Rambler's Top100Astronet    
  по текстам   по ключевым словам   в глоссарии   по сайтам   перевод   по каталогу
 

На первую страницу << 5. Плотность темной энергии | Оглавление | 7. Мир антитяготения >>

6. Всемирное антитяготение

Почему вакуум создает не тяготение, а антитяготение?

Все дело в том, что вакуум Эйнштейна-Глинера обладает, как мы уже сказали выше, не только определенной плотностью, но также и давлением. Уравнение состояния вакуума таково, что если его плотность положительна, то его давление отрицательно. Причем по абсолютной величине плотность и давление равны (см. выше).

Согласно общей теории относительности, тяготение создается не только плотностью среды, но и ее давлением. Так что "эффективная" плотность, создающая тяготение, складывается из двух слагаемых:



Но при указанном выше уравнении состояния вакуума такая сумма оказывается отрицательной:



Отсюда и антитяготение вакуума: отрицательная эффективная плотность создает "отрицательное" тяготение. Если поместить в вакуум две частицы, то он заставит их двигаться прочь друг от друга. В отличие от всемирного тяготения, всемирное антитяготение стремится не сблизить тела, а, напротив, удалить их друг от друга.

Так как по наблюдательным данным о сверхновых, о которых мы упоминали, плотность вакуума превышает суммарную плотность всех остальных видов космической энергии, в наблюдаемой Вселенной антитяготение сильнее тяготения, и космологическое расширение обязано происходить с ускорением. Раз наблюдаемое расширение Вселенной происходит с ускорением, оно будет продолжаться неограниченно долго - ничто уже не способно этому помешать. При этом средняя плотность не-вакуумной компоненты - вещества и излучения - будет при расширении только убывать. Но это означает, что создаваемое ими тяготение никогда не уже не будет преобладать во Вселенной. Динамическое доминирование вакуума будет только усиливаться, а разбегание галактик будет происходить все быстрее и быстрее.

Обратимся от будущего Вселенной к ее прошлому. Если смотреть назад по времени, то мы увидим, что плотность вещества в прошлом была больше, чем сейчас. В раннюю эпоху расширения она превосходила плотность вакуума. Был и такой момент в истории Вселенной, когда плотность вещества равнялась модулю эффективной плотности вакуума. В этот миг тяготение вещества точно компенсировалось антитяготением вакуума: это был момент нулевого ускорения в динамической истории мира.

Условие нулевого ускорения можно записать как равенство



Здесь - плотность обычного вещества, сумма плотности темной материи и барионного вещества. Равенство имеет место в эпоху, которая характеризуется красным смещением . Величина красного смещения служит меткой различных эпох в истории Вселенной, а также и меткой расстояний в расширяющейся Вселенной. Нынешней эпохе отвечает, очевидно, нулевое красное смещение, а моменту начала расширения - бесконечное красное смещение. Через красное смещение выражается возраст мира в каждый данный момент. Через красное смещение можно выразить и изменение плотности вещества в ходе космологического расширения:



Здесь - плотность вещества в современную эпоху. Как мы уже говорили, на вещество приходится сейчас примерно 30% энергии (а значит и плотности) Вселенной. Остальное - почти вакуум. Так что отношение плотности вещества к плотности вакуума составляет сейчас примерно 3/7. Отсюда с помощью условия равновесия находим:



Красное смещение замечательно тем, что это непосредственно измеряемая величина в космологии. Когда астрономы изучают какую-либо далекую галактику, они прежде всего определяют ее красное смещение по положению линий в ее спектре. С красным смещением имеют дело и астрономы, изучающие темную энергию в наблюдениях далеких сверхновых звезд. Как мы теперь понимаем, важнее всего изучать сверхновые с красным смещением около единицы. Тем самым мы можем увидеть Вселенную на грани эпохи преобладания тяготения вещества и в начале эпохи преобладания антитяготения вакуума. Это и удалось сделать в последние годы. Измеряя видимую светимость сверхновых на красных смещениях вблизи , наблюдатели смогли установить, что там и тогда действительно произошла смена замедления на ускорение.

Зная красное смещение, можно - с помощью теории Фридмана - оценить возраст мира в тот момент, когда был испущен принимаемый сейчас свет. Красному смещению около единицы отвечает возраст мира в 7-8 млрд лет. Так как современный возраст мира составляет 14-15 млрд. лет, можно сказать, что в первую половину истории Вселенной космологическое расширение замедлялось под действием тяготения, а во вторую оно ускорялось под действием антитяготения.

Наблюдая сверхновые какими они были 7-8 млрд лет назад, астрономы проникают вглубь Вселенной на расстояния 7-8 млрд световых лет. Самые большие расстояния, принципиально доступные наблюдению, соответствуют горизонту мира - до него 14-15 млрд световых лет: это путь, который может пройти свет за все время существования Вселенной. Так что темная энергия обнаружила себя на полпути к горизонту мира.



<< 5. Плотность темной энергии | Оглавление | 7. Мир антитяготения >>

Публикации с ключевыми словами: Космология - темная энергия
Публикации со словами: Космология - темная энергия
См. также:
Все публикации на ту же тему >>

Мнения читателей [111]
Оценка: 3.4 [голосов: 176]
 
О рейтинге
Версия для печати Распечатать

Астрометрия - Астрономические инструменты - Астрономическое образование - Астрофизика - История астрономии - Космонавтика, исследование космоса - Любительская астрономия - Планеты и Солнечная система - Солнце


Астронет | Научная сеть | ГАИШ МГУ | Поиск по МГУ | О проекте | Авторам

Комментарии, вопросы? Пишите: info@astronet.ru или сюда

Rambler's Top100 Яндекс цитирования