В объятиях темной материи

Темная материя… Очень многие называют темную материю главной загадкой Вселенной. Это вполне понятно, так как само понятие «темная материя» появилась примерно лет 30 назад и пока находится в стадии серьезного осмысления. При этом, саму темную материю никто еще не трогал, не ощущал, не видел и не слышал. Но ей уже уверенно придают свойства невидимости и неслышимости, так как еще никто никогда не обнаруживал ее ни на нашей планете, ни в космосе.

Открыть ее мечтают все неутомимые исследователи и физики-экспериментаторы, проводящие годы жизни в тяжких раздумьях у Большого андронного коллайдера, в надежде увидеть хотя бы краюшек темной материи. Однако, идут годы, тратятся гигантские средства, уходит жизнь, а ее, долгожданной, все нет и нет.

Скептики уже не раз задавали неприятный и язвительный вопрос: «А может и нет ее вовсе этой загадочной и необъяснимой штуки?». Но стройные ряды неутомимых физиков и астрономов, не теряя самообладания и оптимизма, продолжают уверенно кивать головами, в знак того, что она есть и скоро обязательно проявиться. И ничего, что уходит время, и не беда, что потрачены средства! Главное, процесс идет и цель близка, хотя где эта цель и куда все идет пока, создается устойчивое впечатление, никому и ничего непонятно.

Может ее, действительно, нет этой самой темной материи? Может быть это плод не совсем здорового воображения или фантазии астрономов-шутников?

Нет. Темная материя, как явление во Вселенной, определенно существует. Ее присутствие стало понятным, когда астрономы посчитали траектории движения некоторых звезд, галактик и их скоплений во Вселенной. Расчеты показали, что во Вселенной имеется некий пока неизвестный тип вещества, имеющий существенную гравитационную составляющую, который оказывает влияние на направление и скорость движения звезд, галактик и их скоплений.

Все попытки обнаружить это вещество визуально, рентгеновскими и радиотелескопами не увенчались успехом. Однако, существование этого вещества подтверждалось. Правда, лишь проявлением гравитационных сил. Именно это неоткрытое и загадочное вещество и назвали «темной материей».

Уже существует немало гипотез, пытающихся объяснить, что же такое темная материя. Некоторые исследователи считают, что темная материя похожа на видимую материю и способна также как обычное вещество формироваться в некие неведомые космические объекты, прячась под сенью черных дыр и нейтронных звезд. Но она состоит из частиц, которые пока не открыты нашими учеными.

Они утверждают, что темная материя невидима для нас, но пропускает свет от далеких звезд и галактик. О существовании темной материи свидетельствует гравитация, уровень воздействия которой позволяет определить, что в том или ином районе Вселенной находится нечто, что невидимо, но имеет мощное притяжение.

Есть предположения о самих частицах темной материи, как о неких субстанциях в 100 – 1000 раз тяжелее протона, которые абсолютно нейтральны, имеют большую массу покоя и могут взаимодействовать с обычным веществом также, как оно взаимодействует с нейтрино. Они не излучают и не поглощают электромагнитные излучения.

Одна из гипотез предполагает, что частицы темной материи рождались в ранней Вселенной, в процессе ее развития, взаимно уничтожались с частицами обычного вещества при сверхвысоких температурах, но те, которые не успели взаимно уничтожиться, составили основу темной материи.

Существует и точка зрения американского космолога-теоретика М. Тернера, который является автором термина «темная энергия». В мае 2013 года, выступая на коллоквиуме в Институте космологической физики имени Ф. Кавли, он заявил, что уже «есть новое поколение физиков, которое говорит: «Что ж, есть и другая точка зрения. Темная материя может быть верхушкой айсберга другого мира, который не связан с нашим. И я даже не могу ничего сказать об этом мире. Те правила, которые мы знаем, для него не работают».

В современных подходах к определению частиц темной материи превалирует гипотеза «вимпов» (WIMP, слабовзаимодействующие частицы). Сегодня многие исследователи питают себя надеждой, которая приведет их к открытию этих гипотетических частиц. К сожалению, ситуация напоминает один из посылов известной русской сказки: «Пойди туда – не знаю куда, принеси то – не знаю что». Исследователи также ищут то, о чем они пока еще не имеют никакого представления. Удача возможна, но только в том случае, если «в черной комнате все же, действительно, окажется черная кошка».

