Темная энергия во Вселенной

Валерий Рубаков (mozgovoyshturm.ru)

Вале­рий Руба­ков (mozgovoyshturm.ru)

Физи­ки любят крас­ное слов­цо. В их сре­де с неко­то­рых пор при­ня­то давать «нена­уч­ные» назва­ния вновь откры­тым сущ­но­стям. Взять хотя бы стран­ный и оча­ро­ван­ный квар­ки. Вот и тем­ная энер­гия не сино­ним тем­ных сил, а тер­мин, при­ду­ман­ный для обо­зна­че­ния неко­то­рых необыч­ных свойств нашей Все­лен­ной.

Откры­тие тем­ной энер­гии было сде­ла­но аст­ро­но­ми­че­ски­ми мето­да­ми и ста­ло для боль­шин­ства физи­ков пол­ной неожи­дан­но­стью. Тем­ная энер­гия, пожа­луй, глав­ная загад­ка совре­мен­но­го есте­ство­зна­ния. Вполне веро­ят­но, что ее раз­гад­ка ста­нет важ­ней­шим собы­ти­ем физи­ки XXI века, срав­ни­мым по мас­шта­бу с круп­ней­ши­ми откры­ти­я­ми неда­ле­ко­го про­шло­го, таки­ми, как откры­тие фено­ме­на рас­ши­ре­ния Все­лен­ной.

Не исклю­че­но даже, что про­изой­дет настоль­ко ради­каль­ное раз­ви­тие тео­рии, что оно вста­нет в один ряд с созда­ни­ем общей тео­рии отно­си­тель­но­сти, откры­ти­ем кри­виз­ны про­стран­ства-вре­ме­ни и свя­зи этой кри­виз­ны с гра­ви­та­ци­он­ны­ми сила­ми. Мы сей­час нахо­дим­ся в нача­ле пути, и раз­го­вор о тем­ной энер­гии — это воз­мож­ность загля­нуть в «лабо­ра­то­рию» физи­ков в то вре­мя, когда их рабо­та идет пол­ным ходом.

Немного истории

То, что в нашей Все­лен­ной «что-то не так», ста­ло ясно кос­мо­ло­гам уже к нача­лу 1990-х годов. Для пояс­не­ния полез­но напом­нить о законе рас­ши­ре­ния Все­лен­ной. Уда­лен­ные друг от дру­га галак­ти­ки раз­бе­га­ют­ся, при­чем чем даль­ше галак­ти­ка, тем быст­рее она уда­ля­ет­ся от нас. Коли­че­ствен­но темп рас­ши­ре­ния харак­те­ри­зу­ет­ся пара­мет­ром Хаб­б­ла. К нача­лу 1990-х зна­че­ние пара­мет­ра Хаб­б­ла в совре­мен­ной Все­лен­ной было доволь­но хоро­шо изме­ре­но: темп рас­ши­ре­ния Все­лен­ной сего­дня таков, что галак­ти­ки, уда­лен­ные от Зем­ли на рас­сто­я­ние 1 млрд све­то­вых лет, убе­га­ют от нас со ско­ро­стью 24 тыс. км/​с.

Отме­тим, что пара­метр Хаб­б­ла зави­сит от вре­ме­ни: в дале­ком про­шлом Все­лен­ная рас­ши­ря­лась гораз­до быст­рее, чем сей­час, и, соот­вет­ствен­но, пара­метр Хаб­б­ла был гораз­до боль­ше.

В совре­мен­ной тео­рии гра­ви­та­ции — общей тео­рии отно­си­тель­но­сти — пара­метр Хаб­б­ла одно­знач­но свя­зан с дву­мя дру­ги­ми харак­те­ри­сти­ка­ми Все­лен­ной: во-пер­вых, с сум­мар­ной плот­но­стью энер­гии всех форм мате­рии, ваку­у­ма и т. д., во-вто­рых, с кри­виз­ной трех­мер­но­го про­стран­ства. Наше трех­мер­ное про­стран­ство, вооб­ще гово­ря, не обя­за­но быть евкли­до­вым; его гео­мет­рия может, напри­мер, быть ана­ло­гич­на гео­мет­рии сфе­ры; сум­ма углов тре­уголь­ни­ка может не рав­нять­ся 180°. В таком слу­чае «упру­гость» про­стран­ства с точ­ки зре­ния рас­ши­ре­ния Все­лен­ной игра­ет ту же роль, что и плот­ность энер­гии.

К нача­лу 1990-х годов с непло­хой точ­но­стью была оце­не­на и плот­ность энер­гии «нор­маль­ной» мате­рии в совре­мен­ной Все­лен­ной. «Нор­маль­ная» она в том смыс­ле, что испы­ты­ва­ет такие же гра­ви­та­ци­он­ные вза­и­мо­дей­ствия, что и обыч­ное веще­ство. Дело, впро­чем, ослож­ни­лось тем, что боль­шая часть «нор­маль­ной» мате­рии – это так назы­ва­е­мая тем­ная мате­рия. Тем­ная мате­рия, по-види­мо­му, состо­ит из новых, не откры­тых пока в зем­ных экс­пе­ри­мен­тах эле­мен­тар­ных частиц, чрез­вы­чай­но сла­бо вза­и­мо­дей­ству­ю­щих с веще­ством (сла­бее ней­три­но!), но на рав­ных испы­ты­ва­ю­щих гра­ви­та­ци­он­ное вза­и­мо­дей­ствие. Имен­но по эффек­ту гра­ви­та­ци­он­но­го при­тя­же­ния она и была обна­ру­же­на. Более того, изме­ре­ния гра­ви­та­ци­он­ных сил в скоп­ле­ни­ях галак­тик поз­во­ли­ли опре­де­лить мас­су тем­ной мате­рии в них, а в конеч­ном ито­ге — в целом во Все­лен­ной. Таким обра­зом и была най­де­на пол­ная плот­ность энер­гии «нор­маль­ной» мате­рии (для нее спра­вед­ли­ва зна­ме­ни­тая фор­му­ла Е = mс2).

И что же ока­за­лось? Выяс­ни­лось, что «нор­маль­ной» мате­рии явно не хва­та­ет для объ­яс­не­ния изме­рен­но­го тем­па рас­ши­ре­ния Все­лен­ной. При­чем силь­но не хва­та­ет: «недо­ста­ча» состав­ля­ла око­ло 23 (по совре­мен­ным оцен­кам — око­ло 70%). Воз­мож­ных объ­яс­не­ний это­му фак­ту было два: либо трех­мер­ное про­стран­ство искрив­ле­но, и недо­ста­ю­щий вклад в пара­метр Хаб­б­ла свя­зан с его «упру­го­стью», либо во Все­лен­ной при­сут­ству­ет новая фор­ма энер­гии, кото­рую впо­след­ствии и ста­ли назы­вать «тем­ной энер­ги­ей».

С тео­ре­ти­че­ской точ­ки зре­ния обе эти воз­мож­но­сти — и неев­кли­до­вость про­стран­ства, и тем­ная энер­гия — выгля­де­ли крайне неправ­до­по­доб­ны­ми.

Нач­нем с кри­виз­ны трех­мер­но­го про­стран­ства. В про­цес­се рас­ши­ре­ния Все­лен­ной про­стран­ство раз­гла­жи­ва­ет­ся, его кри­виз­на умень­ша­ет­ся. Если кри­виз­на отли­ча­ет­ся от нуля сей­час, то в про­шлом она была боль­ше, чем сего­дня. Одна­ко плот­ность энер­гии (мас­сы) мате­рии убы­ва­ет при рас­ши­ре­нии Все­лен­ной еще быст­рее. Это озна­ча­ет, что в про­шлом отно­си­тель­ный вклад кри­виз­ны в пара­метр Хаб­б­ла был очень мал, а глав­ным — с боль­шим запа­сом — был вклад мате­рии. Для того что­бы сего­дня рас­ши­ре­ние Все­лен­ной на 70% обес­пе­чи­ва­лось кри­виз­ной, необ­хо­ди­мо «подо­гнать» зна­че­ние ради­у­са кри­виз­ны про­стран­ства в про­шлом с фан­та­сти­че­ской точ­но­стью — через секун­ду после Боль­шо­го взры­ва он дол­жен был быть равен мил­ли­ар­ду ради­у­сов наблю­да­е­мой тогда части Все­лен­ной, не боль­ше и не мень­ше! Без такой под­гон­ки кри­виз­на сего­дня была бы либо на мно­го поряд­ков боль­ше, либо на мно­го поряд­ков мень­ше, чем необ­хо­ди­мо для объ­яс­не­ния наблю­де­ний.

