Мыслящая Вселенная

Наблюдения показывают, что движение галактик в их скоплениях происходит таким образом, как будто в пространстве между галактиками имеется какая-то невидимая масса. Эта масса своим тяготением оказывает влияние на движущиеся объекты. Только по этим движениям мы можем судить об этой массе. Никак иначе она себя не проявляет. Это скрытая, невидимая масса. По-видимому, она окружает и большие галактики. Об этом свидетельствует характер движения карликовых галактик, а также других объектов, находящихся вокруг них. Ученые, однако, рассчитали, что в областях скопления галактик этой скрытой массы должно быть в 20 раз больше, чем той массы, которую можно видеть, наблюдать и которая сосредоточена в самих галактиках.

Во Вселенной нейтрино остались с момента Большого Взрыва, а точнее, с того начального периода расширения, когда горячее плотное вещество имело очень высокую температуру и было непрозрачным не только для света, но и для нейтрино. Тогда происходили быстрые реакции превращения друг в друга нейтрино, электронов, электромагнитных квантов и других элементарных частиц. После первых десятков секунд с начала расширения Вселенной фотонов в единице объема было примерно втрое больше, чем нейтрино (вместе с антинейтрино). За все время эволюции Вселенной это отношение три к одному сохраняется неизменным. Оно справедливо и для настоящего времени. Фотоны, возникшие во время Большого Взрыва, регистрируются и сейчас. Это реликтовое излучение. Потоки нейтрино (реликтового нейтрино) также есть, но их измерить трудно. Правда, ученые могут уверенно предсказать, сколько должно быть реликтовых нейтрино. Расчеты показывают, что в каждом кубическом сантиметре должно быть (содержится) около 150 реликтовых нейтрино. Реликтовых фотонов в этом же объеме содержится около 500. По формуле Эйнштейна энергию можно пересчитать в массу. Оказалось, что плотность массы реликтового электромагнитного излучения примерно в 2000 раз меньше, чем средняя плотность обычного вещества во Вселенной. Это пренебрежимо мало. Средняя плотность массы реликтового нейтрино (пересчитанная из его энергии) также пренебрежимо мала.

У нейтрино кроме массы расчетной имеется и некоторая масса покоя. Она была измерена и для электронных нейтрино составляет примерно 35 эВ (электронвольт). Это значит, что электронные нейтрино, поскольку их масса покоя не равна нулю, не обязаны двигаться со скоростью света. Скорость их движения может быть меньше скорости света. Более того, они не только могут двигаться с любой скоростью, но могут вообще находиться в состоянии покоя.

Проведенные эксперименты показали, что нейтрино в 20 тысяч раз легче электрона и в 40 миллионов раз легче протона. Хотя масса покоя нейтрино и очень мала, его во Вселенной очень много. Мы говорим о реликтовых нейтрино. В кубическом сантиметре нейтрино в среднем почти в миллиард раз больше, чем протонов. По сути, нейтрино является главной составной частью массы материи во Вселенной. Расчеты показывают, что средняя плотность электронных нейтрино во Вселенной примерно в 10–30 раз больше плотности всего другого, «не нейтринного» вещества. Это значит, что в настоящее время именно тяготение нейтрино является главной действующей силой, которая определяет законы расширения Вселенной. Все остальное (кроме нейтрино) составляет только 3 — 10 % «примеси» к основной массе Вселенной — к массе нейтрино. А раз так, то мы можем утверждать, что живем в нейтринной Вселенной.

После Большого Взрыва Вселенная расширяется. Это расширение будет происходить до тех пор, пока средняя плотность во Вселенной не достигнет критического значения. Ученые считают, что критическая плотность равна 10–29 г/см3. Если не учитывать наличия нейтрино, то средняя плотность во Вселенной примерно в сто раз меньше критического значения. Но если нейтрино учесть, то она приближается к критическому пределу. Когда она его достигнет, то должно начаться сжатие Вселенной. Проследим роль нейтрино при формировании структуры Вселенной.

После Большого Взрыва в начале расширения Вселенной вещество представляло собой почти однородную расширяющуюся горячую плазму. Затем из-за гравитационной неустойчивости эта плазма стала фрагментироваться, сбиваться в комки. Это положило начало скоплениям галактик. Но во всех этих процессах надо учитывать роль нейтрино, поскольку главным действующим лицом здесь выступает сила тяготения. А сила тяготения, вызванная нейтрино, намного больше, чем сила тяготения, обусловленная всем другим, не нейтринным веществом Вселенной. Роль нейтрино в процессе фрагментации вещества Вселенной выглядит примерно так.