На мой взгляд, для достижения цели здесь первоначально нужны другие, более фундаментальные подходы. Прежде всего философские.

Размышления.

Известно, что во всем окружающем нас мире существуют противоположности. День и ночь, свет и тьма, плюс и минус, белое и черное, добро и зло, север и юг, хороший и плохой, позитрон и электрон… Если они находятся в равновесии, то система, в которой они находятся, устойчива. Если нет, то происходит борьба или некое перераспределение сил и средств, так как нормальное состояние системы – равновесие или состояние покоя, к которому она всегда стремится возвратиться. Потому что мир устроен по закону равновесия противоположностей. При этом, каждый элемент системы или каждое природное явление обязательно должны иметь свои противоположности и эти противоположности должны стремиться к равновесию.

Исходя из этого, логично было бы предположить, что если существует наш окружающий мир, то, вполне возможно, где-то должен быть и его «брат-близнец» или «напарник», но отличающийся, может быть, цветом, температурой, знаком заряда или же какой-либо направленностью. То есть, должна быть некая реальность похожая на нас, но не мы. Это касается всех систем, включая суперсистему, – нашу Вселенную.

По существу, параллельно нашему материальному миру – его фундаментальным и элементарным частицам, предметам, всему живому, планетам, звездам, галактикам и их скоплениям, во Вселенной должна существовать зеркальная материальная или энергетическая сущность с подобной структурой. Тогда сама Вселенная будет равновесной и устойчивой структурой. Речь не идет об абсолютно зеркальной схожести, хотя меня не удивит и такой ход событий, но подобие в строении, в иерархии, во взаимосвязях, в отношениях и даже во внешнем сходстве предметов, процессов и явлений, вполне возможно.

Эта тема неоднократно поднималась в произведениях известных фантастов, но, поверьте, сегодня она вовсе не выглядит столь фантастично. Мир пока не изведан и вполне возможно, что кто-нибудь и когда-нибудь сможет открыть загадочные и самые неожиданные уголки нашей, казалось бы, обыденной жизни. И то, что воспринималось фантастическим сегодня, завтра станет вполне привычным. Уверен, вы не забыли, что наша цивилизация и лучшие ее представители без тени сомнения в течение 1800 лет считали, что Земля – это центр Вселенной и Солнце с другими планетами вращается вокруг нее. Жизнь показала, что это не так. Поэтому, полагаю, было бы благоразумным безапелляционно не отвергать никаких, даже и фантастических с виду, предположений.

Однако, к делу. В соответствии с одним из законов устройства мира - законом равновесия противоположностей, каждой сущности должна противостоять подобная, но противоположная сущность. Следовательно, у всех частиц должны быть подобные противоположные частицы. Современной наукой, действительно, было доказано, что у каждой частицы есть ее противоположность: у протона - антипротон, у нейтрона - антинейтрон, у электрона - позитрон, у нейтрино - антинейтрино и т.д.

Так, существование позитрона было спрогнозировано в 1928 году П. Дираком и уже в 1932 году американскому физику К. Д. Андерсону удалось обнаружить эту частицу при наблюдении за космическим излучением. Антипротоны были открыты в 1955 году. Они также наблюдаются в космических лучах. Буквально через год был открыт антинейтрон. Сегодня практически все частицы имеют своих двойников и их можно не только наблюдать в космическом пространстве, но и получать, как утверждают, на Земле в лабораторных условиях.

Однако, увлекшись открытием и коллекционированием античастиц, как явлением природы, ученые так и не связали ни одну из античастиц с темной материей, полагая, что античастицы – это прерогатива антиматерии или антивещества, о которых, кстати, пока тоже известно не так много.

Исследователи посчитали, что у темной материи, раз уж она такая незаметная, должны быть какие-нибудь особенные частицы, например, вимпы или же другие частицы с огромной массой и не излучающие никаких волн и взаимодействий кроме гравитации. Поэтому сегодня исследования идут по двум направлениям: поиск темной материи и попытки получения антиматерии (антивещества). Ни той, ни другой в нашем мире обнаружить в свободном состоянии не удалось. Однако, современная наука, как утверждают исследователи, уже получила несколько атомов антиводорода, время существования которых было чрезвычайно мало. Темную материю получить в результате экспериментов при всем желании пока не удалось.