Эта про­бле­ма была одним из глав­ных сооб­ра­же­ний, при­вед­ших к пред­став­ле­нию об инфля­ци­он­ной ста­дии эво­лю­ции Все­лен­ной. Соглас­но инфля­ци­он­ной тео­рии, пред­ло­жен­ной Алек­се­ем Ста­ро­бин­ским и неза­ви­си­мо Ала­ном Гутом и сфор­ми­ро­вав­шей­ся бла­го­да­ря рабо­там Андрея Лин­де, Андре­а­са Албрех­та и Пола Стей­н­хард­та, Все­лен­ная на самом ран­нем эта­пе сво­ей эво­лю­ции про­шла через ста­дию чрез­вы­чай­но быст­ро­го, экс­по­нен­ци­аль­но­го рас­ши­ре­ния (раз­ду­ва­ния, инфля­ции). По окон­ча­нии этой ста­дии Все­лен­ная разо­гре­лась до очень высо­кой тем­пе­ра­ту­ры, и насту­пи­ла эпо­ха горя­че­го Боль­шо­го взры­ва.

Хотя инфля­ци­он­ная ста­дия дли­лась, ско­рее все­го, малую долю секун­ды, за это вре­мя Все­лен­ная рас­тя­ну­лась на десят­ки или сот­ни поряд­ков вели­чи­ны (или гораз­до боль­ше) и кри­виз­на про­стран­ства упа­ла прак­ти­че­ски до нуле­во­го зна­че­ния. Таким обра­зом, инфля­ци­он­ная тео­рия при­во­дит к пред­ска­за­нию о том, что про­стран­ство совре­мен­ной Все­лен­ной с высо­чай­шей сте­пе­нью точ­но­сти евкли­до­во. Это, конеч­но, идет враз­рез с той гипо­те­зой, что Все­лен­ная рас­ши­ря­ет­ся сего­дня на 70% бла­го­да­ря кри­визне.

Дей­ствие тем­ной энер­гии подоб­но кос­мо­ло­ги­че­ской инфля­ции пер­вых мгно­ве­ний Все­лен­ной, толь­ко совсем дру­гих мас­шта­бов — ничтож­ная плот­ность энер­гии, мед­лен­ное уско­ре­ние. Этот малый мас­штаб — боль­шая загад­ка, совер­шен­но непо­нят­но, как тем­ная энер­гия может быть свя­за­на с извест­ной нам физи­кой частиц и полей. К этой загад­ке мы еще вер­нем­ся.

В дилем­ме, что отве­ча­ет за недо­ста­ю­щие 70% плот­но­сти Все­лен­ной — тем­ная энер­гия или кри­виз­на, — послед­няя дол­гое вре­мя была более попу­ляр­ной. Пере­во­рот про­изо­шел в 1998–1999 годах, когда две груп­пы из США, одна под руко­вод­ством Ада­ма Райс­са и Брай­а­на Шмид­та, а дру­гая — Сола Перлмут­те­ра, сооб­щи­ли о резуль­та­тах наблю­де­ний уда­лен­ных сверх­но­вых типа Iа. Из этих наблю­де­ний сле­до­ва­ло, что наша Все­лен­ная рас­ши­ря­ет­ся с уско­ре­ни­ем. Такое свой­ство вполне согла­су­ет­ся с пред­став­ле­ни­ем о тем­ной энер­гии, в то вре­мя как кри­виз­на про­стран­ства к уско­рен­но­му рас­ши­ре­нию не при­во­дит.

Несколь­ко слов о сверх­но­вых типа Iа. Это белые кар­ли­ки, кото­рые, под­пи­ты­ва­ясь веще­ством от звез­ды-ком­па­ньо­на, достиг­ли так назы­ва­е­мо­го чанд­рас­е­ка­ров­ско­го пре­де­ла, после чего поте­ря­ли устой­чи­вость, взо­рва­лись и кол­лап­си­ро­ва­ли в ней­трон­ные звез­ды. Пре­дел Чанд­рас­е­ка­ра для всех белых кар­ли­ков один, сами белые кар­ли­ки похо­жи друг на дру­га, поэто­му и взры­вы в опре­де­лен­ном смыс­ле оди­на­ко­вы. Ины­ми сло­ва­ми, сверх­но­вые типа Iа пред­став­ля­ют собой «стан­дарт­ные све­чи»: зная абсо­лют­ную све­ти­мость и изме­ряя види­мую яркость (поток энер­гии, при­хо­дя­щий на Зем­лю), мож­но опре­де­лить рас­сто­я­ние до каж­дой из них. Одно­вре­мен­но мож­но уста­но­вить и ско­рость уда­ле­ния от нас каж­дой из сверх­но­вых (исполь­зуя эффект Допле­ра).

Сверх­но­вые — очень яркие объ­ек­ты, их вид­но на огром­ных рас­сто­я­ни­ях. Ина­че гово­ря, уда­лен­ные сверх­но­вые, кото­рые мы наблю­да­ем сей­час, взо­рва­лись дав­ным-дав­но, и поэто­му ско­рость их убе­га­ния опре­де­ля­лась тем­пом рас­ши­ре­ния Все­лен­ной тогда, в дале­ком про­шлом. Тем самым наблю­де­ния сверх­но­вых типа Iа поз­во­ля­ют опре­де­лить темп рас­ши­ре­ния на срав­ни­тель­но ран­них эта­пах эво­лю­ции Все­лен­ной (8 млрд лет назад и даже несколь­ко рань­ше) и про­сле­дить зави­си­мость это­го тем­па от вре­ме­ни. Имен­но это и дало воз­мож­ность уста­но­вить, что Все­лен­ная рас­ши­ря­ет­ся с уско­ре­ни­ем.

Окон­ча­тель­ное дока­за­тель­ство того, что кри­виз­на трех­мер­но­го про­стран­ства Все­лен­ной мала, было полу­че­но путем изу­че­ния кар­ты релик­то­во­го излу­че­ния.

Распределение массы в скоплении галактик. Яркие пятна — галактики. Масса же В ОСНОВНОМ сосредоточена в темной материи, распределенной по скоплению более равномерно (это распределение условно показано голубым цветом)

Рас­пре­де­ле­ние мас­сы в скоп­ле­нии галак­тик. Яркие пят­на — галак­ти­ки. Мас­са же В ОСНОВНОМ сосре­до­то­че­на в тем­ной мате­рии, рас­пре­де­лен­ной по скоп­ле­нию более рав­но­мер­но (это рас­пре­де­ле­ние услов­но пока­за­но голу­бым цве­том).
J.-P. Kneib (Observatoire Midi-Pyrenees, Caltech) et al., ESA, NASА

В эпо­ху излу­че­ния релик­то­вых фото­нов Все­лен­ная не была в точ­но­сти одно­род­ной. Имев­ши­е­ся тогда неод­но­род­но­сти были заро­ды­ша­ми струк­тур — пер­вых звезд, галак­тик, скоп­ле­ний галак­тик. В то вре­мя неод­но­род­но­сти плаз­мы пред­став­ля­ли собой зву­ко­вые вол­ны. Важ­но, что в ту эпо­ху во Все­лен­ной имел­ся харак­тер­ный мас­штаб рас­сто­я­ний. Зву­ко­вые вол­ны с боль­шой дли­ной и, соот­вет­ствен­но, боль­шим пери­о­дом, еще не успе­ли раз­вить­ся к эпо­хе излу­че­ния релик­то­вых фото­нов, а вол­ны с «пра­виль­ной» дли­ной как раз успе­ли попасть в фазу мак­си­маль­ной ампли­ту­ды. Эта «пра­виль­ная» дли­на вол­ны пред­став­ля­ет собой «стан­дарт­ную линей­ку» эпо­хи излу­че­ния релик­то­вых фото­нов; ее раз­мер надеж­но вычис­ля­ет­ся в тео­рии горя­че­го Боль­шо­го взры­ва и про­яв­ля­ет­ся на кар­те релик­то­во­го излу­че­ния1.

На рубе­же XX–XXI веков в экс­пе­ри­мен­тах BOOMERanG и MAXIMA впер­вые был изме­рен угол, под кото­рым вид­на обсуж­дав­ша­я­ся толь­ко что «стан­дарт­ная линей­ка». Ясно, что этот угол зави­сит от гео­мет­рии про­стран­ства: если сум­ма углов тре­уголь­ни­ка пре­вы­ша­ет 180°, то и этот угол боль­ше. В резуль­та­те было выяс­не­но, что наше трех­мер­ное про­стран­ство с хоро­шей сте­пе­нью точ­но­сти евкли­до­во. После­ду­ю­щие изме­ре­ния под­твер­ди­ли этот вывод. С точ­ки зре­ния рас­ши­ре­ния Все­лен­ной суще­ству­ю­щие резуль­та­ты озна­ча­ют, что кри­виз­на про­стран­ства вно­сит пре­не­бре­жи­мо малый вклад (менее 1%) в пара­метр Хаб­б­ла. Темп рас­ши­ре­ния Все­лен­ной сей­час на 70% обу­слов­лен имен­но тем­ной энер­ги­ей.

Больше не знают о ней ничего

Какие же свой­ства тем­ной энер­гии извест­ны на насто­я­щее вре­мя? Таких свойств немно­го, все­го три. Но то, что извест­но, может по спра­вед­ли­во­сти вызвать изум­ле­ние.

