Отклонение красной линии от прямой означает, что Вселенная расширяется ускоренно. Но Эйнштейн об этом так и не узнал.
Вселенная Каптейна
Перейдём к экспериментальной части.
Голландский астроном Якобус Корнелиус Каптейн открыл звезду Каптейна в 1897, после чего приступил к opus magnum всей своей жизни. Объединяя огромное количество наблюдений разных обсерваторий, он попытался создать первую карту Вселенной. По его карте выходило, что вселенная имеет форму вращающегося (sic!) диска крышесносящего по тем временам размера 40000 световых лет, причём Солнце находится отнюдь не в центре, а вполне себе на задворках. Закончена и опубликована эта работа была только в 1922.
Для понимания уровня тогдашних знаний: то, что Каптейн считал невероятно огромной Вселенной, сегодня считается совершенно рядовой, ничем не примечательной среди миллиардов таких же… галактикой Млечный Путь. Тем не менее, заслуга Каптейна в том, что он открыл её вращение и приблизительно вычислил её центр.
Наблюдения Хаббла (астронома, а не телескопа)
Если говорить про астрономов, то больше всех для истории лямбды сделал Эдвин Хаббл. Он чувствовал, что с туманностями что-то не так, и в 1922 предположил, что часть из них — не облака газа, а очень удалённые объекты. Проверяя свою теорию, в 1924 он первым в мире разглядел отдельные звёзды в туманности Андромеды (да, ему всю жизнь везло на очень хорошие телескопы. И после смерти — продолжило везти). Именно Хаббл предложил термин «галактика» — собственно, это «млечный путь» по-гречески.
Статью со своими открытиями, из которой следовало, что Вселенная значительно больше, чем наш Млечный путь, Хаббл представил американскому астрономическому обществу первого января 1925. За что и был освистан
Хаббл не унимался и прикрутил к телескопу ещё и спектрометр. Анализируя красное смещение галактик, он выяснил, что галактики разбегаются, а Вселенная, соответственно, расширяется. Заодно он открыл закон имени себя с константой имени себя (впрочем, закон был предсказан Леметром), и описал всё это в статьях к концу 20-ых годов. Согласно его наблюдениям, оказалась верна модель Фридмана для ? = 0.
Это выбило из-под лямбды теперь уже и экспериментальные основания её существования.
Эйнштейн, гляда на это, оперативно вычеркнул космологическую постоянную из уравнений ОТО, а в конце жизни считал историю с лямбдой «самой большой своей ошибкой».
Так что, кроме всех своих открытий, Хаббл также невольно «закрыл» лямбду. На целых 70 лет.
Здесь ещё нужно упомянуть, что первоначальные оценки Хаббла были очень уж неточными и показывали возраст Вселенной порядка 2 миллиардов лет. Позднее это войдёт в противоречие с данными геофизиков, которые при помощи радиоизотопного анализа оценят возраст Земли в несколько миллиардов лет, и десятилетиями будет сильнейшей головной болью для физиков-космологов.
Стационарная Вселенная Хойла
С начала 30-ых годов вопрос с лямбдой считался решённым, и из мейнстримных физиков ей никто толком не занимался. Одним из редких исключений, рискнувших попереть супротив самого Эйнштейна, стал британец Фред Хойл.
Это значит, что альфа-частица не может присоединить дополнительные протоны или другую альфа-частицу иначе как случайно: это просто-напросто энергетически невыгодно. А в ядрах звёзд ничего кроме протонов и альфа-частиц и нет.
Возникал резонный вопрос: а откуда, собственно, взялись химические элементы тяжелее гелия?
Ближайшее ядро, в которое может превращаться гелий-4, это углерод-12. Но для этого нужно объединить три альфа-частицы.
Проблема в том, что вероятность столкновения трёх альфа-частиц одновременно слишком мала. А двухшаговый процесс (сначала сталкиваются две частицы, потом очень быстро, пока они не разлетелись обратно на две альфа-частицы, в них врезается ещё одна), в принципе, возможен, но расчёты Эдвина Солпитера показывали, что такой процесс идёт слишком вяло, чтобы производить существенные количества углерода.
