# Майкл Тернер: «Мы живем в четырехпроцентной Вселенной, а остальное — загадка»

Источник: https://www.youtube.com/watch?v=dpqBpY6aGMw
Канал: World Science Festival
Опубликовано: 22.09.2020

---

Космология переживает свой «золотой век»: за последние десятилетия человечество продвинулось в понимании Вселенной дальше, чем за всю предыдущую историю. Однако этот прогресс привел ученых к парадоксальному выводу: всё, что мы видим — звезды, планеты, галактики и мы сами, — составляет лишь крошечную долю мироздания.

## 🌌 Вселенная на 4%: из чего состоит реальность
[[JUMP:01:10]]

Майкл Тернер вводит понятие «четырехпроцентной Вселенной». По современным космологическим данным, состав нашего мира распределен следующим образом:

*   **Обычная материя (атомы):** около 4%. Это всё, из чего состоят люди, планеты и межзвездный газ [01:57].
*   **Темная материя:** около 26%. Она не испускает света, но удерживает галактики вместе своей гравитацией [02:05].
*   **Темная энергия:** около 70%. Загадочная субстанция, заставляющая Вселенную расширяться всё быстрее [02:12].

По словам Тернера, современная космология опирается на три «столпа»: темную материю, темную энергию и инфляцию (сверхбыстрое расширение в первые мгновения после Большого взрыва) [04:34]. Несмотря на наличие математических моделей, физическая природа этих явлений остается неясной. Ученый сравнивает нынешнее состояние науки с ситуацией, когда у табуретки есть три ножки, но мы не до конца понимаем, из чего сделана каждая из них [05:56].

## 🛰️ Темная материя: невидимый клей космоса
[[JUMP:08:21]]

Проблема темной материи — это «старая» загадка, корни которой уходят в 1930-е годы. Тернер выделяет ключевые этапы её открытия:

1.  **Фриц Цвикки (1933):** Изучая скопление галактик Кома, он заметил, что галактики движутся слишком быстро. Гравитации видимых звезд было недостаточно, чтобы удержать их вместе. Цвикки предположил существование *dunkle Materie* — темной материи [09:36].
2.  **Вера Рубин (1970-е):** Она обнаружила ту же проблему внутри отдельных галактик. Звезды на окраинах вращаются так же быстро, как и в центре, что противоречит законам Ньютона, если учитывать только видимую массу. Это доказало, что галактики погружены в огромные «гало» невидимого вещества [11:25].

Тернер подчеркивает, что ученые уже исключили простые объяснения. Темная материя — это не пыль (иначе мы бы не видели звезд), не черные дыры и не обычные атомы [14:41]. Космологическое «бухгалтерское уравнение» из микроволнового фона показывает, что атомов во Вселенной слишком мало, чтобы объяснить наблюдаемую гравитацию [15:37].

### Основные кандидаты на роль темной материи:

*   **Вимпы (WIMPs):** Слабо взаимодействующие массивные частицы. Самый популярный кандидат — **нейтралино**, предсказанный теорией суперсимметрии [18:20].
*   **Аксионы:** Чрезвычайно легкие частицы, предсказанные для решения проблем квантовой хромодинамики. Тернер называет их «темной материей для мыслящего человека» [19:15].
*   **Нейтрино:** Хотя они существуют, их массы недостаточно, чтобы составить значимую долю темной материи [21:14].

## 💥 Темная энергия: величайшее потрясение
[[JUMP:25:50]]

Если темная материя «стягивает» мир, то темная энергия его «расталкивает». До конца 1990-х ученые были уверены, что расширение Вселенной замедляется под действием гравитации [30:46]. Вопрос стоял лишь в том, остановится ли оно когда-нибудь или приведет к коллапсу («Большому сжатию»).

Однако в 1998 году две команды астрономов (под руководством Адама Рисса, Брайана Шмидта и Сола Перлмуттера) обнаружили нечто невероятное: расширение ускоряется [40:04]. Они использовали сверхновые типа 1a как «стандартные свечи» для измерения расстояний. Тернер шутит, что самым большим сюрпризом для каждой группы было то, что конкуренты получили тот же результат [40:55]. За это открытие в 2011 году была вручена Нобелевская премия [1:02:42].

### Почему Вселенная ускоряется?
Тернер объясняет это через концепцию **антигравитации** (репульсивной гравитации). В общей теории относительности Эйнштейна источником гравитации является не только масса, но и давление [46:56]. Если некое вещество обладает сильным отрицательным давлением (эластичностью), его гравитация становится отталкивающей [48:17].

## 🧪 Гипотезы о природе темной энергии
[[JUMP:50:40]]

Тернер, который и ввел термин «темная энергия», признает, что на данный момент у науки нет финального ответа. Он перечисляет основные теории:

*   **Энергия вакуума (Космологическая постоянная):** Согласно квантовой механике, вакуум — это не пустота, а кипящий океан виртуальных частиц [50:54]. Проблема в том, что расчетная плотность этой энергии в 10 в 55-й степени раз превышает наблюдаемую. Это Тернер называет крупнейшим провалом теоретической физики [51:49].
*   **Квантовая суперсимметрия:** Идея о том, что частицы и их суперпартнеры могли бы сбалансировать энергию вакуума до нуля или малого значения, но пока математика не сходится [56:28].
*   **Ландшафт теории струн:** Предположение о существовании 10 в 500-й степени различных вселенных, в одной из которых (нашей) значение темной энергии случайно оказалось подходящим для жизни [57:08].
*   **Модификация гравитации:** Тернер также выдвигал идею, что никакой темной энергии нет, а мы просто не до конца понимаем, как работает гравитация на огромных расстояниях [58:39].

## 🔭 Будущее исследований
[[JUMP:1:01:21]]

На текущий момент все измерения показывают, что темная энергия ведет себя как «космологическая константа» Эйнштейна (параметр $w = -1$) [1:00:26]. Однако ученые надеются найти отклонения, которые укажут на новую физику.

В ближайшее десятилетие прояснить ситуацию помогут новые инструменты:

*   Темный энергетический обзор (Dark Energy Survey).
*   Новые космические телескопы.
*   Большой адронный коллайдер (LHC), который может обнаружить частицы темной материи [1:01:48].

Майкл Тернер резюмирует, что человечество находится в процессе сборки гигантской картины мироздания. Хотя некоторые детали могут оказаться неверными, мощные инструменты и смелые идеи неизбежно приведут к разгадке «темной стороны» Вселенной.