Пер­вое — это тот факт, что в отли­чие от «нор­маль­ной» мате­рии тем­ная энер­гия не ску­чи­ва­ет­ся, не соби­ра­ет­ся в объ­ек­ты типа галак­тик или их скоп­ле­ний — она «раз­ли­та» по Все­лен­ной рав­но­мер­но. Это утвер­жде­ние, как и любое, осно­ван­ное на наблю­де­ни­ях или экс­пе­ри­мен­тах, спра­вед­ли­во с опре­де­лен­ной точ­но­стью. Одна­ко из наблю­де­ний сле­ду­ет, что откло­не­ния от одно­род­но­сти, если они и есть, долж­ны быть весь­ма малы по вели­чине.

О вто­ром свой­стве мы уже гово­ри­ли: тем­ная энер­гия застав­ля­ет Все­лен­ную рас­ши­рять­ся с уско­ре­ни­ем. Этим тем­ная энер­гия тоже рази­тель­но отли­ча­ет­ся от нор­маль­ной мате­рии, кото­рая тор­мо­зит рас­ши­ре­ние. Два опи­сан­ных свой­ства сви­де­тель­ству­ют о том, что тем­ная энер­гия в опре­де­лен­ном смыс­ле испы­ты­ва­ет анти­гра­ви­та­цию, для нее име­ет­ся гра­ви­та­ци­он­ное оттал­ки­ва­ние вме­сто гра­ви­та­ци­он­но­го при­тя­же­ния. Обла­сти с повы­шен­ной плот­но­стью нор­маль­ной мате­рии за счет гра­ви­та­ци­он­но­го при­тя­же­ния соби­ра­ют веще­ство из окру­жа­ю­ще­го про­стран­ства, сами эти обла­сти сжи­ма­ют­ся и обра­зу­ют плот­ные сгуст­ки. Для анти­гра­ви­ти­ру­ю­щей суб­стан­ции всё наобо­рот: обла­сти с повы­шен­ной плот­но­стью (если они есть) рас­тя­ги­ва­ют­ся из-за гра­ви­та­ци­он­но­го оттал­ки­ва­ния, неод­но­род­но­сти раз­гла­жи­ва­ют­ся и ника­ких сгуст­ков не обра­зу­ет­ся.

Тре­тье свой­ство тем­ной энер­гии состо­ит в том, что ее плот­ность не зави­сит от вре­ме­ни. Тоже уди­ви­тель­но: Все­лен­ная рас­ши­ря­ет­ся, объ­ем рас­тет, а плот­ность энер­гии оста­ет­ся посто­ян­ной. Кажет­ся, что здесь есть про­ти­во­ре­чие с зако­ном сохра­не­ния энер­гии. За послед­ние 8 млрд лет Все­лен­ная рас­ши­ри­лась вдвое. Область про­стран­ства, кото­рая тогда име­ла, ска­жем, раз­мер 1 м, сего­дня име­ет раз­мер 2 м, ее объ­ем уве­ли­чил­ся в 8 раз, во столь­ко же раз уве­ли­чи­лась энер­гия в этом объ­е­ме. Несо­хра­не­ние энер­гии нали­цо.

На самом деле рост энер­гии при рас­ши­ре­нии Все­лен­ной не про­ти­во­ре­чит зако­нам физи­ки. Тем­ная энер­гия устро­е­на так, что рас­ши­ря­ю­ще­е­ся про­стран­ство совер­ша­ет над ней рабо­ту, что и при­во­дит к уве­ли­че­нию энер­гии этой суб­стан­ции в рас­ши­ря­ю­щем­ся объ­е­ме про­стран­ства. Прав­да, рас­ши­ре­ние про­стран­ства само обу­слов­ле­но тем­ной энер­ги­ей, так что ситу­а­ция напо­ми­на­ет баро­на Мюнх­гау­зе­на, вытас­ки­ва­ю­ще­го себя за воло­сы из боло­та. И тем не менее про­ти­во­ре­чия нет: в кос­мо­ло­ги­че­ском кон­тек­сте невоз­мож­но вве­сти поня­тие пол­ной энер­гии, вклю­ча­ю­щей в себя энер­гию само­го гра­ви­та­ци­он­но­го поля. Так что и зако­на сохра­не­ния энер­гии, запре­ща­ю­ще­го рост или убы­ва­ние энер­гии какой-нибудь фор­мы мате­рии, тоже нет.

Утвер­жде­ние о посто­ян­стве плот­но­сти тем­ной энер­гии тоже осно­ва­но на аст­ро­но­ми­че­ских наблю­де­ни­ях, а пото­му тоже спра­вед­ли­во с опре­де­лен­ной точ­но­стью. Что­бы оха­рак­те­ри­зо­вать эту точ­ность, ука­жем, что за послед­ние 8 млрд лет плот­ность тем­ной энер­гии изме­ни­лась не более чем в 1,1 раза. Это мы сего­дня можем ска­зать с уве­рен­но­стью.

Отме­тим, что вто­рое и тре­тье свой­ство тем­ной энер­гии — спо­соб­ность при­во­дить к уско­рен­но­му рас­ши­ре­нию Все­лен­ной и ее посто­ян­ство во вре­ме­ни (или, более общо, очень мед­лен­ная зави­си­мость от вре­ме­ни) — на самом деле тес­но свя­за­ны меж­ду собой. Такая связь сле­ду­ет из урав­не­ний общей тео­рии отно­си­тель­но­сти. В рам­ках этой тео­рии уско­рен­ное рас­ши­ре­ние Все­лен­ной про­ис­хо­дит имен­но тогда, когда плот­ность энер­гии в ней или совсем не меня­ет­ся, или меня­ет­ся весь­ма мед­лен­но. Таким обра­зом, анти­гра­ви­та­ция тем­ной энер­гии и ее слож­ные отно­ше­ния с зако­ном сохра­не­ния энер­гии — две сто­ро­ны одной меда­ли.

Этим надеж­ные све­де­ния о тем­ной энер­гии по суще­ству и исчер­пы­ва­ют­ся. Даль­ше начи­на­ет­ся область гипо­тез. Преж­де, чем гово­рить о них, обсу­дим вкрат­це один общий вопрос.

Почему сейчас?

Если в совре­мен­ной Все­лен­ной тем­ная энер­гия дает наи­боль­ший вклад в пол­ную плот­ность энер­гии, то в про­шлом это было дале­ко не так. Ска­жем, 8 млрд лет назад нор­маль­ная мате­рия была в 8 раз более плот­ной, а плот­ность тем­ной энер­гии была такой же (или почти такой же), как сей­час. Отсю­да неслож­но заклю­чить, что тогда соот­но­ше­ние меж­ду энер­ги­ей покоя нор­маль­ной мате­рии и тем­ной энер­ги­ей было в поль­зу пер­вой: тем­ная энер­гия состав­ля­ла око­ло 13%, а не 70%, как сего­дня. Из-за того, что в то вре­мя глав­ную роль игра­ла нор­маль­ная мате­рия, рас­ши­ре­ние Все­лен­ной про­ис­хо­ди­ло с замед­ле­ни­ем. Еще рань­ше вли­я­ние тем­ной энер­гии на рас­ши­ре­ние было совсем сла­бым.

Итак, вли­я­ние тем­ной энер­гии и вызван­ное им уско­ре­ние рас­ши­ре­ния Все­лен­ной — явле­ния по кос­мо­ло­ги­че­ским мер­кам совсем недав­ние: уско­ре­ние нача­лось «все­го» 6,5 млрд лет назад. С дру­гой сто­ро­ны, посколь­ку плот­ность нор­маль­ной мате­рии убы­ва­ет со вре­ме­нем, а плот­ность тем­ной энер­гии -нет, тем­ная энер­гия вско­ре (опять-таки по кос­мо­ло­ги­че­ским мер­кам) будет пол­но­стью доми­ни­ро­вать. Зна­чит, совре­мен­ный этап кос­мо­ло­ги­че­ской эво­лю­ции — это пере­ход­ный пери­од, когда тем­ная энер­гия уже игра­ет замет­ную роль, но рас­ши­ре­ние Все­лен­ной опре­де­ля­ет­ся не толь­ко ей, но и нор­маль­ной мате­ри­ей. Явля­ет­ся ли эта выде­лен­ность наше­го вре­ме­ни слу­чай­ным сов­па­де­ни­ем или за ней сто­ит какое-то глу­бо­кое свой­ство нашей Все­лен­ной? Этот вопрос — «поче­му сей­час?» — оста­ет­ся пока откры­тым.

