32. Что же дальше?

    Достаточно надёжно описываемые формы материи, которые хорошо известны, составляют всего несколько процентов от общей плотности космологической материи. Изучение новых форм материи − темной материи и темной энергии − важнейшая проблема современной физики.

    Академик А. М. Черепащук: «Начиная от первых наивных представлений об устройстве Вселенной (X в. до н.э.) человечество в стремлении понять природу окружающего нас мира прошло через две научные революции: коперниковскую (переход от геоцентризма к гелиоцентризму) и Эйнштейна - Фридмана - Хаббла (переход от модели статической Вселенной к модели расширяющейся, эволюционирующей, Вселенной). Сейчас мы стоим на пороге третьей революции в астрономии (открытие ускоренного расширения Вселенной и осознание того факта, что барионная материя − это лишь малая добавка к общей плотности всех видов материи во Вселенной).
    Современная космология берёт своё начало с первых десятилетий XX в. За почти 100 лет своего существования, считая от первых наблюдений Слайфера и космологической работы Эйнштейна, космология превратилась из области абстрактных и иногда близких к фантастическим рассуждений в одно из центральных направлений естествознания XXI в. Сегодня космология обладает прочным наблюдательным фундаментом, на основе которого развивается теория, основанная на достижениях современной физики, включая общую теорию относительности, ядерную физику и физику элементарных частиц. Особо следует отметить недавнее открытие бозона Хиггса на Большом адронном коллайдере, что может дать новый импульс развитию теоретических исследований в области космологии.
    Космология ставит новые проблемы, выдвигает новые идеи и гипотезы, делает смелые предсказания, которые находятся на переднем крае науки, и даёт широкую и богатую картину окружающего нас мира, ставшую уже неотъемлемой частью общей культуры человечества».

    Сегодняшнее описание окружающего нас мира схематически показано на диаграмме (рис. 60).

1. Природа темной материи
2. Природа темной энергии
3. Стабильность протона
4. Асимметрия вещество-антивещество
5. Почему существуют три поколения фундаментальных частиц
6. состоящих из пары кварков и лептонов?
7. Существуют ли четвертое, пятое.... поколения фундаментальных частиц?
8. Почему существуют кварки и лептоны. и чем вызвано различие между ними?
9. Почему фундаментальными частицами вещества являются фермионы. в то время как фундаментальными переносчиками взаимодействия − бозоны?
10. Почему разные фундаментальные частицы имеют разные массы?
11. Почему различаются пространственная и временная степени свободы?
12. Живем ли мы в четырехмерном пространстве-времени, или оно имеет большее число измерений?
13. Существуют ли кванты пространства и времени?

Рис. 60. Проблемы современной модели Вселенной

    Современное представление об эволюции Вселенной приведено в таблице 21. Стандартная модель хорошо описывает все известные частицы и взаимодействия между ними. Стандартная космологическая модель, базирующаяся на специальной и общей теории относительности, в целом правильно описывает динамику материи во Вселенной. Расширение Вселенной началось с инфляционной стадии Большого взрыва. Инфляционная стадия привела к образованию однородной и изотропной Вселенной. Вслед за стадией инфляции произошли рождение и аннигиляция частиц, образование протонов, нейтронов, гелия во время дозвездного нуклеосинтеза, образование реликтового излучения. Реликтовое излучение дает информацию о состоянии Вселенной в возрасте 300 тыс. лет.

Таблица 21

    Неоднородности в распределении вещества во Вселенной привели к образованию звезд и галактик. В результате взрыва сверхновых звезд Вселенная обогащается тяжелыми химическими элементами. Сравнение распространенности химических элементов во Вселенной на Земле и в организме человека приведено в таблице 22.

Таблица 22.

Содержание химических элементов во Вселенной, земной коре и организме человека (по массе)

    Почему наблюдается такое различие в содержании химических элементов во Вселенной, земной коре и организме человека?

• Во Вселенной происходит образование химических элементов.
• Земля удерживает химические элементы за счет гравитационного поля Земли. Поэтому она не может удержать такие легкие химические элементы, как водород и гелий. Часть химических элементов удерживается на Земле только потому, что они присутствуют в различных химических соединениях.
• Человек выбирает из химических элементов Земли элементы, необходимые для его жизненного цикла.

    В настоящее время Вселенная расширяется ускоренно. Это приводит к тому, что увеличивается расстояние между гравитационно несвязанными объектами Вселенной. Расширение Вселенной должно приводить к прекращению процесса рождения звезд. По мере выгорания химических элементов в звездах будет происходить прекращение выделения энергии в звездах. Конечным этапом эволюции Вселенной в случае её ускоренного расширения будет смерть Вселенной.
    Через ~9 млрд. лет после Большого взрыва образовалась солнечная система и наша планета Земля. Через 3 млрд. лет на Земле появилась жизнь − первые микроорганизмы, и совсем недавно по космическим масштабам − 2 млн. лет назад − на Земле появился человек. Человек освоился на планете Земля, стал осознавать свое место во Вселенной.
    Окружающий мир, в котором мы живем, удачно приспособлен для нашего существования. Одиноки ли мы во Вселенной? В настоящее время отсутствуют какие-либо наблюдательные данные о других цивилизациях. Во Вселенной происходят неравновесные процессы, что может приводить к самоорганизации материи − образованию сложных «строительных блоков», из которых состоят живые организмы на Земле. Наконец, нельзя отрицать возможность других форм материи, обладающих разумом.
    Природа бросила очередной вызов человеку. Решение перечисленных выше проблем, безусловно, приведет к более глубокому пониманию окружающего мира и его дальнейшей эволюции.