Но мир устроен по своим законам и не зависит от наших желаний, хотений или компетенций. Движение в двух направлениях в поиске двух новых видов материи – темной материи и антиматерии - занятие, наверное, интересное и весьма доходное. Однако, складывается вполне устойчивое впечатление, что двигаться надо в одном направлении и искать нужно только один непознанный пока вид материи, который должен быть противоположен обычной материи. Не потому что три вида материи для нас слишком большая роскошь, а потому что так устроен мир.

Потому что по закону всеобщей взаимосвязи и закону равновесия противоположностей во Вселенной наш материальный мир должен быть взаимосвязан с другим, противоположным нам миром и на уровне строения частиц, и на уровне формирования звезд, планет и галактик. И вполне возможно, что этот мир - мир темной материи или антиматерии. Не важно как мы его назовем, важно, что он един и существует как противоположность нашему привычному миру.

Предположение.

Известно, что элементарные частицы формируют атомы того или иного химического вещества. Например, в современной физике простейший из атомов - атом водорода состоит из одного протона и одного электрона. Протон имеет положительный заряд, а электрон – отрицательный. При этом, считается, что масса протона в 1836 раз больше массы электрона. Принято также считать, что электрон, как более легкий, вращается вокруг ядра, состоящего из протона. Не будем забывать, что атом водорода – это первый из атомов, который был сформирован при рождении Вселенной. Речь, конечно же, идет о его простейшей структуре - о протии. Не случайно, водород самый распространенный элемент во Вселенной. Из него, по сути, берут начало все остальные химические элементы. В этом смысле, атом водорода – первокирпичик нашей Вселенной.

Очевидно, в мире антиматерии или темной материи должен существовать свой первокирпичек. Прежде, чем перейти к его поиску, предлагаю вновь передохнуть и поразмышлять над понятиями. Итак, мнения разделились: кто-то ищет антиматерию, а кто-то -- темную. Почему произошло это разделение?

Возможно, потому, что исследователи микромира ориентированы на работу с частицами и античастицами, а исследователи мегамира озабочены космическими явлениями. Разность масштабов объектов исследований, вполне вероятно, привело разнице в понятиях. Сложно принять чью-либо сторону, так как представители обеих сторон чрезвычайно заслуженные и уважаемые люди, посвятившие свою жизнь избранному ими научному направлению. Но мы понимаем, что говорят они, в общем-то, об одном и том же. Как поступить, чтобы не нанести незаслуженную обиду заслуженным людям?

Думаю, в этой работе нам все же следует принять термин «темная материя», ведь говорим мы о Вселенной и о явлениях, которые в ней происходят. Поэтому, предлагаю, на время путешествия по просторам Вселенной использовать понятие «темная материя», понимая, что она состоит из античастиц антивещества.

На мой взгляд, вполне возможно предположить, что первокирпичиком темной материи может быть некая конструкция подобная атому водорода с равной массой, но с противоположным вращением более легкой частицы с положительным зарядом вокруг отрицательно заряженного ядра. На роль такой вращающейся частицы вполне подходит уже открытая учеными античастица электрона – позитрон. Он отличается от отрицательно заряженного электрона только своим положительным зарядом и имеет массу равную электрону.

Тогда, в качестве ядра такого атома водорода темной материи вполне можно рассматривать антипротон, который в отличие от протона имеет отрицательный электрический заряд, но равную с протоном массу.

Позитрон и антипротон не только античастицы электрона и протона, а еще и его «зеркальные братья», его противоположности. В таком случае, позитрон и антипротон – важнейшие представители мира темной материи! В мире темной материи позитрон и антипротон играют ту же роль, что и электрон и протон в нашем материальном мире. Следовательно, можно полагать, что антинейтрон, антинейтрино и все другие «анти-», также являются представителями темной материи. В противоположном нам мире существуют частицы, атомы, молекулы, вещества, звезды и звездные системы, а также галактики, состоящие из темной материи.

Таким образом, первокирпичиком темной материи будет конструкция из отрицательно заряженного ядра атома «темного водорода» - антипротона, вокруг которого будет вращаться положительно заряженный позитрон.

Предлагаю несогласным и консервативным читателям пока просто принять эти утверждения как версию и дождаться, когда вопросы микромира будут рассматриваться подробно, т.е. чуть позже, а пока сосредоточимся на масштабных процессах, которые происходят в галактиках и во Вселенной.

