Точная космология

Какие открытия и технологии позволили космологии стать точной и основанной на данных? Какие параметры необходимо заложить в стандартную космологическую модель, чтобы получить согласие с экспериментом? Профессор Массачусетского технологического института Макс Тегмарк в рамках проекта Serious Science, созданного командой ПостНауки, рассказывает, как теория космической инфляции решает проблемы начала Вселенной.

Начнем с рассмотрения реликтового излучения, а именно с определения того, насколько Вселенная была клочковата, неоднородна 400 000 лет спустя после Большого взрыва — эти флуктуации на уровне 10-5. Небо горячее в одних направлениях и холоднее в других. Мы можем заложить эту информацию в программы для по-настоящему больших компьютеров и попытаться предсказать, насколько неоднородной будет Вселенная в более поздние эпохи, когда галактики уже образовались, а также каковы эти неоднородности. Тогда мы сможем сравнить полученные результаты с тем, что мы в действительности видим, когда делаем трехмерные карты распределения галактик с помощью телескопов. Результаты этого сравнения были весьма успешными.

Одно из этих чисел — плотность атомов, еще одно характеризует, как много существует темной материи, еще одна величина — сколько существует темной энергии, еще одно число говорит, насколько ранняя Вселенная была неоднородной, еще одно — это отношение количества больших неоднородностей к малым. Это весьма примечательно, что мы смогли описать многие гигабайты данных с помощью всего нескольких чисел. Это наибольший успех точной космологии на данный момент, и это причина, почему мы достаточно уверенно можем говорить, что существует темная энергия и темная материя, а также знаем, сколько их.

Принцип неопределенности Гейзенберга утверждает, что Вселенная не может быть абсолютно однородной, должны быть небольшие отклонения. Но эти флуктуации имеют размер намного меньше атома, какое отношение они могут иметь к галактикам? Замечательная идея теории инфляции заключается в том, что в это время пространство увеличивалось в размере вдвое много раз, пока малый масштаб этих флуктуаций не растянулся до размеров, превышающих галактические. Также эта теория предсказывает, что эти неоднородности, которые в конце концов привели к формированию галактик и нас, происходят из квантовых флуктуаций, из микромира. Это замечательная связь между наименьшими и наибольшими масштабами во Вселенной.

Источник видео: http://serious-science.org/