Кандидаты

Если бы не было гра­ви­та­ции, абсо­лют­ное зна­че­ние энер­гии не име­ло бы физи­че­ско­го смыс­ла. Во всех тео­ри­ях, опи­сы­ва­ю­щих при­ро­ду, за исклю­че­ни­ем тео­рии гра­ви­та­ци­он­ных вза­и­мо­дей­ствий, смысл име­ет лишь раз­ность энер­гий тех или иных состо­я­ний. Так, гово­ря об энер­гии свя­зи ато­ма водо­ро­да, мы име­ем в виду раз­ность двух вели­чин: сум­мар­ной энер­гии покоя сво­бод­ных про­то­на и элек­тро­на, с одной сто­ро­ны, и энер­гии покоя ато­ма — с дру­гой. Имен­но эта раз­ность энер­гий выде­ля­ет­ся (пере­да­ет­ся рож­ден­но­му фото­ну), когда элек­трон и про­тон соеди­ня­ют­ся в атом. Если бы не гра­ви­та­ци­он­ное вза­и­мо­дей­ствие, гово­рить об энер­гии ваку­у­ма было бы бес­смыс­лен­но, ее про­сто не с чем было бы срав­ни­вать.

Дело в том, что энер­гия ваку­у­ма, как и любая дру­гая энер­гия, «весит», гра­ви­ти­ру­ет. Ваку­ум — это состо­я­ние с наи­низ­шей энер­ги­ей (поэто­му, кста­ти, энер­гию от него отобрать нель­зя), одна­ко эта энер­гия совер­шен­но не обя­за­на быть рав­ной нулю; с тео­ре­ти­че­ской точ­ки зре­ния она может быть как поло­жи­тель­ной, так и отри­ца­тель­ной. Мож­но ли ее вычис­лить «из пер­вых прин­ци­пов» — боль­шой вопрос. Но в любом слу­чае энер­гия ваку­у­ма, если она поло­жи­тель­на, име­ет как раз те свой­ства, кото­ры­ми долж­на обла­дать тем­ная энер­гия: одно­род­ность в про­стран­стве и посто­ян­ство во вре­ме­ни.

Как мы гово­ри­ли выше, в общей тео­рии отно­си­тель­но­сти послед­нее свой­ство авто­ма­ти­че­ски озна­ча­ет, что энер­гия ваку­у­ма при­во­дит к уско­рен­но­му рас­ши­ре­нию Все­лен­ной.

Под­черк­нем, что одно­род­ность в про­стран­стве и посто­ян­ство во вре­ме­ни — это точ­ные, а не при­бли­жен­ные свой­ства ваку­у­ма. Плот­ность энер­гии ваку­у­ма — это миро­вая кон­стан­та (по край­ней мере, в той части Все­лен­ной, кото­рую мы наблю­да­ем). Надо ска­зать, что эту кон­стан­ту — кос­мо­ло­ги­че­скую посто­ян­ную, Λ-член — вво­дил в свои урав­не­ния еще Эйн­штейн. Он, прав­да, не отож­деств­лял ее с энер­ги­ей ваку­у­ма, но это — вопрос тер­ми­но­ло­гии, по край­ней мере, при совре­мен­ном пони­ма­нии суще­ства дела. Поз­же Эйн­штейн от сво­ей идеи отка­зал­ся — воз­мож­но, напрас­но.

Поче­му же пред­став­ле­ние о тем­ной энер­гии как энер­гии ваку­у­ма не удо­вле­тво­ря­ет мно­гих физи­ков? В первую оче­редь это свя­за­но с несу­раз­но малым зна­че­ни­ем плот­но­сти энер­гии ваку­у­ма, кото­рое необ­хо­ди­мо для согла­сия тео­рии и наблю­де­ний.

В ваку­у­ме всё вре­мя рож­да­ют­ся и уми­ра­ют вир­ту­аль­ные части­цы, в нем име­ют­ся кон­ден­са­ты полей — ваку­ум похож ско­рее на слож­ную сре­ду, чем на абсо­лют­ную пусто­ту. Это не про­сто домыс­лы: осо­бен­но­сти ваку­у­ма нахо­дят свое про­яв­ле­ние в свой­ствах эле­мен­тар­ных частиц и их вза­и­мо­дей­ствий и в конеч­ном ито­ге опре­де­ля­ют­ся, хотя и кос­вен­но, из мно­го­чис­лен­ных экс­пе­ри­мен­тов. Энер­гия ваку­у­ма, в прин­ци­пе, долж­на была бы «знать» о том, как он устро­ен, како­ва его струк­ту­ра и како­вы зна­че­ния харак­те­ри­зу­ю­щих его пара­мет­ров (напри­мер, кон­ден­са­тов полей).

Теперь пред­ста­вим себе анге­ла-тео­ре­ти­ка, кото­рый изу­чил физи­ку эле­мен­тар­ных частиц, но ниче­го не слы­шал о нашей Все­лен­ной. Попро­сим это­го тео­ре­ти­ка пред­ска­зать плот­ность энер­гии ваку­у­ма. Исхо­дя из мас­шта­бов энер­гий, харак­тер­ных для фун­да­мен­таль­ных вза­и­мо­дей­ствий, и соот­вет­ству­ю­щих мас­шта­бов длин, он сде­ла­ет свою оцен­ку — и оши­бет­ся в нево­об­ра­зи­мое чис­ло раз — на десят­ки поряд­ков вели­чи­ны. Наш тео­ре­тик пред­ска­зал бы такую боль­шую энер­гию ваку­у­ма и такой вызван­ный ей темп рас­ши­ре­ния Все­лен­ной, что дома на сосед­ней ули­це долж­ны были бы раз­ле­тать­ся от нас со ско­ро­стя­ми, близ­ки­ми к ско­ро­сти све­та!

Про­бле­ма энер­гии ваку­у­ма ста­ви­ла в тупик физи­ков-тео­ре­ти­ков задол­го до откры­тия тем­ной энер­гии. Так, в 1920–1930-х годах эта про­бле­ма вол­но­ва­ла Вольф­ган­га Пау­ли, кото­рый в 1933 году писал2: «Эта энер­гия [ваку­у­ма; тогда исполь­зо­ва­ли тер­мин „энер­гия нуле­вой точ­ки“, Nullpunktsenergie] долж­на быть не наблю­да­е­мой в прин­ци­пе, посколь­ку она не излу­ча­ет­ся, не погло­ща­ет­ся, не рас­се­и­ва­ет­ся… и посколь­ку, как оче­вид­но из опы­та, она не созда­ет гра­ви­та­ци­он­но­го поля». Поче­му так про­ис­хо­дит? Одна из воз­мож­но­стей состо­ит в том, что энер­гия пусто­го про­стран­ства каким-то обра­зом всё же изме­ня­ет­ся со вре­ме­нем и в кон­це кон­цов ста­но­вит­ся близ­кой к нулю. Кон­крет­ные тео­ре­ти­че­ские моде­ли, иллю­стри­ру­ю­щие эту воз­мож­ность, постро­ить чрез­вы­чай­но труд­но, но мож­но; еще труд­нее впи­сать их в кос­мо­ло­ги­че­ский кон­текст.

Если тем­ная энер­гия — это энер­гия ваку­у­ма, то попы­тать­ся понять, поче­му она име­ет столь малую вели­чи­ну, мож­но, сле­дуя совсем дру­гой логи­ке. Пред­ста­вим себе, что Все­лен­ная чрез­вы­чай­но вели­ка, что она во мно­го раз боль­ше, чем наблю­да­е­мая нами часть. Допу­стим далее, что в раз­ных весь­ма обшир­ных частях Все­лен­ной могут реа­ли­зо­вы­вать­ся самые раз­ные ваку­ум­ные состо­я­ния с самой раз­ной плот­но­стью энер­гии. Такая воз­мож­ность, к сло­ву, тео­ре­ти­че­ски не исклю­че­на; более того, имен­но так, судя по все­му, обсто­ит дело в тео­рии супер­струн, осо­бен­но если Все­лен­ная про­хо­ди­ла инфля­ци­он­ную ста­дию. Обла­сти Все­лен­ной, где плот­ность энер­гии ваку­у­ма слиш­ком вели­ка по абсо­лют­ной вели­чине, выгля­дят совер­шен­но непо­хо­же на нашу область: там, где энер­гия ваку­у­ма вели­ка и поло­жи­тель­на, про­стран­ство рас­ши­ря­ет­ся настоль­ко быст­ро, что звез­ды и галак­ти­ки про­сто не успе­ва­ют обра­зо­вать­ся; в обла­стях с боль­шой отри­ца­тель­ной энер­ги­ей ваку­у­ма рас­ши­ре­ние про­стран­ства быст­ро сме­ня­ет­ся сжа­ти­ем, и эти обла­сти кол-лап­си­ру­ют задол­го до обра­зо­ва­ния звезд. В обо­их слу­ча­ях кос­мо­ло­ги­че­ская эво­лю­ция несов­ме­сти­ма с суще­ство­ва­ни­ем наблю­да­те­лей, подоб­ных нам. И, наобо­рот, мы мог­ли появить­ся толь­ко там, где плот­ность энер­гии ваку­у­ма очень близ­ка к нулю, — мы там и появи­лись.

