# Адам Рисс: «Мы обнаружили ускорение Вселенной, но ошиблись в расчетах на 120 порядков» Источник: https://www.youtube.com/watch?v=MQXNSKYCWXw Канал: World Science Festival Опубликовано: 31.07.2020 --- В конце 1990-х годов группа астрофизиков, изучавшая далекие взрывы звезд, пришла к выводу, который перевернул представления о космологии: Вселенная не просто расширяется, она делает это со всё возрастающим ускорением. Лауреат Нобелевской премии Адам Рисс (Adam Riess) рассказывает, как «стандартные свечи» космоса помогли обнаружить загадочную темную энергию и почему современная физика до сих пор не может объяснить её природу, ошибаясь в расчетах на 120 порядков. ## 🌌 Масштабы космоса и иллюзия статики [[JUMP:00:05]] Когда мы смотрим на самые глубокие снимки космоса, сделанные телескопом «Хаббл», перед нами предстает картина, полная десятков тысяч галактик [00:45]. Самые тусклые из них в триллион раз слабее того, что может различить человеческий глаз. Весь этот массив умещается на участке неба, который можно закрыть одной песчинкой, удерживаемой на расстоянии вытянутой руки [01:10]. Несмотря на то что на снимках Вселенная кажется застывшей, на самом деле она находится в постоянном движении. Адам Рисс сравнивает этот процесс с выпеканием изюмного хлеба в духовке: по мере того как тесто (пространство) поднимается, изюминки (галактики) удаляются друг от друга [01:51]. Ключевые принципы этого движения: * Чем дальше галактика находится от наблюдателя, тем быстрее она удаляется, так как между нами и ею находится «больше теста» — больше расширяющегося пространства [02:03]. * Это не движение объектов *через* пространство, а расширение самого пространства [07:29]. * Аналогия «траволатора» в аэропорту: люди могут стоять на месте, но движущаяся лента перемещает их. По мнению Адама Рисса, именно понимание этого механизма (расширения пространства) позволяет объяснить общую структуру движения во Вселенной [08:07]. ## 📏 Космическая линейка: как измерить расстояние до звезд [[JUMP:02:44]] Главная проблема космологии — определение расстояний. В земных условиях ученые используют три основных метода, которые адаптируют для нужд астрофизики: 1. **Параллакс:** Создание виртуального треугольника в пространстве. Измеряя угол смещения объекта при наблюдении из двух разных точек, можно вычислить расстояние [03:12]. 2. **Метод маяков («стандартные свечи»):** Капитан корабля знает яркость маяка. Если маяк выглядит тусклым, значит, он далеко. В космосе роль таких маяков играют объекты с известной внутренней светимостью [03:54]. 3. **Объекты известного размера:** Подобно тому как мы понимаем, что маленькие самолеты в небе — это не «детские модели», а полноразмерные машины, находящиеся далеко, астрономы ищут объекты стандартных масштабов [04:49]. Природа предоставила ученым идеальный «маяк» — сверхновые звезды. Сверхновая типа 1A в миллиарды раз ярче Солнца, что позволяет видеть её на огромных расстояниях [06:12]. Яркость этих объектов подчиняется закону обратных квадратов: если объект в два раза дальше, он будет в четыре раза тусклее [06:24]. ## 📈 Закон Хаббла и возраст Вселенной [[JUMP:09:12]] Линейная зависимость между расстоянием до галактики и скоростью её удаления называется законом Хаббла [09:12]. Этот закон позволяет не только понять текущее состояние космоса, но и заглянуть в прошлое. Если запустить «фильм» о Вселенной назад, можно вычислить момент, когда всё находилось в одной точке. Первый расчет Эдвина Хаббла в 1929 году показал, что Вселенной около 2 миллиардов лет [12:29]. Это было ошибкой, так как уже тогда было известно, что Земля старше. Проблема заключалась в неточности инструментов и непонимании того, что звезды разных поколений имеют разную светимость [13:25]. Современные данные, полученные командой Адама