Створюючи загальну теорію відносності, Альберт Ейнштейн (Albert Einstein) і не припускав, що через багато років після виведення геніального (але, на жаль, сумнівного) комплексу рівнянь в науковому співтоваристві розгоряться неабиякі баталії навколо підозрілого елементу - космологічної постійної (лямбда-члена), покликаної символізувати вплив якогось поля на всі елементи і об'єкти Всесвіту. Загадкова сутність володіє неймовірними характеристиками: не виявляється, невидима і черпає енергію з нізвідки ...
Як народився Всесвіт
Передбачається, що спочатку Всесвіт виглядав як згусток матерії, який потім вибухнув (див. Врізку «Графічна історія Всесвіту»). Відповідну подію назвали Великим вибухом (Big Bang). Говорячи простою мовою, він розметав матерію в усі сторони з такою силою, що та продовжує розлітатися і потому мільярди років.
А довів це в 1929 році Едвін Хаббл (Edwin Powell Hubble), той самий, на честь якого назвали найвідоміший телескоп. Він спростував ейнштейнівської теорію - класик вважав, що розташування об'єктів в космосі статичне, бо тільки такий підхід дозволяв пояснити в 1916 році астрофізичні процеси.
Але треба сказати, що і до Хаббла радянський фізик Олександр Олександрович Фрідман (на жаль, не дожив до відкриття американця) побудував власну модель, в якій спочатку передбачалося наявність руху. Ейнштейну ж довелося згнітивши серце визнати: «Введення космологічної постійної було моєю найбільшою помилкою». Як виявилося згодом - зовсім даремно! Нині астрофізики користуються рівняннями Фрідмана і де Ситтера як найбільш підходящими для опису процесу розширення Всесвіту, підганяючи ситуацію під теорії Ейнштейна і Ньютона.
Що таке темна матерія
Враховуючи небездоганність всіх теорій - наприклад, нічим не пояснити, що краї галактик рухаються швидше, ніж має бути за розрахунками згідно Фрица Цвікі (Fritz Zwicky) і Віри Рубін (Vera Cooper Rubin), - вчені визнали існування якоїсь речовини із загадковими властивостями і взялися шукати феномену пояснення. Так, одна з версій свідчить, що темна матерія справді не «світиться» ні в одному з діапазонів (багато об'єктів у Всесвіті теж не видно, чорні діри, наприклад, але їх існування беззаперечне). Інша припускає, що темна матерія складається з невідомих науці невидимих частинок (яких тільки в теорії описано безліч). Але все-таки астрофізики примудрилися виявити невидимку, скориставшись явищем гравітаційного лінзування. Вдалося навіть побудувати тривимірну модель розподілу в просторі.
Відповідно, пояснили і поведінку галактик, в тому числі процес їх утворення. Справа в тому, що на деяких ділянках щільність речовини вища і, завдяки гравітації, вони «схлопуються» в зірки (чим пояснили ідентичність розмірів небесних світил), а аналогічне коллапсування темної матерії (у якої щільність вища, ніж у газу) збирає зірки в більш великі структури - галактики.
У другу чергу пояснили поведінку Всесвіту: завдяки тому що темна матерія володіє великою масою, вона (згідно законам гравітації знову ж таки) гальмує розліт матерії.
Тут же виникла ще одна теорія, згідно з якою цей процес через якийсь час стане оборотним і Всесвіт знову схлопнется в грудку надречовини. До наступного Великого вибуху.
Проте побоювання виявилися марними. У 1998 році американські астрофізики переконливо довели, що ще 5 млрд років тому Всесвіт почав розширюватися з усе зростаючим прискоренням і процес не припиняється досі. Отже, теорію схлопування спростували - але виникла інша проблема: подібне прискорення можна було пояснити лише наявністю невідомого джерела енергії, підштовхувавшого частинки Всесвіту ...
Що таке темна енергія
Від темної матерії до ідеї темної енергії було рукою подати, і в 2011 році ті ж першовідкривачі отримали Нобелівську премію, а горезвісний лямбда-член був повернутий в рівняння ОТО (зрозуміло, з посмертної реабілітацією репутації автора). Єдине питання - незрозуміле джерело цієї енергії і її природа: чи то сам вакуум, чи то незбагненне скалярне поле з динамічно мінливою структурою?
Загалом, пошуки тривають. Свіжі новини з'явилися в березні 2013 року, коли прийшли результати від космічної обсерваторії «Планк». Обробивши їх допомогою космологічної моделі «Лямбда-CDM», астрофізики вирахували: загальна маса-енергія Всесвіту складається з темної матерії (26,8%) і темної енергії (68,3%).
І що нам з цього
Та взагалі-то нічого, окрім хіба що приємної звістки, що в найближчі 22 млрд років із Всесвітом нічого не відбудеться. Але набагато цікавіше, що вийде у вчених, що займаються дослідженням темної матерії і темної енергії. Скептики кажуть, що на цьому етапі всі роботи можна згортати - у людства немає ні коштів, ні методів, ні приладів для їх продовження.
Оптимісти ж, навпаки, більш ніж упевнені, що в найближчі 10 років ми підійдемо до порозі до грандіозного відкриття, яке переверне всі уявлення про природу буття, а міжзоряні кораблі, дармова енергія, телепортація і подорожі в часі стануть буденною справою.
Висновки
Більшість найбільших відкриттів зроблені випадково, що в черговий раз підтвердила історія «космогонічної лямбди». Схоже, фізики-теоретики ще на крок наблизилися до розуміння сутності нашого світу, а на практиці отримали благодатний грунт для пошуку нових частинок і інших компонентів темної матерії. Правда, поки абсолютно незрозуміло, яку користь принесе це знання людству, але персонал наукових містечок вже точно без діла сидіти не буде.
Врізка. Графічна історія Всесвіту
Перший етап - Великий вибух (приблизно 13750000000 років тому), починає працювати сучасна фізика.
Другий етап - Інфляція; відбувається різке збільшення розмірів Всесвіту, а потім сильне нагрівання.
Третій етап - Радіаційне домінування; температура починає знижуватися, утворюються кварки, а потім і хімічні елементи.
Четвертий етап - Домінування речовини; електромагнітне випромінювання відділяється від речовини і утворюється реліктовий фон, виникають галактики.
П'ятий етап - Наша епоха.
