Тёмная материя простыми словами: что это в физике и о чём сериал Apple TV+
Что такое тёмная материя простыми словами, как её ищут и чем она отличается от тёмной энергии. Сюжет сериала Apple TV+, актёры и новости 2 сезона.
Наберите «тёмная материя» в поиске, и выпадут две разные истории. Физики так называют невидимую массу, которой во Вселенной примерно в пять раз больше, чем обычного вещества. Зрители вспоминают фантастический сериал Apple TV+ по роману Блейка Крауча. Здесь есть и то и другое. Сначала наука с бытовыми аналогиями, потом справка по сериалу: актёры, сезоны и что известно про второй сезон.
- Что это в физике
- Сериал 2024 года
Что такое тёмная материя простыми словами
Тёмная материя — невидимое вещество. Она не излучает, не поглощает и не отражает свет. Достоверно учёные наблюдают только её гравитацию: притяжение тёмной материи меняет движение звёзд, галактик и даже лучей света. Других взаимодействий с обычным веществом пока не обнаружили. В телескоп её не разглядеть, но по этим следам астрономы делают вывод, что она существует.
Представьте рюкзак, в который кто-то тайком подсунул груз. Вы его не видите, не слышите, сквозь ткань не нащупаете. Но плечи почувствуют сразу. С галактиками то же самое: они «весят» заметно больше, чем все их звёзды и газ вместе взятые.
Космическая миссия Planck дала такой расклад: обычное вещество занимает лишь около 5% полной массы-энергии Вселенной, на тёмную материю приходится примерно 27%, а оставшиеся ~68% забирает тёмная энергия. Для нашей рубрики цифра отрезвляющая. Сталь, бетон, графен, всё, с чем человечество когда-либо работало, сделано из этих пяти процентов.
Два «тёмных» понятия часто путают, хотя работают они в противоположные стороны. Тёмная материя притягивает, поэтому галактики и их скопления не разлетаются. Тёмная энергия, наоборот, разгоняет расширение Вселенной. Ускоренное расширение открыли в 1998 году, и в 2011-м Сол Перлмуттер, Брайан Шмидт и Адам Рисс получили за него Нобелевскую премию по физике.
Как учёные узнали о тёмной материи: главные доказательства
Всё началось в 1933 году. Астроном Фриц Цвикки разглядывал скопление галактик Волосы Вероники (его ещё называют скоплением Кома) и заметил странное: галактики там носятся так быстро, что видимой массы скопления не хватает, чтобы удержать их вместе. Либо скопление вот-вот разлетится, либо в нём сидит много невидимой массы. С цифрой Цвикки тогда промахнулся, завысил её. А в главном оказался прав.
Следующий большой шаг сделали Вера Рубин и Кент Форд. В ключевой публикации 1970 года они разбирали галактику Андромеды, и выяснилось, что звёзды на окраинах спиральных галактик крутятся так же быстро, как ближе к центру. Интуиция из Солнечной системы подсказывает обратное: внешние планеты там движутся медленнее внутренних, ведь почти вся масса собрана в Солнце. Раз кривые вращения плоские, масса галактики продолжается и там, где звёзды уже кончились. Вокруг диска тянется невидимое «гало».
Дальше доказательства посыпались с разных сторон, причём независимо друг от друга.
Гравитационное линзирование устроено так: массивный объект искривляет лучи света, как линза. По тому, как искажены изображения далёких галактик, скопление можно «взвесить», и масса раз за разом получается больше видимой.
Самый наглядный случай — скопление Пуля (1E 0657-56). Это два столкнувшихся скопления галактик. Горячий газ, на который приходится основная видимая масса, при столкновении затормозился, а основная масса, измеренная по линзированию, «проскочила» дальше. Выходит, невидимая масса существует отдельно от обычного вещества, и это видно на снимке.
