# Хиранья Пейрис: «Мы тонем в данных, но не понимаем фундаментальную физику Вселенной» Источник: https://www.youtube.com/watch?v=4mOMB0wlr7c Канал: World Science Festival Опубликовано: 16.05.2025 --- Современная космология находится в парадоксальном состоянии: ученые располагают колоссальным объемом данных, но при этом фундаментальное понимание природы Вселенной не продвинулось значительно за последние десятилетия. В рамках World Science Festival физик Брайан Грин обсудил с Хираньей Пейрис, профессором астрофизики Кембриджского университета, ключевые загадки мироздания — от поиска аксионов до проблемы «напряжения Хаббла» и попыток доказать существование мультивселенной в лабораторных условиях. ## 🌌 Космология в эпоху избытка данных [[JUMP:00:14]] Хиранья Пейрис отмечает, что за последние 20 лет космология превратилась из теоретической площадки в дисциплину, буквально «тонущую в данных» [02:55]. Если 30–40 лет назад существовало множество теорий при минимуме наблюдений, то сейчас ситуация обратная. Ученым удалось составить детальную историю Вселенной протяженностью почти 14 миллиардов лет, однако связь между масштабами космоса и микрофизикой остается туманной [02:16]. По мнению Пейрис, современная космология опирается на «феноменологическую картину». Это означает, что исследователи используют модель, которая отлично описывает наблюдения, но не дает глубокого понимания природы своих компонентов [05:46]. Основу этой модели составляют шесть параметров (чисел), которые позволяют «настроить» описание Вселенной: * Амплитуда первичных флуктуаций. * Зависимость флуктуаций от масштаба. * Геометрия Вселенной (наблюдения подтверждают, что она плоская). * Плотность барионов (обычная материя, составляющая всего 5% энергетического бюджета). * Плотность темной материи (превосходит обычную в 5 раз). * Плотность темной энергии. * Время формирования первых звезд [08:07]. Пейрис называет эти компоненты, особенно темную энергию и инфляцию, «зубными феями» — терминами, за которыми скрываются фундаментальные пробелы в знаниях [07:18]. ## 🎈 Инфляция: «игрушечная модель» или реальность? [[JUMP:11:28]] Теория инфляции — экспоненциального расширения ранней Вселенной — считается доминирующей парадигмой. Пейрис характеризует её как «игрушечную модель», поскольку она постулирует физику на энергетических масштабах, недоступных для земных лабораторий [12:09]. Тем не менее, инфляция сделала нетривиальные предсказания, которые подтвердились. Главным доказательством Пейрис считает обнаружение сверхгоризонтных (super-horizon) флуктуаций [13:02]. Основные тезисы об инфляции: * Она объясняет, почему ранняя Вселенная (возрастом 380 000 лет) была настолько однородной, несмотря на огромные расстояния между точками [15:18]. * Пространство-время может расширяться быстрее скорости света, что не нарушает теорию относительности, так как это расширение самой ткани космоса, а не движение материи внутри неё [16:11]. * Инфляционный механизм превратил квантовые флуктуации в структуру галактик [12:49]. ## 🧪 Охота на темную материю: ВИМПы против Аксионов [[JUMP:17:19]] Пейрис убеждена в реальности темной материи как физических частиц, а не как ошибки в понимании гравитации. Она считает попытки изменить общую теорию относительности (ОТО) для объяснения вращения галактик «танцами с бубном», в то время как гипотеза частиц выглядит более естественной [20:30]. В центре дискуссии — два основных кандидата: 1. **ВИМПы (WIMPs):** Слабовзаимодействующие массивные частицы. Несмотря на 40 лет поисков, они не обнаружены. По мнению Пейрис, основная область параметров, которая решала бы проблему иерархии в физике частиц, уже исключена [27:52]. 