В новом видео на канале Брайана Китинга известный астрофизик и профессор Калифорнийского университета в Сан-Диего обсуждает фундаментальные загадки космологии. Основное внимание уделяется природе темной материи, доказательствам теории инфляции через реликтовое излучение и скептическому взгляду на распространенность жизни во Вселенной.
🎞️ Реликтовое излучение как «фотопленка» Вселенной 0:26
Брайан Китинг описывает космическое микроволновое фоновое излучение (CMB) как старейшее «ископаемое тепло», оставшееся со времен Большого взрыва . Для наглядности он сравнивает CMB со старой фотопленкой, которую проявляли в аптеках: ученые надеются, что на этой «пленке» запечатлены следы гравитационных волн, возникших в эпоху инфляции .
Особенности изучения CMB по мнению Китинга:
- Это одновременно и детектор, и сигнал, что делает его уникальным объектом для исследования .
- Поляризация света при взаимодействии с материей позволяет ученым определить свойства этой материи или характеристики источника света .
- Если в первичной плазме существовали гравитационные волны, фотоны должны были унаследовать свойства пространства-времени, в котором они находились .
Китинг подчеркивает разницу между гравитационными волнами, которые фиксирует проект LIGO (результат слияния черных дыр миллиарды лет назад), и теми, что ищет его команда . LIGO изучает астрофизические объекты, в то время как Китинг охотится за космологическим фоном, который возник непосредственно в момент зарождения Вселенной 13,8 миллиарда лет назад . По словам физика, только модель инфляции предсказывает наличие такого фона гравитационных волн .
🧩 Две корзины темной материи: частицы или новая гравитация 5:09
Обсуждая темную материю, Китинг разделяет все гипотезы на две основные категории: либо это совершенно новая форма материи, отличная от барионной (из которой состоим мы), либо наше понимание гравитации требует серьезной корректировки .
Интересные факты о «видимой» темной материи:
- Мы уже знаем одну форму темной материи — это нейтрино .
- Нейтрино обладают массой, они невероятно многочисленны (триллионы пролетают сквозь нас каждую секунду), но они не взаимодействуют со светом .
- Эксперимент KATRIN в Германии установил верхний предел массы нейтрино — менее 1 электронвольта (эВ) .
- Для сравнения: масса электрона составляет 511 000 эВ, что делает нейтрино в миллионы или миллиарды раз легче .
Однако, по словам Китинга, известных нейтрино недостаточно, чтобы объяснить наблюдаемое количество темной материи во Вселенной . Темной материи примерно в пять раз больше, чем обычной, а темная энергия, о которой науке почти ничего не известно, по массе-энергии превосходит их обе вместе взятые в соотношении два к одному .
🧪 Кандидаты на роль темной материи: от вимпов до аксионов 7:36
В последние десятилетия ученые активно проверяли различные гипотезы о составе темной материи.
Текущий статус поисков:
- WIMPs (слабовзаимодействующие массивные частицы): Большое количество проектов все еще ищет их, но многие модели уже поставлены под сомнение .
- Первичные черные дыры: За последние 20 лет ученые практически исключили их как основной компонент темной материи .
- Аксионы: Эти частицы Китинг называет «тяжелыми фотонами», которые не взаимодействуют со светом. Теория аксионов была предложена физиками Печчеи и Куинн, а значительный вклад в её развитие внес Фрэнк Вильчек .
- Сверхсимметрия: Идея о существовании «теневого мира» частиц, который может составлять основу темной материи .
📉 MOND: когда Эйнштейн может оказаться неправ 8:53
Альтернативой поиску новых частиц является теория MOND (Модифицированная ньютоновская динамика). Она предполагает, что на галактических масштабах законы Ньютона и относительности перестают работать в привычном виде .
Аргументы за и против MOND:
- Против: По мнению большинства коллег Китинга, MOND не может адекватно объяснить поведение сталкивающихся галактик, таких как «Скопление Пули» (Bullet Cluster) .
- За: Сторонники MOND указывают, что стандартная модель не может предсказать аномально высокие скорости, с которыми сливаются некоторые галактики .
Китинг признается, что его «счастливое место» — это получение данных, которые опровергают устоявшиеся представления . Он утверждает, что был бы счастлив обнаружить нарушение теории относительности на межгалактических масштабах, так как это открыло бы совершенно новую физику .
🛸 Парадокс молчания: почему мы можем быть одни 11:33
В вопросе существования внеземной жизни Брайан Китинг занимает позицию скептика-контрария. По его мнению, доказательств существования жизни во Вселенной на данный момент нет, а вероятность возникновения технологической цивилизации крайне мала .
Аргументы Китинга против оптимизма в поисках инопланетян:
- Аналогия с Антарктидой: Китинг дважды бывал в Антарктиде. Это огромный континент (1/7 суши), но там нет разумной жизни. Само по себе наличие огромного пространства во Вселенной не гарантирует наличие жизни .
- Математическая вероятность: Если для возникновения жизни нужно 10 маловероятных событий (формирование ДНК, выживание после бомбардировок, вымирание динозавров для освобождения ниш и т.д.), и вероятность каждого — 1 к 1000, то шанс на одну планету составит 1 к 10 миллиардам .
- Отсутствие следов: Китинг отмечает, что метеориты с Земли попадают на Марс (панспермия), но мы не находим там следов земной жизни, как и марсианской на Земле .
В качестве примера «хайпа» Китинг приводит пресс-конференцию 1996 года с участием Билла Клинтона о находке марсианского метеорита в Антарктике . Несмотря на то, что статья о возможных следах дыхания в метеорите никогда не была официально отозвана, она так и не получила подтверждения за 30 лет . По словам профессора, современные дискуссии о жизни часто смещаются в сторону экстремофилов, цифровой жизни Макса Тегмарка или теории симуляции, что, по его мнению, указывает на нестабильность самого научного фундамента в этом вопросе .