Предположение.

Итак, предполагаю, что во Вселенной, по существу, есть два равноправных и равновеликих мира – окружающий нас мир со всеми видимыми для нас материальными сущностями и другой, противоположный мир, состоящий из темной материи, и пока для нас невидимый. Процессы, которые происходят в том, в другом мире - мире темной материи, по формированию звезд и галактик подобны тем, что происходят в нашем мире.

Мир темной материи также материален, но состоит не из гипотетических и неуловимых частиц, а из уже открытых современной наукой античастиц, которые составляют свои атомы и молекулы, формирующие свое специфическое вещество, которое может быть названо «темной материей». Из этого специфического вещества или темной материи формируются звезды, планеты и галактики. И вполне вероятно, нет, даже вполне определенно, что в их мире также как и у нас существуют планеты, на которых есть жизнь и процветают свои цивилизации со своими гражданами, взглядами, устоями и законами.

Мы можем определить наличие античастиц, но мы пока не сумели получить устойчиво существующую во времени темную материю, которая состоит из этих античастиц. Думаю, что время знакомства с темной материей уже не за горами, и наши исследователи довольно скоро научатся не только определять темную материю, но и проводить над ней различные исследования. Результаты этой работы могут быть просто ошеломляющие, так как их использование, вероятно, позволит получать огромное количество энергии без существенных затрат и передавать эту энергию на любые расстояния, без каких-либо проводных систем.

Однако, несмотря на все «анти-», их «антимир» подчиняется все тем же единым законам устройства мира, которые действуют во всей нашей Вселенной. Поэтому они также как и в нашем мире выстраивают свои иерархии, также подчиняются закону всеобщей взаимосвязи, также имеют свои противоположности, которые находятся или стремятся к равновесию, также развиваются и не стоят на месте и непрерывно двигаются, как в пространстве, так и в направлении развития своего внутреннего и внешнего мира.

Мы не можем пока сказать, как далеко они продвинулись по пути собственного совершенства, так как у них так же как и у нас огромное количество различных цивилизаций на различных планетах и с различным уровнем развития. Но, вполне возможно, они могут оказаться гораздо ближе к нам, чем мы предполагаем. Ближе, чем самые ближние к нам братья по разуму из нашего материального мира. Это парадокс, который мы тоже когда-нибудь освоим и сумеем четко объяснить. Но чуть позже. А пока вернемся на свой привычный домашний галактический уровень.

Итак, темная материя, полагаю, состоит из уже открытых античастиц, следовательно, и все «темные» материальные объекты также должны состоять из «темных» атомов и молекул, образуя «темные» звезды, планеты и галактики. В таком случае, вполне допустимо предположить, что эти материальные космические объекты в соответствии с законами устройства мира, также развиваются, двигаются и взаимодействуют во Вселенной, но с некоторым отличием от нашего видимого мира.

Предположение.

Исходя из этого, можно предположить, что направленность движения галактик мира темной материи во Вселенной должна быть противоположна галактикам из нашего окружающего мира. Местоположение темной материи во Вселенной также должно быть несколько иным, чем местоположение видимой материи. Полагаю, она больше сконцентрирована вблизи ядра в центральных частях галактик и Вселенной. Вместе с тем, темная материя в виде частиц и галактик, которые, кстати, должны иметь подобные нашим галактикам разновидности, также путешествует по всей Вселенной, двигаясь навстречу потоку нашего мира.

Предположение.

В соответствии с законом равновесия противоположностей во Вселенной должно находиться равное по массе количество видимой материи и темной материи. Это, конечно же, противоречит современным взглядам большинства астрономов, которые придерживаются мнения, что во Вселенной видимая материя, содержащая звезды, планеты, космические объекты и межзвездный газ, составляет (по разным оценкам) всего около 3 - 5 процентов, а 20 - 25 процентов приходится на скрытую массу, т.е. темную материю. Оставшиеся примерно 70 процентов приходится на темную энергию (Рис.14).

Конечно, резонен вопрос: «А кто и как считал?». Ведь для того чтобы посчитать, да еще и точно, нужно твердо знать объем Вселенной, ее структуру, представлять всю номенклатуру и массу всех космических объектов, включая и тех, о которых пока никому и ничего не известно, которые еще не попали по разным причинам к нам в поле зрения. Поэтому вполне справедливо возникают сомнения, хотя, конечно, какие-то методы, позволяющие формировать мнение по этому вопросу, основываясь на получении каких-то результатов исследования, наверное, имеются.