Третий источник — реликтовое излучение. Спутники WMAP (NASA, 2001) и Planck (ESA, 2009) измерили мелкие температурные неоднородности микроволнового фона, «эха» Большого взрыва. Их узор хорошо описывается только моделью, где тёмной материи заметно больше, чем обычного вещества.
Есть и альтернатива, MOND, модифицированная ньютоновская динамика. Её идея: на галактических масштабах сам закон тяготения работает иначе. Кривые вращения отдельных галактик MOND воспроизводит неплохо, но на скоплении Пуля и спектре реликтового фона буксует, и без добавления невидимой массы концы с концами не сходятся. Поэтому стандартной рамкой остаётся модель холодной тёмной материи (ΛCDM). В ней Вселенную описывают через тёмную энергию (Λ) и медленные, «холодные» частицы тёмной материи, которые постепенно стягивают вещество в галактики.
Из чего может состоять тёмная материя и как её ищут
Первое, что приходит в голову: а вдруг это обычное вещество, просто тусклое? Таких кандидатов называют барионными:
- MACHO — массивные компактные объекты гало, тусклые тела вроде остывших звёзд;
- чёрные дыры;
- коричневые карлики — «недозвёзды», которым не хватило массы, чтобы разгореться.
Эту версию в основном отвергли. MACHO искали по микролинзированию: когда невидимое массивное тело проходит перед далёкой звездой, её яркость ненадолго растёт. Таких событий оказалось слишком мало. Данные по реликтовому фону жёстко ограничивают долю обычного вещества теми же ~5%. Отдельно стоит гипотеза первичных чёрных дыр, которые могли возникнуть в ранней Вселенной. Их допустимый вклад тоже ограничен наблюдениями, но насколько жёстко — зависит от диапазона масс, и вопрос пока не закрыт. Основная часть тёмной материи, судя по всему, устроена иначе, чем «тёмные звёзды» или пыль. У неё нет атомов, химических связей, агрегатных состояний. Химик такое материалом в привычном смысле не назовёт.
Основные небарионные кандидаты:
- WIMP — слабовзаимодействующие массивные частицы: тяжёлые, но почти не задевающие обычное вещество;
- аксионы — гипотетические лёгкие частицы, которые физики придумали, чтобы решить одну из загадок сильного взаимодействия;
- стерильные нейтрино — гипотетические «молчаливые» родственники обычных нейтрино.
В 2020 году Башканов и Уоттс предложили экзотическую идею: гексакварки, частицы из шести кварков. Но это гипотеза, до открытия там далеко.
Ищут тёмную материю несколькими способами:
- XENONnT и LZ (LUX-ZEPLIN) — подземные детекторы с жидким ксеноном. Толща породы экранирует космические лучи, а чистота материалов детектора по радиоактивности критична: редчайший сигнал от частицы тёмной материи легко потеряется в фоне от примесей.
- Большой адронный коллайдер — поиск «недостающей энергии». Если в столкновении родилась невидимая частица, она унесёт с собой энергию и импульс, и баланс не сойдётся.
- Euclid — космический телескоп, запущенный в 2023 году. Картирует распределение тёмной материи по гравитационному линзированию.
- Baikal-GVD — нейтринный телескоп ИЯИ РАН на Байкале. Канал у него косвенный: он может поймать нейтринные сигналы, если частицы тёмной материи где-то сталкиваются и взаимно уничтожаются (аннигилируют).
Прямого обнаружения пока нет. Искомые частицы почти не взаимодействуют с обычным веществом, ожидаемые события редки, и их трудно отделить от фона. Пока эксперименты только всё жёстче ограничивают свойства кандидатов.
Сериал «Тёмная материя» (2024): о чём он
Теперь о втором значении. Речь пойдёт об экранизации романа Блейка Крауча; одноимённый сериал 2015 года — другой проект, с книгой не связанный.
«Тёмная материя» (Dark Matter) — научно-фантастический сериал Apple TV+ по роману Крауча 2016 года. Шоураннером и главным сценаристом стал сам Крауч, производством занималась Sony Pictures Television, снимали в Чикаго с октября 2022 по апрель 2023 года. Премьера прошла 8 мая 2024 года.