И вот весной 1953 года в Калтех приехал британец Фред Хойл, тогда ещё без приставки «сэр», и сразу отправился к местному завлабу Уильяму Фаулеру.
Там он с порога спросил: может ли углерод-12 обладать энергетическим уровнем, равным 7,69 МэВ? Фаулер сначала подумал, что к нему припёрся очередной сумасшедший, но решил спросить — «вообще-то нет, а вам, собственно, зачем?» На что Хойл ответил: ну, я же существую, значит, у ядра углерода должен быть такой энергетический уровень. Отличная аргументация!
Однако, по расчётам Хойла выходило, что при наличии такого уровня в три-альфа процессе наступает резонанс, и звёзды — красные гиганты производят достаточно много углерода для нашего существования.
Удивительно, но американцы решили провести небольшой эксперимент на своём ускорителе. И да — триумфально нашли нужный энергетический уровень на 7.65 МэВ, который физики-ядерщики всего мира почему-то проглядели во всех предыдущих экспериментах.
Сегодня такое возбуждённое состояние углерода-12, когда три альфа-частицы фактически выстраиваются по линии, называется хойловским. Соответствующая статья Хойла, Фаулера и супругов-астрономов Джефри и Маргерит Бёрбиджей является краеугольным камнем современных теорий звёздного нуклеосинтеза и настолько часто цитируется, что обозначается просто B?FH, без ссылок и расшифровок.
И — да, на сегодня это чуть ли не единственное известное успешное предсказание на основе антропного принципа.
Хойл был вполне авторитетным учёным в области космологии, причём, в отличие от многих коллег, так сказать «прикладной», т.е. относительно просто проверяемой, космологии. Именно он объяснил, как из однородных разреженных облаков газа путём гравитационного сжатия образуются звёзды и галактики. Также именно Хойл придумал название «Большой взрыв», причём использовал это название в ругательном смысле.
Хойлу и его соавторам — Бонди и Голду — очень не нравился «большой хлопок» (более корректный перевод фразы big bang), при котором у Вселенной есть начало. Они считали, что так же, как равноправны все точки пространства, должны быть равноправны и все точки во времени. У такой Вселенной нет ни начала, ни конца, и при этом она постоянно, хотя и очень медленно расширяется.
Однако, из квантовых флуктуаций постоянно рождается новое вещество, причём так, что средняя плотность материи остаётся одинаковой. Расчёты показывают, что в одном кубическом километре пространства должен рождаться всего-навсего один протон раз в 300000 лет (а так же один электрон или что-то типа того для сохранения электрического заряда). Прекрасное число, чтобы исключить любую возможность какой-либо экспериментальной проверки!
Теория стационарной Вселенной серьёзно рассматривалась как альтернатива теории Большого Взрыва в 50-х и начале 60-х. Но экспериментальное открытие в 1964 году предсказанного ТББ реликтового излучения поставило на ней крест.
Хойл, впрочем, не унимался и совершенствовал свою теорию до самого выхода на пенсию. Последняя редакция, разработанная на пару с его другом Джефри Бёрбиджем в 1993, так называемая «квази-стационарная Вселенная», предполагает локальные мини-взрывы и объясняет примерно все наблюдаемые факты, но какой-либо популярностью не пользуется. И да, она подозрительно похожа на общепринятую на сегодня теорию инфляции (но отличается знаками плюс-минус в некоторых местах).
За статью B?FH дали Нобелевку. Но только Фаулеру, который распорядился провести десятидневный эксперимент. Ни супругам Бёрбиджам, проводившим длительные астрономические наблюдения и собственно написавшим статью, ни автору идеи Хойлу нобелевку не дали — за упорствование в космологической ереси.
Самое интересное, что Хойл дожил до экспериментального подтверждения ускоренного разбегания галактик в 1998. Но даже это не стало поводом для нобелевского комитета исправить очевидную ошибку.
Квантовая лямбда
Вернёмся к уравнению ОТО.