Все дело в том, что мы не знаем точных координат расположения нашей Солнечной системы и нашей Галактики во Вселенной. Она может быть далеко от центра Вселенной, а может быть и близко. Думаю, что мало найдется серьезных исследователей, которые сегодня возьмут на себя смелость точно указать современное положение нас, как наблюдателей, во Вселенной.

Если мы находимся достаточно близко к месту концентрации темной материи, то, естественно, результаты наблюдений будут свидетельствовать, что темная материя превалирует во Вселенной. Если наше положение будет находится вдали от мест концентрации скрытой массы, то мы справедливо будем считать, что Вселенная в основном состоит из видимого материального мира, а темная материя, если и есть, то ввиду незначительного соотношения с видимой материей, ей можно и пренебречь. Так что, как говорил незабвенный гений – все относительно.

В этом случае, более правильно опираться на законы устройства мира и принять за основу, что во Вселенной количество материи и ее двойника – темной материи находится в равном количестве, так же, как и количество частиц и античастиц. На локальном уровне в тех или иных пространствах один вид частиц или же один вид материи может превалировать над другим, но на глобальном уровне – они будут в равных количествах. В этом есть хоть какая-то своя философская логика. Если проанализировать характеристики частиц и античастиц, то можно констатировать, что они полностью идентичны и различаются только по знаку заряда. Наверное, это также не случайно.

В разделе о существовании Вселенной и структура, и местоположение темной материи, конечно же, будут детально представлены. Но, всему свое время. Ведь, путешествие не закончено. Оно продолжается!

Темная материя в различных концентрациях в виде звезд и галактик, так же, как и видимые нам галактики, перемещается во Вселенной. Звезды и галактики темной материи в процессе движения могут сталкиваться. При их столкновении возникают ослепительные вспышки, которые легко могут быть приняты за новые звездообразования. Звезды при этом, действительно, образовываются. Только это звезды темной материи.

Вместе с ними образовываются мощные потоки энергии, которые, постепенно остывая, будут формировать потоки различных частиц и античастиц, доходящие до нас в виде космического излучения. Со временем, из частиц и античастиц формируются атомы и атомы темной материи соответственно. Современная наука уже научилась определять античастицы, используя для этого различного рода микроскопы и приборы. Но для того, чтобы определять атомы, молекулы и вещество темной материи, вероятно, необходимо создать некий гибрид телескопа и микроскопа, позволяющий вдалеке найти то, что нужно, а, затем, вблизи этого дал е ка рассмотреть то, что необходимо. Хотя, конечно, могут быть и другие решения.

Рис.14 Предполагаемый энергоматериальный состав Вселенной

Итак, темная материя – это особый вид пока невидимой для нас материи, существующий во Вселенной наряду с материей видимого мира в равных с ней количествах и состоящий из уже открытых современной наукой античастиц, которые участвуют в формировании атомов, молекул, звезд и галактик темной материи. Во Вселенной все космические объекты темной материи подобны объектам видимого нами мира и находятся с ним в строгом равновесии.

Таким образом, становится ясным, что наряду с видимой материей в равных количествах, но не равномерно, во Вселенной существует темная материя или скрытая масса. Их существование подчиняется законам устройства мира. Темная материя состоит из античастиц, которые уже открыты и обнаружены современной наукой, эти античастицы подобны частицам нашего мира, но имеют противоположный заряд. В космическом пространстве темная материя находится в виде антивещества, которое формируется в подобные нашему миру звезды, планеты, галактики и их скопления. Во Вселенной галактики темной материи движутся навстречу видимым галактикам и их скоплениям. Видимая материя и темная материя являются противоположными системами и существуют в равновесии во Вселенной.

Ну, вот, кажется, мы и приоткрыли для себя этот таинственный остров под названием «Темная материя». Конечно, не все уголки этого нового для нас мира пока понятны и не все загадки пока разгаданы, но очень важно, что нам уже ясно в каком направлении искать и куда двигаться для получения полного представления об этом замечательном и загадочном острове. Но время не ждет, и мы должны продолжать свое увлекательное путешествие в глубины все еще непознанной и манящей Вселенной.