Номер 4, страница 297 - гдз по физике 11 класс учебник Закирова, Аширов

4. Что называют «темной энергией»?

Тёмной энергией в космологии называют гипотетическую форму энергии, которая равномерно заполняет всё пространство Вселенной и обладает отрицательным давлением. Именно это отрицательное давление, согласно общей теории относительности, создаёт антигравитационный эффект, то есть заставляет пространство расширяться с ускорением.

Понятие тёмной энергии было введено для объяснения наблюдений, сделанных в конце 1990-х годов. Две независимые группы астрономов, изучая сверхновые звёзды типа Ia, обнаружили, что далёкие галактики удаляются от нас не с постоянной или замедляющейся скоростью (как ожидалось из-за гравитационного притяжения всей материи во Вселенной), а с ускорением. Это открытие стало неожиданностью для научного сообщества и привело к пересмотру стандартной космологической модели.

Основные свойства тёмной энергии:
Отрицательное давление. В отличие от обычной материи и излучения, которые создают гравитационное притяжение, тёмная энергия создаёт силу отталкивания, которая "расталкивает" галактики друг от друга.
Постоянная плотность. Предполагается, что плотность тёмной энергии не изменяется по мере расширения Вселенной. В то время как плотность материи и излучения падает (поскольку тот же объём вещества распределяется по всё большему пространству), плотность тёмной энергии остаётся постоянной. Из-за этого её влияние со временем становится доминирующим.
"Тёмная" природа. Она названа "тёмной", потому что не взаимодействует с электромагнитным излучением (не испускает, не поглощает и не отражает свет), что делает её невидимой для телескопов. Её существование выводится исключительно из гравитационных эффектов в масштабах всей Вселенной.

Согласно современным данным (модель ΛCDM, или Лямбда-CDM), состав Вселенной по плотности энергии выглядит примерно так:
• около 68% — тёмная энергия;
• около 27% — тёмная материя (другая таинственная субстанция, которая не излучает свет, но участвует в гравитационном взаимодействии);
• около 5% — обычное (барионное) вещество, из которого состоят звёзды, планеты и мы с вами.

Существует несколько гипотез о природе тёмной энергии:
Космологическая постоянная (Λ). Это простейшее объяснение, согласно которому тёмная энергия является внутренней энергией вакуума, свойством самого пространства-времени. Эта модель хорошо согласуется с наблюдениями. Для космологической постоянной параметр уравнения состояния $\text{w}$, равный отношению давления $\text{p}$ к плотности энергии $\rho$, строго равен -1: $w = p/\rho = -1$.
Квинтэссенция. Это более сложная модель, предполагающая существование динамического скалярного поля. В отличие от космологической постоянной, плотность энергии квинтэссенции может меняться во времени и пространстве, и для неё параметр $\text{w}$ может быть не равен -1.
Модифицированная гравитация. Некоторые теории предполагают, что никакой тёмной энергии не существует, а наблюдаемое ускоренное расширение — это проявление того, что общая теория относительности Эйнштейна не совсем верна на очень больших, космологических масштабах.

Таким образом, тёмная энергия — это принятое в современной физике название для неизвестной силы, ответственной за ускоренное расширение Вселенной. Её природа остаётся одной из величайших загадок науки.

Ответ: Тёмная энергия — это гипотетическая форма энергии, равномерно распределённая по Вселенной и обладающая отрицательным давлением, что приводит к наблюдаемому ускоренному расширению Вселенной. Её природа до сих пор неизвестна, и она составляет, по современным оценкам, около 68% от всей плотности энергии во Вселенной.