Мы привыкли думать, что мир состоит из того, что можно увидеть и потрогать. Звёзды, планеты, деревья, мы сами. Но современная наука говорит об обратном: всё, что мы знаем и любим, — это лишь крошечная верхушка айсберга. Остальные 95% нашей Вселенной — это невидимая, загадочная и абсолютно неуловимая субстанция, которую учёные назвали темной материей и темной энергией .
Эта лекция — о том, как астрономы догадались об их существовании, зачем они нужны и почему в 2026 году научный мир стоит на пороге величайшего переворота в физике.
📖 Вступление. 5% видимого мира и 95% загадки
Начнём с шокирующей цифры. Всё вещество, из которого состоят звезды, галактики, межзвёздный газ и мы с вами, составляет лишь около 5% от всего содержимого Вселенной . Остальное распределено так:
- Тёмная материя — примерно 25%
- Тёмная энергия — примерно 70%
Эти два компонента невидимы. Они не излучают и не поглощают свет, поэтому их нельзя разглядеть в телескоп . Но мы знаем, что они существуют, благодаря их влиянию на движение галактик и на судьбу всей Вселенной.
📖 Часть 1. Темная материя: невидимый каркас космоса
1.1. Первая улика: галактики вращаются слишком быстро
В 1930-х годах швейцарский астроном Фриц Цвикки изучал скопление галактик в созвездии Волосы Вероники. Он измерил скорости движения галактик и с удивлением обнаружил, что они движутся намного быстрее, чем должны, если бы их удерживала только видимая масса .
Но настоящий прорыв произошёл в 1970-х, когда астрономы научились измерять скорость вращения звёзд внутри галактик. Согласно законам Кеплера и Ньютона, чем дальше звезда от центра, тем медленнее она должна двигаться (как далёкие планеты в Солнечной системе) . Однако наблюдения показали обратное: звёзды на окраинах галактик вращаются так же быстро, как и вблизи центра .
Это можно объяснить только одним: в галактиках есть огромное количество невидимой массы, которая своим тяготением раскручивает внешние звёзды. Эту невидимую массу и назвали тёмной материей. Она образует вокруг галактик огромные сферические гало, которые по размерам в несколько раз больше самих галактик .
1.2. Вторая улика: гравитационные линзы
Если тёмная материя невидима, как же её можно «увидеть»? Один из способов — гравитационное линзирование. Тёмная материя, как и любая масса, искривляет пространство-время и отклоняет лучи света от далёких галактик . Глядя на искажённые изображения, астрономы могут рассчитать, сколько невидимой массы находится на пути света, и даже составить карту её распределения.
1.3. Из чего она состоит? Аксионы, вимпы и стерильные нейтрино
Долгое время главными кандидатами на роль частиц тёмной материи были вимпы (WIMPs) — слабо взаимодействующие массивные частицы. Их искали в подземных лабораториях и на коллайдерах, но пока безуспешно .
Сегодня учёные всё больше склоняются к другим кандидатам. Например, к аксионам — очень лёгким частицам, предсказанным теорией, но до сих пор не обнаруженным. В конце 2024 года появилась интересная гипотеза: аксионы могут рождаться при взрывах сверхновых и превращаться в гамма-лучи в сильных магнитных полях . Если это подтвердится, мы сможем «увидеть» их следы.
Ещё один кандидат — стерильные нейтрино. Профессор Дмитрий Горбунов из РАН, один из ведущих российских специалистов, считает их вполне вероятным объяснением .
Важно понимать: тёмная материя распределена неравномерно. Она образует сгустки, в которых потом рождаются галактики. Компьютерные модели показывают, что без тёмной материи галактики просто не смогли бы сформироваться — обычное вещество разлетелось бы .
📖 Часть 2. Темная энергия: сила, разрывающая Вселенную
2.1. Открытие, которое перевернуло всё
В 1929 году Эдвин Хаббл доказал, что Вселенная расширяется. Галактики разлетаются, как точки на надуваемом воздушном шаре . Долгое время считалось, что гравитация постепенно замедляет это расширение.
Но в 1998 году две группы астрофизиков (одна в США, другая в Австралии) изучали сверхновые типа Ia. Эти взрывы обладают почти постоянной светимостью, что позволяет использовать их как «стандартные свечи» для измерения расстояний. Учёные ожидали, что далёкие (а значит, молодые) сверхновые будут немного ярче из-за замедления расширения. Но они оказались тусклее, чем предсказывала теория .
Вывод был ошеломительным: расширение Вселенной не замедляется, а ускоряется. Какую-то силу, которая противодействует гравитации и разгоняет галактики, назвали тёмной энергией .