Такой, как гово­рят, антроп­ный взгляд на про­бле­му энер­гии ваку­у­ма выска­зы­вал­ся более 20 лет назад в рабо­тах Андрея Лин­де и Сти­ве­на Вайн­бер­га. Сей­час он попу­ля­рен сре­ди замет­ной части физи­ков-тео­ре­ти­ков. Дру­гая часть вос­при­ни­ма­ет его как спо­соб уйти от про­бле­мы. Наи­бо­лее взве­шен­ный под­ход, навер­ное, состо­ит в том, что­бы не исклю­чать антроп­но­го объ­яс­не­ния как воз­мож­но­го конеч­но­го отве­та, но попы­тать­ся всё же най­ти аль­тер­на­тив­ное реше­ние про­блем энер­гии ваку­у­ма и тем­ной энер­гии.

Аль­тер­на­ти­вой ваку­у­му как носи­те­лю тем­ной энер­гии может слу­жить какое-то новое поле, «раз­ли­тое» во Все­лен­ной. В этом вари­ан­те энер­гия ново­го поля и явля­ет­ся тем­ной энер­ги­ей. Новым это поле долж­но быть пото­му, что при­сут­ствие всю­ду во Все­лен­ной извест­ных полей (напри­мер, элек­тро­маг­нит­но­го) слиш­ком силь­но вли­я­ло бы на пове­де­ние веще­ства и при­во­ди­ло бы к эффек­там, кото­рые дав­но были бы обна­ру­же­ны. Кро­ме того, извест­ные поля тако­вы, что их энер­гия не обла­да­ет пере­чис­лен­ны­ми выше свой­ства­ми тем­ной энер­гии.

Гипо­те­ти­че­ское новое поле долж­но харак­те­ри­зо­вать­ся энер­ге­ти­че­ским мас­шта­бом поряд­ка 0,002 эВ. Хотя это очень малый мас­штаб с точ­ки зре­ния извест­ных вза­и­мо­дей­ствий, он не выгля­дит совер­шен­но неправ­до­по­доб­ным. Дей­стви­тель­но, мы уже зна­ем, что мас­шта­бы раз­ных вза­и­мо­дей­ствий силь­но раз­ли­ча­ют­ся меж­ду собой. Так, упо­ми­нав­ший­ся мас­штаб силь­ных вза­и­мо­дей­ствий (200 МэВ) в 1019 раз мень­ше мас­шта­ба гра­ви­та­ци­он­ных сил. Такое гигант­ское раз­ли­чие, конеч­но, само по себе тре­бу­ет объ­яс­не­ния, но это отдель­ный вопрос. В любом слу­чае суще­ство­ва­ние в при­ро­де раз­ных энер­ге­ти­че­ских мас­шта­бов — это факт, и вве­де­ние ново­го мало­го мас­шта­ба непре­одо­ли­мым пре­пят­стви­ем не выгля­дит.

Новое поле, вооб­ще гово­ря, изме­ня­ет­ся в про­цес­се эво­лю­ции Все­лен­ной. Изме­ня­ет­ся и его плот­ность энер­гии. Что­бы это изме­не­ние было не слиш­ком быст­рым, кван­ты ново­го поля — новые части­цы — долж­ны иметь чрез­вы­чай­но малую мас­су; гово­рят, что это поле долж­но быть лег­ким.

Нако­нец, новое поле — это новая сила (так же, как гра­ви­та­ци­он­ное поле соот­вет­ству­ет гра­ви­та­ци­он­ным, а элек­тро­маг­нит­ное — элек­три­че­ским и маг­нит­ным силам). Лег­кое поле с чрез­вы­чай­но малой мас­сой — сила с боль­шим ради­у­сом дей­ствия, подоб­ная гра­ви­та­ции. Что­бы не было про­ти­во­ре­чия с экс­пе­ри­мен­та­ми по про­вер­ке общей тео­рии отно­си­тель­но­сти, вза­и­мо­дей­ствие это­го поля с обыч­ным веще­ством долж­но быть очень сла­бым, сла­бее гра­ви­та­ци­он­но­го.

Все эти свой­ства не выгля­дят для тео­ре­ти­ка при­вле­ка­тель­ны­ми, но с ними мож­но сми­рить­ся. Важ­но, что гипо­те­за о новом поле хотя бы в прин­ци­пе допус­ка­ет экс­пе­ри­мен­таль­ную про­вер­ку — с помо­щью наблю­де­ний мож­но выявить изме­не­ние плот­но­сти энер­гии поля со вре­ме­нем. Это одно­знач­но отме­тет гипо­те­зу о ваку­ум­ной при­ро­де тем­ной энер­гии и, наобо­рот, послу­жит ука­за­ни­ем на суще­ство­ва­ние во Все­лен­ной ново­го лег­ко­го поля. К тому же в пер­спек­ти­ве мож­но наде­ять­ся обна­ру­жить неод­но­род­ность рас­пре­де­ле­ния тем­ной энер­гии в про­стран­стве. Это ста­ло бы окон­ча­тель­ным дока­за­тель­ством того, что тем­ная энер­гия — энер­гия ново­го поля, а не что-нибудь еще.

С дру­гой сто­ро­ны, сего­дня не вид­но спо­со­бов заре­ги­стри­ро­вать новое лег­кое поле в лабо­ра­тор­ных экс­пе­ри­мен­тах, на уско­ри­те­лях и т. д. При­чи­на — чрез­вы­чай­но сла­бое вза­и­мо­дей­ствие это­го поля с веще­ством. Впро­чем, мы еще слиш­ком мало зна­ем, и, как гово­рит­ся, нико­гда не гово­ри «нико­гда».

Физи­ки обсуж­да­ют раз­ные типы гипо­те­ти­че­ских лег­ких полей, энер­гия кото­рых мог­ла бы высту­пать в каче­стве тем­ной энер­гии. В наи­бо­лее про­стом с тео­ре­ти­че­ской точ­ки зре­ния вари­ан­те плот­ность энер­гии ново­го поля убы­ва­ет со вре­ме­нем. Для поля тако­го типа упо­треб­ля­ют тер­мин «квинт­эс­сен­ция». Не исклю­че­на, одна­ко, и обрат­ная воз­мож­ность, когда плот­ность энер­гии рас­тет со вре­ме­нем; поле тако­го типа назы­ва­ют «фан­то­мом». Фан­том был бы весь­ма экзо­ти­че­ским полем; ниче­го подоб­но­го до сих пор в при­ро­де не встре­ча­лось. Раз­ли­чие меж­ду квинт­эс­сен­ци­ей и фан­то­мом, как мы обсу­дим ниже, важ­но с точ­ки зре­ния уда­лен­но­го буду­ще­го Все­лен­ной.

Нако­нец, еще одно воз­мож­ное объ­яс­не­ние тем­ной энер­гии состо­ит в том, что ника­кой тем­ной энер­гии на самом деле нет. Если общая тео­рия отно­си­тель­но­сти непри­ме­ни­ма на совре­мен­ных кос­мо­ло­ги­че­ских мас­шта­бах длин и вре­мен, то и в тем­ной энер­гии нет необ­хо­ди­мо­сти.

Разу­ме­ет­ся, при таком взгля­де на тем­ную энер­гию нель­зя не учи­ты­вать тот факт, что общая тео­рия отно­си­тель­но­сти хоро­шо про­ве­ре­на на мень­ших мас­шта­бах рас­сто­я­ний. Поэто­му нуж­но создать новую тео­рию гра­ви­та­ции, кото­рая пере­хо­ди­ла бы в общую тео­рию отно­си­тель­но­сти на этих рас­сто­я­ни­ях, но ина­че опи­сы­ва­ла бы эво­лю­цию Все­лен­ной на срав­ни­тель­но позд­них, близ­ких к нашей ста­ди­ях. Это труд­ная зада­ча, осо­бен­но если учесть тре­бо­ва­ние само­со­гла­со­ван­но­сти, внут­рен­ней непро­ти­во­ре­чи­во­сти тео­рии. Тем не менее такие попыт­ки дела­ют­ся, и неко­то­рые из них выгля­дят доволь­но пер­спек­тив­ны­ми.

Одна из воз­мож­но­стей состо­ит в том, что­бы раз­ре­шить нью­то­нов­ской посто­ян­ной все­мир­но­го тяго­те­ния менять­ся в про­стран­стве и во вре­ме­ни, под­чи­ня­ясь опре­де­лен­ным урав­не­ни­ям. К сожа­ле­нию, наи­бо­лее кра­си­вые вер­сии тео­рии, реа­ли­зу­ю­щие эту воз­мож­ность, отверг­ну­ты экс­пе­ри­мен­та­ми по про­вер­ке общей тео­рии отно­си­тель­но­сти. Если же за кра­со­той не гнать­ся, то моде­ли, объ­яс­ня­ю­щие уско­рен­ное рас­ши­ре­ние Все­лен­ной и согла­су­ю­щи­е­ся со всем, что извест­но про гра­ви­та­цию, постро­ить на этом пути мож­но. Такие моде­ли, как пра­ви­ло, пред­ска­зы­ва­ют откло­не­ния от общей тео­рии отно­си­тель­но­сти, кото­рые хотя и малы, но в пер­спек­ти­ве экс­пе­ри­мен­таль­но обна­ру­жи­мы.