Слева (в современной записи) стоит кривизна пространства, сиречь гравитация по ОТО. Справа — тензор энергии-импульса. Под этим тензором стоит жутко сложный матан, но суть в следующем: там учтена вся-вся-вся материя Вселенной во всех видах и состояниях. И обычное вещество, и всякие хитрые частицы, и все виды излучений (кроме гравитации, которая слева).
Теперь мысленно перенесём лямбду вправо. В такой записи это будет не дополнительная кривизна, а какая-то неучтённая энергия (замечу, отрицательная, раз уж мы считаем лямбду положительной). И здесь просматриваются две возможности.
Первая гипотеза состоит в том, что лямбда — это энергия собственно вакуума. Звучит диковато, но на самом деле вполне согласуется с квантовой механикой. Возьмём кусок пространства и уберём из него всё, что хотя бы в принципе можно убрать. Уберём всё вещество, все частицы и все волны, независимо от их природы. Останутся только физические поля в невозмущённом состоянии. Полный штиль.
Так вот, у некоторых полей (например, Хиггсовских) в пустоте ненулевое значение. И теоретически у них есть некоторая энергия. Кроме того, в силу принципа неопределённости у любых полей есть квантовые флуктуации — и они тоже имеют некоторую энергию.
Возникает, правда, маленькая техническая проблемка. Если всё аккуратно посчитать, расчётный результат отличается от наблюдаемого на 120 — нет, не раз, на 120 порядков. В 100 миллиардов миллиардов гуглов раз! Это по праву считается «худшим предсказанием в истории теоретической физики».
Вторая возможность: физики всё-таки забыли что-то посчитать, когда вычисляли тензор энергии-импульса. Это «что-то» должно быть весьма странным (давать отрицательное давление), ничего похожего мы пока не знаем, так что тут скорее ситуация «не знал — не знал, и забыл». Сейчас это «что-то» называется «тёмная энергия», и этой энергии должно быть примерно в два раза больше, чем энергии у обычной и тёмной материи вместе взятых. < современная физика находится здесь.
Вместо заключения
Звоночки о ненулевом значении лямбды начали появляться на рубеже 90-ых — из точных измерений реликтового излучения и т.д., и к 1997 превратились в набат. Совсем неудивительно, что сразу две группы физиков вооружились современными инструментами и бросились перепроверять дедушку Хаббла. Поэтому, когда Итан пишет про «совершенно неожиданно», он, мягко говоря, привирает.
И пока для объяснения лямбды у нас нет ничего лучше «тёмной энергии», эта история будет продолжаться.
Спасибо за внимание!
Комментарии (88)
HerrDirektor
26.10.2017 10:51Шикарный слог, зачитался :)
vanxant Автор
26.10.2017 10:54Спасибо!
Smbdy_kiev
26.10.2017 14:03Вы ещё что-то пишете? Я только одного человека знал, кто так умел рассказать обо всём этом ОТО (проф. Высоцкий Владимир Иванович). Вот бы побольше таких статей!
Спасибо. Очень интересно. Я даже вспомнил тот адовый матан в этом уравнении, вздрогнул… но и оно решаемо (заслуга уже другого человека, на тот момент доцента Кривошеи). В общем, подписался.
napa3um
26.10.2017 10:54+1Кто этот Итан вообще, зачем его тут постоянно печатают? Все его статьи (ну ладно, не все, а несколько случайных, на которые натыкался) уровня откровений одиннадцатиклассника, заглянувшего в учебник старшего брата-студента, он же явно ни сам физикой не занимается, ни в её истории не смыслит. Принципиальных ошибок, может быть, не слишком много, но акценты в повествовании и связь одного с другим у него совершенно шизофазные (кажется, что он зациклен на единственной картинке расширяющейся вселенной, впечатлившей его в детстве).
zookko
26.10.2017 11:10Там, внизу его статей, есть ссылочка, кто он такой и откуда.
napa3um
26.10.2017 11:16Видимо, он был когда-то астрофизиком (интересно, насколько успешным), но потом его укусил журналист, и он стал заниматься писательством научпопа на развлекательных непрофильных ресурсах (типа Форбса). Я правильно понял?
napa3um
26.10.2017 11:24Так и есть, одна работа по тёмной материи, а дальше преподавание, научпоп и блогерство.
