Всё, что мы видим - состоит из атомов
Древние греки, в свое время, пришли к гениальной идее: Вселенная проста. По их мнению, всё вокруг состоит из четырёх элементов: земли, воздуха, огня и воды. Это занимательная теория: простая и элегантная. Она говорит нам о том, что, комбинируя эти четыре элемента между собой, можно создать всё то многообразие, что есть во Вселенной.
Но у этой теории есть одна проблема. Она не позволяет измерить окружающий мир, а ведь именно возможность измерять - основа экспериментальной науки. Теория греков сама по себе ошибочна.
Но все же греки были великими учеными. В V веке до нашей эры, Левкипп выдвинул одну из самых устойчивых научных идей в истории: всё, что мы видим, состоит из крошечных, неделимых частиц, называемыми атомами. Эта теория также проста и элегантна, но, в отличие от теории четырех элементов - земли, воздуха, огня и воды, - является истинной.
И только спустя столетия различных эксперементов и научных изысканий было доказано, что такие вещества, как водоров, углерод и железо, состоят из атомов. Как говорилось ранее, по теории Левкиппа, атом - это самая крошечная, неделимая частица. Но Левкипп ошибся в кое-чем — атомы, по факту, можно расщепить. Более того, его теория атомов могла объяснить лишь малую часть того, что происходит во Вселенной.
То, что является по нашему мнению основой Вселенной, на самом деле встречается крайне редко. Атомы Левкиппа и то, из чего они сделаны, составляют всего лишь 5% от того, что мы знаем о Вселенной. Остальные 95% приходятся на тёмную материю и тёмную энергию.
Откуда мы это знаем?
Мы познаем мир вокруг себя, наблюдая за ним. Это может казаться банальным, но на самом деле это довольно важный принцип. Всё, что состоит из атомов, мы можем увидеть из-за отражения света от них.
Когда мы смотрим в космос, мы видим звезды и галактики. Некоторые из них являются прекрасными спиральными галактиками, как, например, наша, которые величественно вращаются в пространстве.
Когда ученые впервые измерили движение групп галактик в 1930-х годах и посчитали количество вещества, которые они содержат, они были порядком удивлены.
Обнаружилось, что видимого вещества явно не хватает, чтобы обеспечить достаточную силу гравитации, благодаря которой галактики притягивались бы друг к другу. Более поздние измерения отдельных галактик также подтвердили этот загадочный результат. Судя по тому, что мы видим, они должны разлетаться в разные стороны, но этого не происходит.
Поэтому там должно быть что-то, чего мы не видим. Мы называем это тёмной материей.
На данный момент, лучшее свидетельство того, что тёмная материя существует, является обнаружение реликтового излучения, как последствие Большого взрыва. Но это уже другая история.
Все имеющиеся у нас на сегодня доказательства говорят о том, что темная материя реальна и составляет большую часть в галактиках.
Но что это нам даёт?
Мы давно знаем, что не являемся центром Вселенной и что мы жители довольно обычной планеты, вращающейся вокруг довольно обычной звезды в спиральном рукаве довольно обычной галактики.
Открытие тёмной материи лишнее тому подтверждение. То, из чего мы сделаны, составлят лишь небольшую часть Вселенной. Но это еще не всё.
В начале этого столетия, ученые пришли к выводу, что мало того, что все объекты удаляются друг от друга как следствие Большого взрыва, так еще и что это расширение постоянно ускоряется. Но почему? Либо есть какая-то энергия, подталкивающая это ускорение, либо сила тяжести ведет себя не так, как мы думаем.
Большинство ученых голосуют за первый вариант: определенно есть какая-то энергия, способствующая ускорению, и они дали ей название - тёмная энергия.
На сегодняшний день, благодаря мощным измерительным приборам, мы можем определить, что тёмная энергия составляет около 68% Вселенной, а тёмная материя — 27%, оставляя всего лишь 5% для нас с вами и для всего остального, что мы действительно видим.
Так из чего же сделана тёмная часть Вселенной? Мы не знаем.
Но есть одна теория, позволяющая объяснить некоторые вещи — теория суперсимметрии.
Суперсимметрия предсказывает целый набор новых неизвестных частиц, из которых в том числе и состоит тёмная материя. Если бы мы нашли неопровержимые доказательства истинности этой теории, мы бы пришли к пониманию того, как устроены не 5% Вселенной - видимая нам часть — а целых 30%. Было бы неплохо.
А вот природу темной энергии, вероятно, будет понять трудней, но есть несколько любопытных теорий, которые могут подсказать нам направление, куда нужно двигаться. Среди них есть те, которые возвращают нас к идее древних греков, с которой мы начали этот рассказ. К идее о том, что законы Вселенной просты.
Эти теории предсказывают, что есть единый простейший элемент, который и создаём все прекрасное многообразие во Вселенной. Этот элемент называют колеблющаяся струна.
Идея состоит в том, что все частицы, которые мы знаем на сегодняшний день - лишь различные вибрации струн. К сожалению, теорию струн не подтвердить экспериментально. Пока что.
Всё это заставляет вас чувствовать себя лишь песчинкой в этом мире? Бросьте. Задумайтесь, ведь, насколько нам известно, мы являемся представителями единственного разумного вида во Вселенной, способного постигать её тайны мироздания.
И мы живем с вами в нужное время, чтобы осознать, что человечество стоит на пороге величайших открытий.
Original:
James Gillies: Dark matter: the matter we can't see
Читайте также:
Может ли Землю поглотить черная дыра?
Наши тела были выкованы в недрах звёзд
Мы достигли конца физики?