Отме­тим еще идею о том, что наше про­стран­ство может иметь боль­ше трех изме­ре­ний. При этом допол­ни­тель­ные изме­ре­ния на обыч­ных рас­сто­я­ни­ях ничем себя не про­яв­ля­ют, а на кос­мо­ло­ги­че­ских рас­сто­я­ни­ях в мил­ли­ар­ды све­то­вых лет сило­вые линии гра­ви­та­ци­он­но­го поля могут «рас­пол­зать­ся» в допол­ни­тель­ные изме­ре­ния, отче­го гра­ви­та­ция не будет боль­ше опи­сы­вать­ся обыч­ным зако­ном Нью­то­на. Вполне удо­вле­тво­ри­тель­ной тео­рии, объ­яс­ня­ю­щей таким обра­зом уско­рен­ное рас­ши­ре­ние Все­лен­ной, до сих пор не постро­е­но; в пред­ло­жен­ных к насто­я­ще­му вре­ме­ни моде­лях эта идея реа­ли­зо­ва­на лишь отча­сти. Заме­ча­тель­но, тем не менее, что эти моде­ли при­во­дят к сво­им пред­ска­за­ни­ям для экс­пе­ри­мен­та. Сре­ди них — воз­мож­ность изме­не­ния гра­ви­та­ци­он­но­го зако­на Нью­то­на на малых рас­сто­я­ни­ях; малые, но обна­ру­жи­мые поправ­ки к общей тео­рии отно­си­тель­но­сти в Сол­неч­ной систе­ме и т. д.

Итак, откры­тые недав­но осо­бен­но­сти рас­ши­ре­ния Все­лен­ной поста­ви­ли новый вопрос: вызва­ны ли они энер­ги­ей ваку­у­ма, энер­ги­ей ново­го лег­ко­го поля или новой гра­ви­та­ци­ей на сверх­боль­ших рас­сто­я­ни­ях? Тео­ре­ти­че­ское изу­че­ние этих воз­мож­но­стей в самом раз­га­ре, а ответ, как обыч­но в физи­ке, в конеч­ном ито­ге долж­ны дать новые экс­пе­ри­мен­ты.

Темная энергия и будущее Вселенной

С откры­ти­ем тем­ной энер­гии силь­но изме­ни­лись пред­став­ле­ния о том, каким может быть отда­лен­ное буду­щее нашей Все­лен­ной. До это­го откры­тия вопрос о буду­щем одно­знач­но свя­зы­вал­ся с вопро­сом о кри­визне трех­мер­но­го про­стран­ства. Если бы, как мно­гие рань­ше счи­та­ли, кри­виз­на про­стран­ства на 70% опре­де­ля­ла совре­мен­ный темп рас­ши­ре­ния Все­лен­ной, а тем­ная энер­гия отсут­ство­ва­ла, то Все­лен­ная рас­ши­ря­лась бы неогра­ни­чен­но, посте­пен­но замед­ля­ясь. Теперь же понят­но, что буду­щее опре­де­ля­ет­ся свой­ства­ми тем­ной энер­гии.

Посколь­ку мы эти свой­ства зна­ем сей­час пло­хо, пред­ска­зать буду­щее мы пока не можем. Мож­но толь­ко рас­смот­реть раз­ные вари­ан­ты. Про то, что про­ис­хо­дит в тео­ри­ях с новой гра­ви­та­ци­ей, ска­зать труд­но, но дру­гие сце­на­рии есть воз­мож­ность обсу­дить уже сей­час.

Если тем­ная энер­гия посто­ян­на во вре­ме­ни, как в слу­чае энер­гии ваку­у­ма, то Все­лен­ная будет все­гда испы­ты­вать уско­рен­ное рас­ши­ре­ние. Боль­шин­ство галак­тик в кон­це кон­цов уда­лит­ся от нашей на гро­мад­ное рас­сто­я­ние, и наша Галак­ти­ка вме­сте с немно­ги­ми сосе­дя­ми ока­жет­ся ост­ров­ком в пусто­те. Если тем­ная энер­гия — квинт­эс­сен­ция, то в дале­ком буду­щем уско­рен­ное рас­ши­ре­ние может пре­кра­тить­ся и даже сме­нить­ся сжа­ти­ем. В послед­нем слу­чае Все­лен­ная вер­нет­ся в состо­я­ние с горя­чей и плот­ной мате­ри­ей, про­изой­дет «Боль­шой взрыв наобо­рот», назад во вре­ме­ни.

Еще более дра­ма­ти­че­ская судь­ба ожи­да­ет Все­лен­ную, если тем­ная энер­гия — фан­том, при­чем такой, что его плот­ность энер­гии воз­рас­та­ет неогра­ни­чен­но. Рас­ши­ре­ние Все­лен­ной будет всё более и более быст­рым, оно настоль­ко уско­рит­ся, что галак­ти­ки будут вырва­ны из скоп­ле­ний, звез­ды из галак­тик, пла­не­ты из Сол­неч­ной систе­мы. Дело дой­дет до того, что элек­тро­ны ото­рвут­ся от ато­мов, а атом­ные ядра раз­де­лят­ся на про­то­ны и ней­тро­ны. Про­изой­дет, как гово­рят, Боль­шой раз­рыв.

Такой сце­на­рий, одна­ко, пред­став­ля­ет­ся не очень веро­ят­ным. Ско­рее все­го, плот­ность энер­гии фан­то­ма будет оста­вать­ся огра­ни­чен­ной. Но и тогда Все­лен­ную может ожи­дать необыч­ное буду­щее. Дело в том, что во мно­гих тео­ри­ях фан­том­ное пове­де­ние — рост плот­но­сти энер­гии со вре­ме­нем — сопро­вож­да­ет­ся неустой­чи­во­стя­ми фан­том­но­го поля. В таком слу­чае фан­том­ное поле во Все­лен­ной будет ста­но­вить­ся силь­но неод­но­род­ным, плот­ность его энер­гии в раз­ных частях Все­лен­ной будет раз­ной, какие-то части будут быст­ро рас­ши­рять­ся, а какие-то, воз­мож­но, испы­та­ют кол­лапс. Судь­ба нашей Галак­ти­ки будет зави­сеть от того, в какую область она попа­дет.

Всё это, впро­чем, отно­сит­ся к буду­ще­му, отда­лен­но­му даже по кос­мо­ло­ги­че­ским мер­кам. В бли­жай­шие 20 млрд лет Все­лен­ная будет оста­вать­ся почти такой же, как сей­час. У нас есть вре­мя для того, что­бы разо­брать­ся в свой­ствах тем­ной энер­гии и тем самым более опре­де­лен­но пред­ска­зать буду­щее — а может быть, и повли­ять на него.

Вале­рий Руба­ков,
ака­де­мик РАН, докт. физ.-мат. наук, гл. науч. сотр. отде­ла
тео­ре­ти­че­ской физи­ки Инсти­ту­та ядер­ных иссле­до­ва­ний РАН

1 Cм. Руба­ков В., Штерн Б. Мас­штаб­ная линей­ка Все­лен­ной /​/​ ТрВ-Нау­ка № 83 от 19 июля 2011 года.

2 См. по это­му пово­ду Enz С. Р. Pauli hat gesagt — Eine Biografe des Nobelpreistragers Wolfgang Pauli, 1900–1958, Verlag Neue Ziircher Zeitung, 2005, а так­же vipac.desy.de (history).

Если вы нашли ошиб­ку, пожа­луй­ста, выде­ли­те фраг­мент тек­ста и нажми­те Ctrl+Enter.

Связанные статьи

Оценить: 
Звёзд: 1Звёзд: 2Звёзд: 3Звёзд: 4Звёзд: 5 (7 оценок, среднее: 4,43 из 5)
Загрузка...
 
 

Метки: , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,

 

26 комментариев

  • Пал палыч:

    «Темп рас­ши­ре­ния Все­лен­ной сей­час на 70% обу­слов­лен имен­но тем­ной мате­ри­ей.»
    Не опе­чат­ка?

  • Alex:

    «Темп рас­ши­ре­ния Все­лен­ной сей­час на 70% обу­слов­лен имен­но тем­ной мате­ри­ей.» – опе­чат­ка? «тем­ной энер­ги­ей».

    «Зна­чит, совре­мен­ный этап кос­мо­ло­ги­че­ской эво­лю­ции — это пере­ход­ный пери­од, когда тем­ная энер­гия уже игра­ет замет­ную роль, но рас­ши­ре­ние Все­лен­ной опре­де­ля­ет­ся не толь­ко ей, но и нор­маль­ной мате­ри­ей. Явля­ет­ся ли эта выде­лен­ность наше­го вре­ме­ни слу­чай­ным сов­па­де­ни­ем или за ней сто­ит какое-то глу­бо­кое свой­ство нашей Все­лен­ной?»

