7 ноября в Конференц-зале Физического института им. П.Н. Лебедева РАН (ФИАН) прошла открытая лекция Вячеслава Муханова – российско-германского физика, космолога, профессора Мюнхенского университета. Физик – один из авторов доказательства инфляционной теории развития Вселенной, предполагающей, что на ранних этапах эволюции Вселенной происходило колоссальное расширение. Это расширение привело к экспоненциальному росту всех пространственных масштабов. Термин «инфляция» в космологии обозначает быстрый рост масштабов, при котором скорость роста пропорциональна значению самого масштаба. Этот термин очень точно описывает характер расширения ранней Вселенной.
В своей лекции Вячеслав Муханов сделал обзор современного состояния космологии, а также рассказал, как теоретические предсказания о прошлом нашей Вселенной были блестяще подтверждены в экспериментах по измерению флуктуаций температуры реликтового излучения.
Вячеслав Муханов рассказал о том, что в основе квантовой теории лежит принцип неопределенности Гейзенберга. Согласно этому принципу, нельзя заставить частицу оставаться в покое в каком-то конкретном месте. В результате всегда есть минимальные неоднородности, которые называются квантовыми флуктуациями. Именно эти флуктуации использовали ученые, чтобы объяснить происхождение галактик во Вселенной.
Схема расширения Вселенной. Источник: NASA/WMAP Team
В далеком прошлом, в первые доли секунды после Большого взрыва гравитация действовала как антигравитация, что вызывало ускоренное расширение Вселенной. Чтобы заглянуть в прошлое ранней Вселенной, космологи изучали температурные возмущения, которые свидетельствуют о зарождении галактик и галактических скоплений. Благодаря проектам COBE (Cosmic Background Explorer), Boomerang (Аэростатные наблюдения реликтового излучения и геофизики), WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) и PLANC удалось составить карту флуктуаций температуры реликтового излучения.
Карта микроволнового излучения, построенная WMAP. Источник: NASA/WMAP Team
Вячеслав Муханов задавался вопросом – как объяснить эти возмущения, и почему на карте реликтового излучения наблюдаются разные цвета? «Эти цвета (красный цвет на карте WMAP) – это зародыши галактик, как бы эмбрионы, из которых потом образуются галактики. Эти эмбрионы надо было отнести к какому-нибудь раннему моменту во Вселенной, и здесь в этот ранний момент использовать квантовую механику. Галактики, большие масштабы и квантовая механика, которая годится, чтобы описать атомы. С другой стороны, если мы возьмем самые ранние моменты во Вселенной, то все 100 миллиардов галактик, которые мы видим сегодня на небе, они все умещаются в один спичечный коробок», отмечает физик.
С помощью реликтового излучения удалось проверить предсказания теории, сделанной Вячеславом Мухановым около 30 лет назад. Все предсказанные свойства галактических зародышей подтвердились. Именно квантовые флуктуации ответственны за структуру Вселенной, которую мы можем наблюдать сегодня.
Лекция завершилась дискуссией о развитии космологии и астрофизики в современном мире.