2.2. Что это такое? Космологическая постоянная Эйнштейна
Самое простое объяснение — это космологическая постоянная. Ещё в 1917 году Эйнштейн ввёл её в свои уравнения, чтобы получить стационарную Вселенную (позже он назвал это своей «самой большой ошибкой») . Сейчас выясняется, что ошибка была не в самой постоянной, а в её применении. Сегодня эту постоянную связывают с энергией вакуума — особой энергией, присущей самому пространству.
В современной стандартной модели ΛCDM (читается «Лямбда-си-ди-эм») тёмная энергия считается неизменной величиной, равномерно «размазанной» по Вселенной .
2.3. Сенсация 2025-2026 годов: тёмная энергия меняется!
И тут начинается самое интересное. В 2024-2025 годах прибор DESI (Спектроскопический прибор для исследования тёмной энергии) в Аризоне начал давать странные результаты. Оказалось, что влияние тёмной энергии на расширение Вселенной менялось на протяжении истории космоса .
В марте 2025 года профессор Офер Лахав из Университетского колледжа Лондона заявил, что мы, возможно, стоим на пороге величайшего открытия: тёмная энергия может быть не постоянной, а переменной .
А в конце 2025 года южнокорейские учёные под руководством профессора Янга Вук Ли опубликовали ещё более смелую работу. Пересмотрев данные по сверхновым с поправкой на возраст галактик, они пришли к выводу, что ускорение Вселенной… замедляется .
2.4. Будущее Вселенной: Большой разрыв или Большое сжатие?
Если тёмная энергия постоянна, нас ждёт Большой разрыв: галактики разлетятся, потом звёзды, потом планеты, потом атомы. Всё превратится в холодное излучение .
Но если профессор Ли прав и тёмная энергия слабеет, гравитация может снова взять верх. Тогда расширение сменится сжатием, и Вселенная закончит своё существование в Большом сжатии — своеобразном Большом взрыве наоборот .
Спор между этими теориями — главная научная интрига наших дней.
📖 Часть 3. Новая физика: куда мы движемся?
Данные DESI и южнокорейских учёных пока не достигли статуса «официального открытия», но они уже заставили научный мир бурлить. «Это может стать потрясением для всей физики», — говорит профессор Лахав .
Ведь если тёмная энергия меняется, значит, наша стандартная космологическая модель ΛCDM неверна. А это, в свою очередь, может означать, что масса нейтрино должна быть отрицательной (что абсурдно) или что нам нужно создать совершенно новую теорию гравитации, выходящую за рамки эйнштейновской .
В 2024 году группа учёных из коллаборации DESI и Мичиганского университета предложила смелую гипотезу: источником тёмной энергии могут быть чёрные дыры. Часть вещества, коллапсирующего в чёрную дыру, может преобразовываться в энергию вакуума — ту самую, которую мы видим как тёмную энергию .
«Наша задача — позволить Вселенной рассказать нам, как она устроена, и, возможно, она говорит нам, что всё сложнее, чем мы думали», — говорит Андрей Цуцеу из Национальной лаборатории имени Лоуренса .
📖 Часть 4. Что это значит для нас с вами?
Кажется, что это всё очень далеко от нашей жизни. Но на самом деле, понимание тёмной материи и энергии меняет наш взгляд на мир. Мы привыкли думать, что наука почти всё знает. Оказывается, мы не знаем главного — из чего на самом деле состоит Вселенная.
Как писал великий астроном Карл Саган: «Мы — способ, которым космос познаёт себя». И сейчас мы познаём самую загадочную его часть.
Возможно, через 10-20 лет учебники физики будут переписаны заново. И ваши дети будут учить в школе не четыре взаимодействия, а пять. Или узнают, что Вселенная вовсе не вечно расширяется, а пульсирует.
Наблюдения продолжаются. DESI будет работать ещё как минимум два года, изучая 50 миллионов галактик . А космический телескоп «Евклид» уже собирает данные, которые помогут заглянуть ещё дальше. Наука не стоит на месте.
📖 Заключение. Время великих открытий
Тёмная материя и тёмная энергия — это, пожалуй, самый яркий пример того, как наука движется в неизведанное. В начале XX века мы открыли квантовую механику и теорию относительности. В начале XXI века мы стоим на пороге новой физики, которая может оказаться ещё более удивительной.
А пока учёные спорят и строят теории, мы можем просто любоваться звёздным небом и думать о том, что 95% его настоящей красоты скрыто от наших глаз.
Древняя индийская мудрость:
«Истина — это то, что остаётся, когда исчезает всё иллюзорное».
🏠 Читайте в «Теремке сказок»: «Байкала-озера сказки»
🍦 Понравилась статья? Угостите автора вкусняшкой!
🍦 Сказать спасибо