    Я не понял, где тут выде­лен­ность. По-мое­му, самый обык­но­вен­ный этап.

  • archimed:

    Поче­му же опе­чат­ка? Урав­не­ние Эйн­штей­на никто не отме­нял. Энер­гия в воз­ду­хе висеть не может. Зна­чит тем­ной энер­гии соот­вет­ству­ет тем­ная мате­рия. Эта та же самая или дру­гая?

    • Я конеч­но изви­ня­юсь, но урав­не­ние Эйн­штей­на – сла­бое место в тео­рии. Исто­ри­че­ски это ком­про­мисс меж­ду кова­ри­ант­но­стью урав­не­ния и необ­хо­ди­мо­стью вклю­чить энер­гию гра­ви­та­ци­он­но­го поля как источ­ник гра­ви­та­ци­он­но­го поля.

      Дилем­ма 1913 года.
      1. Если вклю­чить в пра­вую часть энер­гию (тен­зор энер­гии-импуль­са) гра­ви­та­ци­он­но­го поля, то урав­не­ние пере­ста­ет быть реша­е­мым урав­не­ни­ем.
      2. Если вклю­чить некий псев­до­тен­зор поля (напри­мер, исполь­зо­вав закон сохра­не­ния энер­гии) урав­не­ние ста­но­вит­ся неко­ва­ри­ант­ным.
      Не могу в точ­но­сти назвать моти­вы, но после изъ­я­тия из урав­не­ния энер­гии поля полу­чи­лось хоро­шо и, глав­ное, сов­па­де­ние с экс­пе­ри­мен­том, это глав­ное един­ствен­ный и очень силь­ный аргу­мент в поль­зу урав­не­ния Эйн­штей­на.

      Я не отка­зы­вал­ся от урав­не­ния Эйн­штей­на, очень серьез­ные посту­ла­ты в нем зало­же­ны. Это един­ствен­ный спо­соб вычис­лить тен­зор энер­гии-импуль­са-натя­же­ний из мет­ри­ки. Будь то мак­ро­ско­пи­че­ские тела или гра­ви­та­ци­он­ное поле.
      Ну а мет­ри­ку мож­но най­ти дру­ги­ми спо­со­ба­ми, не обя­за­тель­но с помо­щью урав­не­ния, хотя урав­не­ние я тоже нашел.

      • archimed:

        Я про урав­не­ние E=mc^2. Энер­гия гра­ви­та­ци­он­но­го поля име­ет источ­ни­ка­ми гра­ви­ру­ю­щие мас­сы, а у тем­ной энер­гии исто­ни­ков то нет. Ина­че она бы не была тем­ной.

        • Энер­гия гра­ви­та­ци­он­но­го поля явля­ет­ся таким же источ­ни­ком гра­ви­та­ци­он­но­го поля как и любая дру­гая. Нет ниче­го уди­ви­тель­но­го, что энер­гия пусто­го посто­ян­ства ока­за­лась нену­ле­вой. Я гово­рю ока­за­лась, пото­му, что уве­рен, с боль­шой долей веро­ят­но­сти это так. Про­сто дру­гих вари­ан­тов нет, пока нет…
          https://www.researchgate.net/publication/322645143_Kosmologia_odnorodnogo_pustogo_prostranstva

  • «Боль­ше не зна­ют о ней ниче­го
    Какие же свой­ства тем­ной энер­гии извест­ны на насто­я­щее вре­мя? Таких свойств немно­го, все­го три. Но то, что извест­но, может по спра­вед­ли­во­сти вызвать изум­ле­ние».

    Вале­рий Ана­то­лье­вич лука­вит, воз­мож­но. Совсем недав­но он дер­жал в руках ста­тью. Все­го две стра­нич­ки, если не счи­тать анно­та­цию и спи­сок лите­ра­ту­ры. Не гипо­те­за. Про­сто мет­ри­ка пусто­го про­стран­ства с одно­род­ным гра­ви­та­ци­он­ном полем. Даже немно­го про­ще, из сооб­ра­же­ний изо­троп­но­сти про­стран­ства про­стран­ствен­ные при­рав­не­ны нулю, оста­лось вре­мен­ная ком­по­нен­та. Она ока­за­лась функ­ци­ей с един­ствен­ной посто­ян­ной раз­мер­но­сти посто­ян­ной Хаб­б­ла.

    Я ниче­го кон­крет­но­го не замыш­лял, это про­сто зада­ча реше­ние кото­рой меня изу­ми­ло, и кото­рое и ныне изум­ля­ет – когда я под­ста­вил посто­ян­ную Хаб­б­ла. Что-то вро­де рас­ши­ря­ет­ся, и с уско­ре­ни­ем. Но плот­ность про­стран­ства посто­ян­на и в точ­но­сти рав­на ожи­да­е­мой кри­ти­че­ской плот­но­сти. Все как опи­сал Вале­рий Ана­то­лье­вич. Чем не тем­ная энер­гия? Одна­ко Вале­рий Ана­то­лье­вич заве­рил меня, что ста­тей в УФН доста­точ­но, а моя не выдер­жит кон­ку­рен­ции…
    https://www.researchgate.net/publication/322645143_Kosmologia_odnorodnogo_pustogo_prostranstva

    Воз­мож­но я ста­рый иди­от, но я верю, что когда-нибудь най­дет­ся доста­точ­но ква­ли­фи­ци­ро­ван­ный и чест­ный рецен­зент и, нако­нец про­чи­та­ет ста­тью.

    • Навер­ня­ка есть вопро­сы по пово­ду этой про­стей­шей мет­ри­ки. Сра­зу ска­жу, что отве­тов на все вопро­сы я не знаю.

      Суще­ству­ют про­бле­мы с пони­ма­ни­ем и при­ня­ти­ем необыч­ных резуль­та­тов. Труд­но ожи­дать, что люди, чья дея­тель­ность свя­зан­на с син­гу­ляр­но­стя­ми в общей тео­рии отно­си­тель­но­сти, лег­ко при­мут рабо­ту, кото­рая ста­вит под сомне­ние само суще­ство­ва­ние син­гу­ляр­но­стей. Это пред­опре­де­ля­ет, мяг­ко гово­ря, жест­кую оппо­зи­цию.

      Пустая Все­лен­ная с крас­ным сме­ще­ни­ем и плот­но­стью вполне при­год­на на роль фона для моде­лей ста­ци­о­нар­ной Все­лен­ной. Новая вер­сия общей тео­рии отно­си­тель­но­сти может слу­жить для для опи­са­ния более раз­но­об­раз­ных объ­ек­тов, наблю­да­е­мых вокруг.
      https://www.researchgate.net/publication/322406302_Initial_principles_of_the_general_theory_of_relativity_Gravitational_field_equation_New_solutions_in_Russian
      Про­бле­ма та же – отсут­ствие син­гу­ляр­но­стей.…

      • res:

        Посмот­ри­те пре­прин­ты Рой­зе­на из ФИА­На. Вбли­зи син­гу­ляр­но­сти рас­тет плот­ность и тем­пе­ра­ту­ра, вклю­ча­ют­ся силь­ные вза­и­мо­дей­ствия и, вро­де бы, часть про­блем сни­ма­ет­ся. Да и вооб­ще кар­ти­на ста­но­вит­ся физич­нее, посколь­ку рас­смот­ре­ние уже кван­то­вое.

        • Вы не поня­ли. Я не соби­рал­ся решать про­бле­мы с син­гу­ляр­но­стя­ми и энер­ги­ей поля. Про­бле­ма с урав­не­ни­ем гра­ви­та­ци­он­но­го поля. Урав­не­ние Эйн­штей­на все­го лишь ком­про­мисс.
          Если стро­го сле­до­вать эйн­штей­нов­ским посту­ла­там урав­не­ние Эйн­штей­на отлич­ная шту­ка, но не урав­не­ние гра­ви­та­ци­он­но­го поля.

          «Вбли­зи син­гу­ляр­но­сти рас­тет плот­ность и тем­пе­ра­ту­ра» плот­ность и тем­пе­ра­ту­ра чего? Энер­гии гра­ви­та­ци­он­но­го поля? Она отри­ца­тель­на, но локаль­ной энер­гии в тео­рии нет, ее при­шлось изъ­ять из тео­рии.

          Инте­рес­ный факт. Если взять нью­то­нов тео­рию тяго­те­ния, поде­лить энер­гию поля на квад­рат ско­ро­сти све­та и сосчи­тать поле с уче­том его «тяже­сти» полу­чим поле похо­жее на шварц­шиль­дов­ское. Даже с гори­зон­ти­ком. Это гово­рит толь­ко о том, что энер­ги­ей поля нель­зя пре­не­бре­гать.

          Про­бле­ма не в физи­ке, а в физи­ках не пред­став­ля­ю­щих как они будут жить без люби­мых син­гу­ляр­но­стей. Тут толь­ко вопрос поря­доч­но­сти.

