«Гравитационные силы в нашей и других галактиках гораздо больше, чем они должны были бы быть, если бы в галактике присутствовала только наша материя. А это означает, что масса галактики гораздо больше, чем масса тех звезд, которые в ней существуют».

Валерий Рубаков , Россия, академик, космология, темная материя, гравитация, темная энергия,

Пятнадцатого июня было опубликовано решение о присуждении академику РАН, главному научному сотруднику Института ядерных исследований РАН Валерию Рубакову Гамбургской премии по теоретической физике 2020 года — одной из высших наград в мире физики. 

В преамбуле объявления о награде отмечается, что важнейшие продвижения в раскрытии загадки происхождения Вселенной, совершенные исследовательскими коллаборациями мира за последние несколько лет, во многом опирались на работы Валерия Анатольевича.

Как отмечено в решении Фонда Йоахима Герца о присуждении премии, Рубаков дал импульс поискам универсальной теории, соединяющей Стандартную модель и Общую теорию относительности.

 

Предлагаем Вашему вниманию интервью Валерия Рубакова.

Валерий Рубаков , Россия, академик, космология, темная материя, гравитация, темная энергия,
 

 

— Какие проблемы космологии сейчас наиболее активно обсуждаются теоретическим сообществом?

— Скандальная ситуация, конечно, с темной материей. Скандальная в каком плане? Ее гравитационные свойства подтверждены уже в течение как минимум лет тридцати. Уже как минимум лет тридцать ясно, что в природе есть темная материя. Ее частицы электрически нейтральные, массивные, гравитационно взаимодействующие по Ньютону, точно так же, как наше вещество. Но никто не знает, что это такое. Это и теоретическая проблема, но в основном это экспериментальная проблема: экспериментаторы их ищут, но не могут найти. Время от времени появляются разговоры, что вроде какие-то сигналы обнаружены в экспериментах, но они в конце концов оказываются пустыми.

 

В течение уже очень долгого времени этот вопрос висит: ничего про них не известно, никакие свойства не известны, кроме того, что они массивны и гравитационно взаимодействуют так же, как обычное вещество. Задача обнаружения — экспериментальная в значительной степени, но теоретикам там тоже есть что делать.

Валерий Рубаков , Россия, академик, космология, темная материя, гравитация, темная энергия,

— А нет попыток так же, как вы пытаетесь создать альтернативу инфляционной теории, создать какую-то альтернативную теорию этих явлений?

— Были попытки показать, что на очень больших расстояниях гравитационное взаимодействие не описывается теорией Ньютона и теорией Эйнштейна, показать, что слабые гравитационные поля модифицируются. Такая попытка была, и некоторые люди пытаются ее продвигать. Ведь как была открыта темная материя? Оказалось, что гравитационные силы в нашей и других галактиках гораздо больше, чем они должны были бы быть, если бы в галактике присутствовала только наша материя. А это означает, что масса галактики гораздо больше, чем масса тех звезд, которые в ней существуют. То же самое верно для скоплений галактик: гравитационные силы в них гораздо больше, чем гравитация, создаваемая обычным веществом (количество которого можно измерить независимо от гравитации). Поэтому был сделан вывод, что должна существовать какая-то еще дополнительная масса, которая не светится. Вот это и есть темная материя. Можно было предположить, что наши звезды создают гравитационное поле, но эта гравитация не такая, как сказал Ньютон. И если вы модифицируете теорию гравитации, можно попытаться объяснить наблюдаемое явление. Но я уверен, что это тупиковый путь. Слишком много мы про эту темную материю уже знаем. Она проявляется и в свойствах реликтового излучения, и в том, как образуются галактики, скопления галактик.

 

 

Есть еще одна проблема, но она выглядит как почти безнадежная. Это проблема темной энергии, представление о которой возникло из того факта, что Вселенная расширяется ускоренно. А исходя из существовавших на момент обнаружения этого эффекта представлений она должна была бы замедлять свой темп расширения. И это явление связывают с наличием субстанции, которую называют темной энергией, которая обладает совершенно необычными свойствами: в отличие от обычной и темной материи она не собирается в сгустки (галактики и их скопления), а наоборот, равномерно «разлита» по пространству; ее плотность не меняется при расширении Вселенной, а плотность энергии (массы) обычной и темной материи, естественно, убывает из-за увеличения объема; наконец, темная энергия в некотором смысле испытывает антигравитацию. Но что это за субстанция, никто не знает. Хотя, может быть, этот эффект — проявление космологической постоянной, которую еще Эйнштейн придумал в качестве дополнительного члена в своем уравнении гравитации, чтобы оно допускало пространственно однородное статическое решение, и необходимость в которой была неясна до обнаружения эффекта ускоренного расширения Вселенной.