SLY_G
26.10.2017 12:13Затем, что маркером интересности статьи является её численная оценка, полученная при помощи кнопочек «вверх» и «вниз». Пока статьи Итана оценивают положительно, что означает, что по-видимому, не все такие умные, как вы, и кому-то они интересны и познавательны.
napa3um
26.10.2017 12:26+1Не стоит верить в абсолютную силу рейтингов, всё-таки, уровень задают редакторы/модераторы ресурса, а пущенная на самотёк саморегуляция всегда приводит к деградации «среднего читателя». Но в каком-то смысле это и есть цель развлекательного ресурса, приоритетно нацеленного на увеличение пользовательской базы, а не на наращивание её неизмеримого для рекламодателей качества. Постепенно плюсиков будет становиться только больше, а унылых критиканов вроде меня меньше (в том числе благодаря рейтинговому механизму). Наверное, оно и к лучшему.
Zenitchik
26.10.2017 15:31Проблема в том, что редакторы подвержены погоне за рейтингом ещё сильнее, чем авторы. И закономерно деградируют, вслед за «средним читателем». Короче, не торт, совсем не торт.
qbertych
26.10.2017 13:19+1Если честно, то продолжать переводить Итана мне кажется вашей большой ошибкой. Вы ведь и так умеете находить интереснейшие источники. Мэтт Стресслер прекрасен, "История реле" крута, посты по нейробиологии хороши. А Итан — нет.
SLY_G
26.10.2017 19:46Про нейробиологию девушка пишет раз в месяц, история реле — вообще отдельный уникальный проект, а у Мэтта тоже не так много статей.
Вообще хорошего материала не так много, как кажется. А сайт надо обновлять каждый день. Так что 80/20.
Silverado
26.10.2017 17:28Я не могу пользоваться этими кнопками, потому скажу так: статьи Итана — это вода с гомеопатическими дозами полезной или интересной информации. Мне искренне жаль, что вы тратите своё время на их переводы вместо чего-либо более интересного.
SLY_G
26.10.2017 19:46Чего-либо более интересного очень мало попадается, к сожалению. Но мне лично нравится Итана переводить, по космологии мало популярного материала.
qbertych
27.10.2017 00:25Так в том-то и проблема, что Итан — это не популярный материал, а речекряк. Он же одно и то же в каждом посте пишет. А в других областях, как мы успели заметить, он просто некомпетентен.
voyager-1
26.10.2017 12:26+1Кто этот Итан вообще, зачем его тут постоянно печатают?
Этот человек доктор философских наук, и его блог каким-то образом 65 место по версии Alexa Rank среди всех научно-популярных блогов в мире занимает. Так что похоже нам его придётся продолжать терпеть).
Хотя там же выше в рейтинге есть блог Universe Today от Fraser Cain который пишет пожалуй в разы лучше, его сайт более посещаемый, да и на видео от него Vert Dider в последнее время начал делать перевод (за что им спасибо). Так что почему SLY_G предпочитает Итана — я не знаю.
apiksDen
26.10.2017 12:34+1Потому что его статьи для тех, кто учил физику только в школе и давно и успешно 90% из этого забыл
willmore
26.10.2017 13:53+2Скорее это общая тенденция «западной» (никакой политики!) популяризации — максимально общими словами в повествовательной форме описывать какие-то отдельные качества явлений, раз за разом повторяя одно и то же в чуть различных формулировках. Главное — никакой конкретики. Поэтому его статьи так похожи одна на другую. Этим же грешат научпоп фильмы от НатГео, Дискавери и Би-Би-Си. Вон в статье выше есть график с данными по сверхновым, у Итана он был бы для красоты — никакого описания, часто даже оси не подписаны. В лучшем случае — обтекаемая фраза типа «Видите цветные полосочки на картинке? Они есть великое благо, потому что не совпадают». Тьфу. Будь ты хоть доктором физ-мат наук, если хотя бы оси не подписать, график не разберешь.
Это они, видимо, на слово верят Хокингу, что каждая формула в тексте снижает количество читателей вдвое. А зря, потому с помощью простейших формул, понятных даже забывшему 90% школьной программы, можно передать суть явления, а дальше уже иллюстрировать на графиках и пояснять на пальцах.
