Ваш покорный слуга недавно выиграл грант фонда "Династия", по которому мне довелось снова побывать на своей Родине - Дальнем Востоке - и прочитать курс лекций "Космология и физика элементарных частиц". Хочу похвастаться, что мне удалось объяснить будущим учителям, а, возможно, и ученым, зачем нужны тёмная энергия, тёмная материя и почему нужна модель инфляции, не прибегая к дифференциальным уравнениям! Бьюсь об заклад - этого не смог бы сделать даже Стивен Хоукинг, написавший не одну книгу-бестселлер по космологии для домохозяек!
Замечательные студенты (и студентки) приходили ко мне на лекции. Выдержать 2 пары в день по космологии - это что-то да значит! (См. Вверху фото. Благовещенский
Педагогический Государственный университет, 14 ноября, 2014 г.)
Причем я их не баловал презентациями в стиле непрерывного показа голливудских картинок с космического телескопа Хаббл, а читал в духе принципа - "книга лучше кино" и пользовался только доской и мелом. Самое сложное - это было объяснить на пальцах формулу роста возмущений в расширяющейся Вселенной, впервые открытую Евгением Лифшицем (многолетним соавтором Ландау), который получил ее путем решения уравнений Эйнштейна методом возмущений.
Здесь мне помогла старая идея моего учителя Якова Борисовича Зельдовича, который как-то на лекции по космологии обронил, что мол, можно не решая дифференциальные уравнения, получить знаменитое решение Лифшица для задачи Джинса в расширяющейся Вселенной. Я уже давно научился так получать падающую "моду" (это слово в данном контексте не имеет отношения к шоу-бизнесу), согласно которой относительные возмущения плотности растут обратно пропорционально времени:
(Delta ro)/ro ~ T-1
,
где T - время, а ro - невозмущенная плотность Вселенной.
Это элементарно получается, если рассмотреть расширение маленького шара в однородной Вселенной, "задержавшегося в своем развитии", то есть шара, который начал немного позже расширяться, чем вся остальная Вселенная. Смотрите за руками:
Плотность в однородной, расширяющейся с критической плотностью Вселенной (со второй космической скоростью) меняется по закону:
ro ~ 1/T2
Теперь запишем такую же формулу для шарика, задержавшегося в своем развитии на время delta T:
ro ~ 1/(T + delta T)2
Вычитая одну формулу из другой, а затем разделив результат на плотность невозмущенной Вселенной, находим первое решение Лифшица. Но оно не очень интересное, потому что падает со временем и, следовательно, не приводит к гравитационной неустойчивости, то есть к образованию объектов во Вселенной.
Но есть вторая - растущая "мода" - согласно которой возмущения плотности растут, и именно благодаря ей во Вселенной образовались скопления галактик, сами галактики, звезды, планеты и, наконец, мы с вами.
(Delta ro)/ro ~ T2/3
Я неоднократно пытался получить это решение предыдущим методом, но никак не получалось. И наконец я вспомнил о своей любимой книге, которую когда-то давно (в 1974 году) включил в "Студенческий ужин":
В.М.Липунов. Натюрморт "Студенческий ужин". Картон/Масло. 1974. В центре - книга Я.Б.Зельдовича и И.Д.Новикова "Релятивистская астрофизика". Подобно Дюрреру, который изобразил Иоанна Богослова, поедающего Библию, я попытался изобразить ужин студента, поедающего хлеб, лук с солью и книгу "Релятивистcкая астрофизика".
Эта замечательная книга, наполненная искрящимися идеями, содержит то самое решение на пальцах, о котором говорил Зельдович на лекциях.
Чтобы его получить, нужно снова рассмотреть возмущенный шарик, но не запоздавший "стартануть", а шарик, имеющий скорость немного меньше второй космической! Поклон ЯБ, столетие которого мы отмечаем в текущем году.
Пока я читал свои лекции, налетели сибирские ветры и наступила настоящая зима.
Берег Амура. Благовещенск. 13 ноября 2014 г. Приморозило сегодня с ветерком. Но... Амур плавно несёт воды свои, и сибирские ветры песни ему поют. Город прекрасен. Набережные одеваются в бетон, а торпедные катера стоят на постаментах.
Звучит (в душе) музыка в исполнении Ансамбля Советской Армии...