Сюжет без спойлеров. Физик Джейсон Дессен когда-то выбрал семью вместо научной карьеры. Однажды ночью его похищают, и он приходит в себя в мире, где всё наоборот. Похитил его он сам, точнее его версия из реальности, где Джейсон выбрал науку. Чтобы вернуться к жене и сыну, герою придётся пробираться через множество параллельных миров.
Тех, кто дочитал сюда из научной части, может ждать разочарование. Название в сериале работает как метафора и сюжетный приём. Речь там о мультивселенной и квантовой суперпозиции, это скорее кот Шрёдингера, чем гало галактик, и невидимой массы из первой половины текста в сюжете нет.
Актёры и роли
| Актёр | Роль |
|---|---|
| Джоэл Эдгертон | Джейсон Дессен, физик, главный герой и его двойник |
| Дженнифер Коннелли | Даниэла, жена Джейсона |
| Элис Брага | Аманда, спутница Джейсона в путешествии между мирами |
| Джимми Симпсон | Райан Холдер, друг Джейсона, учёный |
| Оукс Фегли | Чарли, сын Джейсона и Даниэлы |
Эдгертон играет несколько версий одного человека, и на этом держится добрая половина драматургии. Аманда Брюгел, которая появлялась в первом сезоне, во втором переходит в основной состав.
Сезоны и эпизоды сериала «Тёмная материя»
1 сезон, 9 серий (2024). Каждая серия идёт около 50 минут. Начали сразу с двух серий, дальше выпускали по одной в неделю:
| Серии | Дата выхода |
|---|---|
| 1–2 | 8 мая 2024 |
| 3 | 15 мая 2024 |
| 4 | 22 мая 2024 |
| 5 | 29 мая 2024 |
| 6 | 5 июня 2024 |
| 7 | 12 июня 2024 |
| 8 | 19 июня 2024 |
| 9 | 26 июня 2024 |
Первый сезон целиком закрывает сюжет романа Крауча. История Джейсона доведена до финала, так что сезон смотрится как законченная вещь.
«Тёмная материя» 2 сезон: дата выхода и что известно
Второй сезон Apple заказал в августе 2024 года. Премьера ожидается в 2026 году, точной даты Apple TV+ на момент подготовки статьи не объявлял. Ориентируйтесь на официальные анонсы платформы.
Блейк Крауч остаётся во главе проекта. Аманда Брюгел, как уже говорилось, теперь в основном составе.
Рейтинги, отзывы и похожие сериалы
Критики приняли сериал скорее благосклонно. Хвалят игру Эдгертона и Коннелли и то, что за фантастической механикой не теряется главное, семья. Ругают чаще всего за провисающий ритм в середине сезона.
Если вам понравилась «Тёмная материя», посмотрите «Разделение» (Severance) с Apple TV+: там тоже двойственность героя и вопрос, какая из его жизней настоящая. Из книг логично взять другие романы самого Крауча, в первую очередь «Рекурсию».
Частые вопросы
Тёмная материя и тёмная энергия — это одно и то же? Нет. Первая притягивает и скрепляет галактики, вторая ускоряет расширение Вселенной. Явления разные, и наблюдают их по разным признакам.
Тёмную материю уже нашли? Саму частицу ни один детектор пока не поймал. Совокупность гравитационных наблюдений убедительно свидетельствует в пользу тёмной материи, а эксперименты постепенно сужают круг её возможных свойств.
Сколько сезонов у сериала «Тёмная материя»? Вышел один, 9 серий в 2024 году. Второй официально заказан.
Когда выйдет 2 сезон «Тёмной материи»? Ждут в 2026 году. Конкретного числа Apple TV+ пока не называл.
Связан ли сериал с физической тёмной материей? Только названием. Сериал про мультивселенную и квантовую суперпозицию, космологической невидимой массы там нет.