Резюмируя имхо: гонка за популярностью и широтой охвата аудитории выбивает весь «науч» из такого научпопа, да так, что аж читать не хочется.
Lorien_Elf
26.10.2017 16:24Всегда будет массовый читатель, которому «слишком заумно». Всегда будет ученый-критик, которому все «слишком упрощенно». И всегда автор будет между ники разрываться. Пусть будет много авторов, каждый со своей глубиной «науч» в научпопе. Пусть цветут сто цветов, пусть соперничают сто школ :)
napa3um
26.10.2017 18:25+2Итана стоит оценивать не по шкале «сложно — просто», он на шкале «сложно — расширение вселенной».
Zenitchik
26.10.2017 18:36Всегда будет массовый читатель, которому «слишком заумно».
Надеюсь, что на на Хабре?
HEKOT
27.10.2017 07:02Пусть цветут сто цветов
Пусть соперничают сто школ
Пусть рулит астрофизик Попов
Будем считать, что Итан — это такой прикол!
Eldhenn
26.10.2017 11:14Это вам не "многогранный вопрос, поэтому начнём с расширения Вселенной"! Вот кому надо научпоп статьи писать!
yousoufian
26.10.2017 11:15Насколько реально найти удобочитаемую инфу по квази-стационарной вселенной Хойла? Было бы забавно ознакомиться.
mezozoysky
26.10.2017 12:09Итана не читал, но статья хороша — спасибо! За Лямбду волновался до самого конца.
JustDarker
26.10.2017 12:23Только верующим не говорите, скажут ещё что лямбда это энергия бога или типа того :)
DoctorMoriarty
26.10.2017 12:34Итан:
Но всё поменялось в 1990-х. Пронаблюдав за удалёнными сверхновыми и измерив, как Вселенная расширялась миллиарды лет, астрономы обнаружили нечто удивительное, загадочное и неожиданное.
В этом, на самом деле, нет никакого противоречия с
Звоночки о ненулевом значении лямбды начали появляться на рубеже 90-ых — из точных измерений реликтового излучения и т.д., и к 1997 превратились в набат.
И уж тем более — нет в этом какого-то «вранья». А есть — есть эмоциональная характеристика с точки зрения тогдашнего майнстрима.
Кстати:
С начала 30-ых годов вопрос с лямбдой считался решённым, и из мейнстримных физиков ей никто толком не занимался. Одним из редких исключений, рискнувших попереть супротив самого Эйнштейна, стал британец Фред Хойл.
А как же статья Петросяна, Сальпитера и Сцекерса 1967 года, в которой на основании особенностей спектров квазаров обратили внимание на модель Леметра?vanxant Автор
26.10.2017 12:46+2В этом, на самом деле, нет никакого противоречия
В оригинале, entirely unexpected, «совершенно неожиданно». Совершенно неожиданно — это когда Резерфорд, проводя аналогию, стрелял из пушки в бумажную мишень, а та возьми и отбей небольшую часть снарядов назад. Вот это нежданчик так нежданчик. А тут две группы физиков бросили все дела и кинулись искать именно ненулевую лямбду. И — бац! кто бы мог подумать — нашли. «Совершенно неожиданно» это могло быть только для преподов каких-то захолустных заборостроительных, новости до которых доходят с новыми учебниками с опозданием лет на 20-30.
нет в этом какого-то «вранья»
Ну, замените «приврал» на «очень сильно приукрасил». Я действительно не думаю, что Итан не в курсе всего здесь мной понаписанного. Он, безусловно, знает на много порядков больше меня. Но по какой-то причине сознательно пишет то, что пишет. И вот эта желтизна мне не нравится хотя бы тем, что она описывает какую-то другую науку из голливудских боевичков класса В.
А как же статья Петросяна, Сальпитера и Сцекерса 1967 года, в которой на основании особенностей спектров квазаров обратили внимание на модель Леметра?
