Тёмная энергия(англ. darkenergy)
в космологии — феномен, объясняющий факт, что Вселенная
расширяется с ускорением.
Космологическая
постоянная
Самое простое объяснение заключается в том, что тёмная
энергия — это просто «стоимость существования пространства»: то есть, любой
объём пространства имеет некую фундаментальную, неотъемлемо присущую ему
энергию. Её ещё иногда называют энергией вакуума, поскольку она является
энергетической плотностью чистого вакуума. Это и есть космологическая
постоянная, иногда называемая «лямбда-член» (по имени греческой буквы Λ,
используемой для её обозначения в уравнениях общей теории относительности).
Введение космологической константы в стандартную космологическую модель,
основанную на метрике Фридмана — Лемэтра — Робертсона — Уокера, привело к
появлению современной модели космологии, известной как лямбда-CDM модель. Эта
модель хорошо соответствует имеющимся космологическим наблюдениям.
Многие физические теории элементарных частиц предсказывают
существование вакуумных флуктуаций, то есть наделяют вакуум именно таким видом
энергии. Значение космологической константы оценивается в порядке 10−29 г/см³,
или около 1.03 кэВ/см³ (около 10−123 в Планковских единицах).
Космологическая константа имеет отрицательное давление,
равное её энергетической плотности. Причины, по которым космологическая
константа имеет отрицательное давление, вытекают из классической термодинамики.
Количество энергии, заключённое в «коробке с вакуумом» объёма V, равняется ρV,
где ρ — энергетическая плотность космологической константы. Увеличение объёма
«коробки» (dV положительно) приводит к возрастанию её внутренней энергии, а это
означает выполнение ею отрицательной работы. Так как работа, выполняемая
изменением объёма dV, равняется pdV, где p — давление, то p отрицательно и,
фактически, p = −ρ (коэффициент с, связывающий массу и энергию, приравнен 1).
Согласно общей теории относительности, гравитация зависит не
только от массы (плотности), но и от давления, причем давление имеет больший
коэффициент, чем плотность. Отрицательное давление должно порождать
отталкивание, антигравитацию, и поэтому вызывает ускорение расширения
Вселенной.
Важнейшая нерешённая проблема современной физики состоит в
том, что большинство квантовых теорий поля, основываясь на энергии квантового
вакуума, предсказывают громадное значение космологической константы — на многие
порядки превосходящее допустимое по космологическим представлениям. Обычная
формула квантовой теории поля для суммирования вакуумных нулевых колебаний поля
(с обрезанием по волновому числу колебательных мод, соответствующему
планковской длине), даёт огромную плотность энергии вакуума. Это значение,
следовательно, должно быть скомпенсировано неким действием, почти равным (но не
точно равным) по модулю, но имеющим противоположный знак. Некоторые теории
суперсимметрии (SATHISH) требуют, чтобы космологическая константа в точности
равнялась нулю, что также не способствует разрешению проблемы. Такова сущность
«проблемы космологической константы», труднейшей проблемы «тонкой настройки» в
современной физике: не найдено ни одного способа вывести из физики элементарных
частиц чрезвычайно малое значение космологической константы, определённое в
космологии. Некоторые физики, включая Стивена Вайнберга, считают т. н.
«антропный принцип» наилучшим объяснением наблюдаемого тонкого баланса энергии
квантового вакуума.
Несмотря на эти проблемы, космологическая константа — это во
многих отношениях самое экономное решение проблемы ускоряющейся Вселенной.
Единственное числовое значение объясняет множество наблюдений. Поэтому нынешняя
общепринятая космологическая модель (лямбда-CDM модель) включает в себя
космологическую константу как существенный элемент.
Поучать может каждый, но стоит ли доверять этим поучениям.
Если у вас есть проблема в жизни, и вам нужна помощь, пишите
по адресу rasvopros@mail.ru с пометкой «проблема» в теме
письма.
Общий тираж рассылок 71 000 подписчиков.
Copyright Андрей Луда, http://andrey-luda.livejournal.com
2006-2013 г.г.
Автор оставляет за собой право отвечать не на все полученные письма и
опубликовывать полностью или частично, полученные письма без предварительного
согласования. В случае, если Вы желаете свое письмо оставить конфиденциальным,
письменно сообщите об этом.