Валерий Рубаков , Россия, академик, космология, темная материя, гравитация, темная энергия,
Малозаметные стратегические бомбардировщики Нортроп В-2А «Спирит» на базе 509-го авиакрыла Уайтмен в Миссури
Фото: https://www.taringa.net/posts/imagenes/18143532/Northrop-Grumman-B-2-Spirit-Mix-de-fotos.html

— А не может получиться так, что в конце концов теоретическая физика, при всей красоте своих построений, упрется в то, что экспериментально какие-то вещи так и не удастся ни подтвердить, ни опровергнуть? Что это будут просто теоретические конструкции?

— Вы знаете, я бы не исключал такую возможность. Пока, правда, все, что теоретики напридумывали, можно было подтвердить или опровергнуть экспериментом. И это нормальный процесс развития науки. Но я не стал бы отвергать возможность, что мы с вами находимся где-то вблизи той границы, за которой какие-то вещи так и останутся терра инкогнита. Не хотелось бы, конечно, но такое не исключено. В частности, вопрос о темной энергии и космологической постоянной, который мы обсудили выше. Сегодня он кажется тупиковым.

Валерий Рубаков , Россия, академик, космология, темная материя, гравитация, темная энергия,

— Вопрос, который часто возникает при обсуждении современных физических теорий людьми, не имеющими отношения к физике: а что было до первичного взрыва? Физики задумываются над этим?

— Конечно. И есть разные гипотезы. Но вообще, надо понимать, что слово «взрыв» — это неудачный перевод английского слова bang. По-английски это big bang. И это явление совсем не похоже на взрыв гранаты или снаряда, как представляется иногда при словах «Большой взрыв». Картина совершенно не такая.

В «начале времен» можно представить Вселенную огромной и однородной, в которой нет выделенных мест, где могла бы взорваться «граната». Во всей этой Вселенной гигантская температура и гигантские темпы расширения. Но расширение в разные стороны без центра: у Вселенной не было никого центра, его нет и сейчас. Скорее такую Вселенную можно сравнить с картиной полыхающего во все стороны огромного леса, конца-края которому не видно. Но такое состояние, конечно, должно было как-то возникнуть. На этот счет существуют самые разные точки зрения. Инфляционная теория — один из вариантов объяснения: маленькая область пространства раздвинулась до огромных масштабов и везде стала одинаковой с огромной плотностью энергии. Потом эта энергия перешла в тепло. В других — тоже огромных — областях пространства этот процесс, возможно, закончился раньше или позже, чем у нас, а в некоторых инфляция идет до сих пор. Это одна возможность. А другая возможность — это то, чем я сейчас пытаюсь заниматься в поисках теории, альтернативной инфляционной. В этом представлении Вселенная была плоской, пустой и сжималась, а потом в какой-то момент начала расширяться. И вот тут-то лес загорелся и пошел гореть. В начале этапа сжатия он был разреженный, пустой, и это, скорее, была поляна с редкими деревьями, чем лес. А при сжатии деревья приблизились друг к другу, этот лес сжался, вырос и пошел гореть. Вот как-то так. Это другая возможность.

 

 

— Удивительный образ. А что значит плоская Вселенная? Что она без пространственных искривлений?

— Да. Без пространственной кривизны. Сейчас известно, что пространственная кривизна у Вселенной очень маленькая, это экспериментальный факт. Что наше пространство в хорошей степени точности евклидово. А могло быть неевклидово, могла быть трехмерная сфера, например. Это экспериментальный факт, получен на основе изучения реликтового излучения. С очень хорошей степенью точности, надо сказать.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.

Новости о науке, технике, вооружении и технологиях.

Подпишитесь и будете получать свежий дайджест лучших статей за неделю!