Моделей и статей много. С практикой не очень. Конкретно эта была написана в ответ на статистический всплеск при изучении квазаров; при увеличении выборки этот всплеск сам собой рассосался. Есть значительно более популярная модель мультиверса, о которой я здесь не упоминаю. Есть очень интересная лично с моей точки зрения, но совершенно непопулярная модель пульсирующей Вселенной (хотя она может объяснить, например, принцип работы ведро-драйва).DoctorMoriarty
26.10.2017 13:01И вот эта желтизна
Мне думается, вы чрезмерно строги. Просто есть подача научного материала для аудитории разных уровней подготовки. И для слушателя/читателя определенного уровня, дабы его «зацепить» и не дать «соскочить с крючка», разумно применять эдакие провокаторы вау-эффектов. Вот и причина, по которой он
сознательно пишет то, что пишет
Желтизной и би-мувизмами были бы искажения самих научных данных, а не хронологические лакуны.
Вы, в данном случае, лакуну заполнили — что, несомненно, действительно интересно более «продвинутой» аудитории. Но зачем подавать дополнение как противопоставление?
dead_undead
27.10.2017 17:47-1Просто он пишет о науке «для домохозяек». Для искушенной аудитории гиктаймса это возможно слишком упрощенно. Но кто-то должен это делать, поскольку наука существует на деньги честных налогоплательщиков, которым если по жёлтому не расскажешь — накласть на всю нашу науку. Это факт, от этого никуда не деться, этим надо заниматься и с этим надо жить. И это правильно. Учёные должны уметь объяснить на пальцах человеку с улицы что они делают и для чего.
Zenitchik
27.10.2017 19:16+1Учёные должны уметь объяснить на пальцах человеку с улицы что они делают и для чего.
А человек с улицы должен закончить среднюю школу на самом деле, а не «по факту посещения».
vanxant Автор
27.10.2017 21:52Учёные должны уметь объяснить на пальцах человеку с улицы что они делают и для чего.
Чёй-та? Мне казалось, учёные должны уметь объяснить что они делают тем, кто им гранты выписывает, но никак не человеку с улицы.
Что до «для чего», то это очень часто вообще не известно. Все учёные, описанные в этой статье, удовлетворяли своё любопытство, тащем-та. Как использовать лямбду пока даже близко непонятно.
hombit
27.10.2017 09:08+1Мне тоже кажется странным такое резкое высказывание по отношению к популяризатору (хоть статья критика мне в целом понравилось больше статей критикуемого). В 90-х общепринятой точкой зрения была Вселенная без лямбда-члена, и открытие ускоренного расширения правда стало полной неожиданностью в том числе для открывших его. Задачей команд занимающихся наблюдениями сверхновых Ia на космологических расстояниях было измерение коэффициента замедления (отрицательного ускорения) Вселенной, что позволило бы сравнить плотность вещества во Вселенной с критической и, следовательно, измерить её кривизну. Таким образом открытие ускоренного расширения стало действительно неожиданностью, как пишет Брайан Шмидт в своей нобелевской лекции:
The result was perplexing to me – the cosmological constant had a long history of being proposed to explain a set of observations which was later on shown to be fatally awed. and then there were the results of the other team. The 1997 scP paper was at such odds to what we were seeing, i felt no one would take us seriously with such a crazy result.
barantaran
26.10.2017 12:50Почти все понял, это подозрительно.
O1eja
27.10.2017 01:08Леонард Сасскинд "Космический ландшафт".
Там ещё поподробнее. Тогда возможно ещё чуть больше будет понятно.
Osel_Ia
26.10.2017 13:38-2Прочитал про Итана Сигеля и огорчился. Ну почему так несправедливо, если прыгающий по жизни чувачок вызывающе смешного и дурацкого вида, так обязательно гей и блогер, прости хоспади… Мне кажется, это ущемление задроченных отцов семейств, ответственных работников, серьезных ученых и всяческого топ-менеджмента.
voyager-1
26.10.2017 14:02У нас есть Деграсс Тайсон с не скучными галстуками). Он и учёный и отчасти топ-менеджер (директор планетария на Манхеттене) и за ответственного работника сойдёт + у него жена, дочка и сын. Не уверен что как отец семейства он сильно чем-то ущемлён, раз в таком числе фильмов снимается… может на эту роль вам Илон Маск с 6 детьми (1 погиб вскоре после рождения) подойдёт?)