2. **Аксионы (Axions):** Частицы, предсказанные для решения «сильной CP-проблемы» в квантовой хромодинамике [30:29]. Пейрис участвует в эксперименте в Йельском университете по поиску аксионов. Вместо классических детекторов столкновений исследователи используют «аксионное радио» [36:34]. * **Механизм:** Аксион в сильном магнитном поле может распасться на два фотона с крайне низкой вероятностью [34:00]. * **Инновация:** Используются резонаторы из метаматериалов (проволочные структуры), которые позволяют настраивать «частоту» детектора независимо от геометрии камеры [35:54]. Это расширяет диапазон поиска, охватывая наиболее вероятные массы аксиона (10–20 ГГц) [44:03]. ## 🔭 Обсерватория имени Веры Рубин: кино о Вселенной [[JUMP:45:20]] Новым этапом в сборе данных станет проект LSST (Legacy Survey of Space and Time) в Чили. Обсерватория оснащена самой большой цифровой камерой в истории размером с грузовик [47:39]. * **Масштаб:** Каждые 3 дня телескоп будет фотографировать всё южное небо. Один такой снимок по глубине данных равен 20-летнему циклу работы Слоановского цифрового небесного обзора (SDSS) [49:24]. * **Объем данных:** За 10 лет будет создан «таймлапс» (фильм) Вселенной. Каждую ночь система будет генерировать около 10 миллионов уведомлений об изменениях на небе [50:28]. * **Роль ИИ:** Обработка такого потока невозможна силами людей. Для классификации событий и поиска редких объектов (например, «неизвестных неизвестных») будут использоваться нейросети, в частности диффузионные модели и генеративный ИИ [50:15]. ## ⚡ Напряжение Хаббла и «стандартные сирены» [[JUMP:52:13]] Одной из главных проблем космологии остается «напряжение Хаббла» — расхождение в измерениях скорости расширения Вселенной. Данные по ранней Вселенной (CMB) дают значение около 68 км/с/Мпк, тогда как замеры по «лестнице расстояний» (сверхновые и цефеиды) дают около 73 км/с/Мпк [56:29]. Пейрис предлагает использовать для решения спора «стандартные сирены» — слияния нейтронных звезд [1:01:50]. * **Преимущество:** Гравитационные волны позволяют вычислить расстояние до объекта напрямую из уравнений ОТО, без необходимости калибровки по цефеидам. * **Электромагнитный двойник:** Сопутствующая вспышка света позволяет определить красное смещение (скорость удаления) [1:02:15]. * **Цель:** Для достижения точности в 1% и разрешения конфликта ученым нужно зафиксировать около 50 таких событий. Пока в распоряжении науки есть только одно полноценное событие (GW170817) [1:03:07]. ## 🌌 Мультивселенная в стакане: лабораторные симуляции [[JUMP:1:14:26]] Если теория инфляции верна, то она должна быть «вечной», что неизбежно ведет к концепции мультивселенной, где наша Вселенная — лишь один из пузырей в расширяющейся «ткани» космоса [1:17:22]. Пейрис ранее искала следы столкновения таких пузырей в реликтовом излучении, но результаты оказались неоднозначными из-за отсутствия точных теоретических предсказаний о частоте столкновений [1:21:24]. Чтобы понять физику рождения пузырей, Пейрис и её коллеги (включая Франка Вильчека и Зорана Хаджибабича) создают квантовые симуляторы в лаборатории: * **Суть:** Использование ультрахолодных атомов для имитации распада «ложного вакуума» [1:27:41]. * **Цель:** Проверить гипотезу о том, что появление одного пузыря (вселенной) увеличивает вероятность рождения другого поблизости. Это поможет уточнить математические модели мультивселенной [1:30:20]. Хиранья Пейрис подчеркивает, что даже такие экзотические идеи, как мультивселенная, заслуживают серьезного изучения, пока они не опровергнуты математически или экспериментально. «Когда-то атомы и экзопланеты тоже считались чистой спекуляцией», — резюмирует она [1:25:49].