Рисса, дают более точные цифры: * Постоянная Хаббла ($H_0$): **73 км/с на мегапарсек** [14:28]. * Возраст Вселенной: примерно **13,5 миллиардов лет** [14:28]. ## 💥 Сверхновые типа 1A: космические термоядерные бомбы [[JUMP:22:40]] Для измерения замедления или ускорения Вселенной подходят не любые сверхновые, а только тип 1A. Теоретическую базу для их понимания заложил Субраманьян Чандрасекар в 1930-х годах [22:53]. Механизм взрыва: * Белый карлик (ядро мертвой звезды) может существовать стабильно только до определенного предела массы — **1,4 массы Солнца** (предел Чандрасекара) [23:06]. * Если звезда-компаньон «переливает» на белый карлик свое вещество, масса достигает критической точки. * Происходит неуправляемый термоядерный взрыв. Поскольку масса «заряда» всегда одинакова, светимость такого взрыва всегда стандартна — около 4 миллиардов солнечных светимостей [24:03]. Поиск этих «космических лотерейных билетов» — трудоемкий процесс. В одной галактике такая вспышка происходит раз в сто лет. Чтобы находить их регулярно, ученые одновременно мониторят десятки тысяч галактик с помощью компьютеров, которые сравнивают снимки, сделанные с интервалом в неделю [25:07]. ## 🧪 Ошибка, ставшая открытием: темная энергия [[JUMP:26:39]] В середине 1990-х ученые ожидали увидеть, как гравитация замедляет расширение Вселенной. Это напоминает запуск пушечного ядра: либо оно упадет обратно (замкнутая Вселенная), либо улетит в бесконечность (открытая Вселенная) [15:59]. В 1997 году Адам Рисс ввел данные наблюдений в компьютерную программу. Результат оказался абсурдным: масса Вселенной получалась отрицательной [27:33]. Программа пыталась подогнать данные под модель замедления, но Вселенная на самом деле ускорялась. Чтобы объяснить это, пришлось вернуть «космологическую постоянную» Эйнштейна — силу отталкивания самого пустого пространства [28:12]. Эйнштейн в свое время назвал её своей «величайшей ошибкой», так как ошибочно пытался использовать её для создания модели статичной Вселенной [19:28]. Реакция научного сообщества была крайне осторожной. Из личной переписки команды Рисса: * **Бруно Либенгут:** «Нет смысла писать статью, если мы не уверены на 100%» [30:09]. * **Брайан Шмидт:** «Я согласен, данные указывают на космологическую постоянную, но это крайне озадачивает» [30:21]. * **Алехандро Клой:** «Если Эйнштейн ошибся, почему бы и нам не ошибиться?» [32:18]. Тем не менее в 1998 году результаты были опубликованы. Оказалось, что Вселенная на **70%** состоит из темной энергии — невидимой субстанции, которая заставляет её расширяться всё быстрее [33:08]. ## 🍽️ Рецепт Вселенной и будущее физики [[JUMP:45:10]] Сегодня ученые имеют «рецепт» Вселенной, который выглядит весьма непривычно: * **0,05%** — планеты [45:10]. * **0,5%** — звезды. * **4%** — межзвездный газ. * **25%** — темная материя (удерживает галактики вместе). * **70%** — темная энергия (раздвигает пространство). Всего 5% Вселенной состоит из обычной материи (барионов), описанной в таблице Менделеева. Остальные 95% остаются загадкой [45:35]. Самая большая проблема современной науки — несоответствие расчетов. Квантовая механика предсказывает энергию вакуума, которая могла бы быть темной энергией, но расчетное значение расходится с наблюдаемым на **120 порядков** (число с 120 нулями) [44:30]. Адам Рисс называет это самым глубоким кризисом в физике, так как это указывает на фундаментальную несовместимость квантовой теории и общей теории относительности [52:42]. В будущем новые телескопы NASA и Европейского космического агентства должны дать ответ на вопрос: является ли темная энергия статичной или она меняется со временем? От этого зависит судьба всего мироздания — замерзнет ли Вселенная в бесконечном расширении или когда-нибудь снова начнет сжиматься [52:15].