Sdima1357
26.10.2017 13:57Прочитал статью. По прежнему не понял как стыкуется энергия вакуума с равноправием всех инерциальных систем отсчета… Если она ненулевая, то есть выделенная система отсчета в которой она минимальна.
mayorovp
26.10.2017 14:58Почему вы думаете что энергия вакуума зависит от системы отсчета? Смотрите на формулу: -?gab Тут первый множитель — ? — константа. А второй множитель — gab — это метрический тензор. Так что количественно энергия вакуума от системы отсчета не зависит никак. По крайней мере, в этой интерпретации энергии вакуума.
Sdima1357
26.10.2017 16:15Энергия- это тоже масса и имеет некоторую среднюю плотность.А она как раз зависит от системы отсчета.Грубо говоря если Вы двигаетесь относительно реликтового излучения (можно определить по разности частоты с разных сторон) то средняя плотность вселенной для Вас — будет другая — ее диаметр в направлении движения сократится а масса увеличится.
Во вторых виртуальные частицы тоже имеют разную энергию в разных инерциальных системах отчета. И также непонятно как ведет себя энергия вакуума (именно вакуума, а не материи в ней ) с расширением вселенной:
а) ее плотность остается постоянной
б) ее сумма остается постоянной
?mayorovp
26.10.2017 16:17Темная энергия, о которой тут идет речь — это энергия не газа виртуальных частиц или чего-то подобного, а энергия пространства-времени. Ее плотность не меняется от выбора системы отсчета.
Sdima1357
26.10.2017 16:27Если плотность не меняется — тогда меняется интеграл по всей вселенной, а она конечна и замкнута. Что делать с законом сохранения энергии?
vanxant Автор
26.10.2017 17:29если Вы двигаетесь относительно реликтового излучения (можно определить по разности частоты с разных сторон) то средняя плотность вселенной для Вас — будет другая — ее диаметр в направлении движения сократится а масса увеличится.
Средняя плотность — да, изменится. Но общая энергия — нет, не изменится. В чём противоречие то?Sdima1357
26.10.2017 17:43Я двигаюсь относительно Васи со скоростью V. Масса Васи для меня M=M0/sqrt(1-V^2/C^2)
Противоречия нет, но есть система отсчета в которой Масса Васи (вакуума) минимальна.
Zenitchik
26.10.2017 15:35+1Но физика — это вам не математика. Здесь нельзя взять формулу и напихать в неё добавочных слагаемых просто так. Нужно иметь очень веские основания, и теоретические, и экспериментальные.
Не совсем так. Если вылезла константа — от неё не отмахнёшься, нужно выяснить чему она равна. Достаточным основанием является математическая правильность интегрирования, но это не избавляет от поиска физического смысла возникшей константы, напротив — остро требует его.
kolemik
26.10.2017 16:30закон имени себя с константой имени себя (впрочем, закон был предсказан Леметром)
ru.wikipedia.org/wiki/Закон_Стиглера никто не отменял :)
extruder676
26.10.2017 16:38Отличная статья. Не то что эти ваши Итаны, эмоционально машущие руками и топящими за темную материю авторитетом.
ggreminder
26.10.2017 19:23Там, по уравнениям, еще bouncing («отскакивающая») модель есть. Когда-то давно диплом писал на эту тему. Спасибо за статью, посмеялся от души, слог очень хорош.
JustDarker
27.10.2017 05:37Почему, кстати, Лямбда по-умолчанию(в левой части) со знаком минус?
Rangard
27.10.2017 06:26Всё прекрасно, но если бы еще пару слов о том как при анализе CMB пришли к уточнению лямбды — было бы вообще шикарно. Так же вроде небыло привязки к конкретным объектам и след разбегание чего мерели?
vanxant Автор
27.10.2017 06:43Ну там обнаружили когерентность реликтового излучения на слишком больших масштабах. Могло просто случайно так совпасть, мог быть какой-то неучтённый эффект, но более вероятной была гипотеза с расширением. Т.е. именно что звоночек, что неплохо бы покопать здесь.
dead_undead
27.10.2017 17:58Это вы имеете в виду разложение CMB по сферическим функциям и пик на масштабе 1 градуса?
vanxant Автор
27.10.2017 18:15Мультипольный момент это вроде про другое
dead_undead
28.10.2017 13:53Хм. Ну насколько я помню из курса космологии разложение по мультиполям как раз даёт ограничения на космологические модели; значения вкладов материи, темной материи, темной энергии и кривизны в уравнение Фридмана определяются как раз оттуда. С корреляцией на больших масштабах связан другой вопрос — CMB в среднем изотропно, однако если экстраполировать это расширение в прошлое мы получим, что оно образовалось в причинно несвязанных областях. Вопрос — какого ж чёрта тогда оно изотропное? Мы должны видеть анизотропию на масштабах размера этих причинно-несвязанных регионов. И вот тут на сцену выходит инфляция, которая мгновенно растягивает одну причинно-связанную область во много причинно несвязанных.
paluke
27.10.2017 08:58Или с графиком что-то не так, или я чего-то не понимаю. Ведь наклон графика (производная) — это постоянная Хаббла, так? Но на графике чем больше расстояние, тем больше скорость расширения… То есть чем дальше (= раньше), тем быстрее. То есть глядя на этот график я вижу замедление расширения.
vanxant Автор
27.10.2017 09:07Не, не так.
Красное смещение это эффект Допплера (пропорционален скорости убегания конкретной галактики в нашей СО) + эффект от расширения пространства (линейно лямбда * время полёта волн от конкретной галактики)
Падение яркости — это чисто эффект расстояния. Но вот само расстояние это «начальное расстояние» + скорость убегания * время + лямбда * квадрат оставшегося времени / 2.
Если лямбда = 0, то получаем закон хаббла и всё ясно-понятно.
Если лямбда не 0, то для яркости получаем квадратичную зависимость от времени (параболу). Которую мы и наблюдаем.
Mozart_PrideCrew
27.10.2017 10:12Яркий пример меток, по которым потом можно будет легко найти статью.
rtzra
27.10.2017 12:55Спасибо за статью, все по полочкам. Судя по комментариям выше — не мне одному Итан надоел. Пишите, будем читать с удовольствием.
kauri_39
27.10.2017 14:40"Первая гипотеза состоит в том, что лямбда — это энергия собственно вакуума. Звучит диковато, но на самом деле вполне согласуется с квантовой механикой…
Если всё аккуратно посчитать, расчётный результат отличается от наблюдаемого на 120 — нет, не раз, на 120 порядков. В 100 миллиардов миллиардов гуглов раз! Это по праву считается «худшим предсказанием в истории теоретической физики»."
А мы точно понимаем то, что наблюдаем? Когда-то наблюдениями оправдывали геоцентрическую систему планет.
Каким наблюдениям противоречит высокая плотность энергии вакуума? Недостаточно большой скорости расширения вселенского объёма этой среды, индикатором которого служит красное смещение в спектрах разлетающихся галактик?
Однако расширение всей нашей Вселенной может происходить в немного менее плотной внешней среде, и тогда наблюдаемую скорость разлёта галактик будет объяснять небольшая разница плотностей сред внутри и вне Вселенной.
Могут возразить, что ошибочно представлять Вселенную в виде расширяющегося шара, поскольку наличие у него центра и сферической границы отзывалось бы анизотропией в реликтовом излучении в наблюдаемой нами части Вселенной.
Однако при каком соотношении размеров всей нашей Вселенной и её наблюдаемой нами части анизотропия станет неразличимой? Из этого соотношения можно получить представление о размерах всей нашей Вселенной. Да, размеры будут большими, но к их росту в ходе изучения Вселенной пора уже привыкнуть. И тогда можно реабилитировать результат квантовой механики в расчёте лямбды.
willmore
Спасибо! Самая интересная и содержательная статья по теме за долгое время.
O1eja
Да, именно так! Большая редкость сейчас! Большая, искренняя просьба — пишите ещё!
erwins22
После поточного Итанобреда ваша статья глоток свежего воздуха.