        • «кар­ти­на ста­но­вит­ся физич­нее, посколь­ку рас­смот­ре­ние уже кван­то­вое» Я не думаю, что речь идет о «кван­то­вой гра­ви­та­ции». Нет пока такой нау­ки, толь­ко назва­ние. Стран­но, что тут полу­че­ны какие-то резуль­та­ты, скром­ные я думаю.
          Пока я про­дол­жаю удив­лять­ся сво­ей рабо­те и, конеч­но, сомне­вать­ся. Выгля­дит все отлич­но в пре­де­лах посту­ла­тов ста­рой доб­рой клас­си­че­ской ОТО. Жаль, что любо­вать­ся этим име­ют воз­мож­ность толь­ко люди не зани­ма­ю­щи­е­ся «кван­то­вой» гра­ви­та­ци­ей, но доста­точ­но гра­мот­ные, что бы понять. Даль­ше сте­на.

          • res:

            Дело не в кван­то­вой гра­ви­та­ции а в том, что нель­зя рас­смат­ри­вать толь­ко гра­ви­та­цию вбли­зи син­гу­ляр­но­сти. Там ведь сна­ча­ла ней­трон­ная звез­да. Ее плот­ность и (!) тем­пе­ра­ту­ра рас­тут. Воз­мож­ны фазо­вые пере­хо­ды по силь­но­му вза­и­мо­дей­ствию, они уже рас­смат­ри­ва­ют­ся кван­то­во, если вооб­ще их мож­но точ­но рас­смат­ри­вать. Коро­че, вбли­зи син­гу­ляр­но­сти одной гра­ви­та­ции, тем более клас­си­че­ской, уже мало для пол­ной кар­ти­ны. Ну это все дис­кус­си­он­но …

            • Син­гу­ляр­ность – мате­ма­ти­че­ская бес­смыс­ли­ца и исправ­лять ее физи­че­ски­ми моде­ля­ми стран­но.

              Зачем вооб­ще моде­ли и про­гно­зы. Зада­ча реша­е­ма стро­го. И даже реше­на. Тем­ная энер­гия – энер­гия пусто­го про­стран­ства, эйн­штей­нов­ско­го гра­ви­та­ци­он­но­го поля. Эта энер­гия посчи­та­на и она в точ­но­сти сов­па­да­ет с наблю­да­е­мой энер­ги­ей Все­лен­ной. При этом обна­ру­жен закон изме­не­ния крас­но­го сме­ще­ния уско­рен­ный по отно­ше­нию зако­ну Хаб­б­ла.
              https://www.researchgate.net/publication/322645143_Kosmologia_odnorodnogo_pustogo_prostranstva

              • res:

                А вы рабо­ты Гли­не­ра смот­ре­ли? Есть в УФН 172(2) 2002

                • Я вооб­ще счи­тал, что моя рабо­та явно не свя­за­но с кос­мо­ло­ги­ей. Где-то пол­го­да назад полу­чил резуль­тат, кото­рый каза­лось име­ет отно­ше­ние к кос­мо­ло­гии. К тому вре­ме­ни я отка­зал­ся от урав­не­ния Эйн­штей­на как от урав­не­ния поля, нашел ему не менее достой­ное при­ме­не­ние. И, если ранее, я отно­сил­ся к лямб­да чле­ну с недо­ве­ри­ем, теперь готов был счи­тать это вещью бес­по­лез­ной.

                  Одна­ко теперь, вычис­лив плот­ность энер­гии пусто­го про­стран­ства, обна­ру­жил, что она в точ­но­сти сов­па­ла с кри­ти­че­ской плот­но­стью Фрид­ма­на. Это заста­ви­ло меня с боль­шим ува­же­ни­ем отно­сит­ся к кос­мо­ло­ги­че­ским моде­лям. И я обя­за­тель­но гля­ну Гли­не­ра. Хотя, вы уди­ви­тесь, я пред­по­чи­таю рабо­ту, сто­я­щую на твер­дой поч­ве, т.е. свою. А это отни­ма­ет вре­мя. К сожа­ле­нию при­хо­дит­ся отвле­кать­ся на «про­дви­же­ние» рабо­ты. Вме­сто того, что бы про­дви­гать­ся впе­ред, при­хо­дит­ся воз­вра­щать­ся и пере­пи­сы­вать, и пере­де­лы­вать.

                  Разу­ме­ет­ся есть труд­но­сти с пони­ма­ни­ем у чита­те­ля, есте­ствен­но они были и у меня. Есть и инер­ция мыш­ле­ния, но глав­ное кон­фликт инте­ре­сов. Труд­но най­ти чело­ве­ка кото­рый так или ина­че не был свя­зан с син­гу­ляр­но­стя­ми… вер­нее такие люди есть, но их вес слиш­ком мал, что бы как-то повли­ять на ситу­а­цию.

                • Дей­стви­тель­но инте­рес­но… читаю.

                • «А вы рабо­ты Гли­не­ра смот­ре­ли? Есть в УФН 172 (2) 2002»

                  Ока­зы­ва­ет­ся видел и рань­ше. Хоро­шая рабо­та. Впе­чат­ля­ет, что аме­ри­кан­цы закле­ва­ли мужи­ка.

                  Я пошел дру­гим путем, про­сто испра­вил ОТО. И у меня гото­вый резуль­тат. Так что есть надеж­да.

                  • res:

                    Исправ­лять ОТО нескром­но )) Нуж­но сна­ча­ла почи­тать мате­ри­а­лы по ОТО. Начать с попу­ляр­ной книж­ки Гуре­ви­ча и Гли­не­ра, потом выучить 2-й том ЛЛ в части ОТО (бук­валь­но наизусть), посколь­ку это один из удач­ней­ших при­ме­ров ее изло­же­ния. Потом обзо­ры в УФН, в част­но­сти Чер­нин мно­го писал. Потом ори­ги­наль­ные рабо­ты. В общем все как все­гда в серьез­ном иссле­до­ва­нии. А то полу­чит­ся фри­кизм и аль­тизм ))

                    • Скром­ность, ско­рее, нуж­на моим рецен­зен­там…

                      Мой опыт сле­са­ря гово­рит, для того что­бы что-то испра­вить, надо най­ти ошиб­ку. Я не Логу­нов, оши­бок не ищу. Раз­ве что наты­ка­юсь ино­гда, в тех же лек­ци­ях Логу­но­ва, напри­мер. Прав­да исправ­лять не соби­ра­юсь. Я про­сто делаю свою рабо­ту, есть резуль­тат могу и опуб­ли­ко­вать. Могу и отло­жить. Вот недав­но послал ста­тью про­ле­жав­шую лет два­дцать… уже и чело­век умер, кото­ро­му я бла­го­да­рен и под­за­был что-то

                      Вы пра­вы, луч­ше ЛЛ-2 ниче­го нет, но и его недо­ста­точ­но. У меня четы­ре изда­ния. Есте­ствен­но ско­пи­лась и почти вся клас­си­ка. Несколь­ко лет я под­пи­сы­вать­ся на УФН, когда это име­ло смысл. Так вышло, впер­вые я стал обла­да­те­лем ЛЛ-2 (и ЛЛ-1 заод­но) в вось­мом клас­се это 1959 год кажет­ся. Кста­ти новое изда­ние рас­сы­па­лось.
                      Разу­ме­ет­ся ско­пи­лась вся клас­си­ка. Но когда я вплот­ную занял­ся зада­ча­ми я попол­нил биб­лио­те­ку, в том чис­ле и ска­на­ми книг и ста­тей. Я имею доступ к биб­лио­те­ке прин­стон­ско­го про­фес­со­ра, собрав­ший огром­ную биб­лио­те­ку ста­тей и книг. Начи­ная с Фара­дея и Ампе­ра.…

                      Читать ста­тьи осо­бо­го смыс­ла нет. Мно­гие гово­рят что зани­ма­ют­ся ОТО. Обыч­но это рас­ши­ре­ние в сто­ро­ну лиш­них изме­ре­ний или попыт­ки тол­ко­ва­ния лямб­да-чле­на, хотя ниче­го суще­ствен­но­го после Фрид­ма­на не сде­ла­но. Ско­ро 100 лет рабо­там Фрид­ма­на. Пар­дон, я не соби­рал­ся кри­ти­ко­вать.…
                      Есть еще гете­ро­ген­ная смесь кван­то­вой меха­ни­ки и ОТО. Повод делать рука­ми мет­ри­ки. Я видел шедевр, пяти­мер­ная мет­ри­ка с «энер­ги­ей Кази­ми­ра». Нуж­но очень мно­го не знать, что бы писать такое… я так думаю.

                      Полез­нее все­го ока­за­лись рабо­ты Эйн­штей­на. Его при­ят­но читать и его резуль­та­ты вот и сей­час ищу у него обос­но­ва­ние, бла­го­да­ря кото­ро­му он отка­зал­ся от сво­е­го же прин­ци­па, гла­ся­ще­го, что энер­гия гра­ви­та­ци­он­но­го поля явля­ет­ся источ­ни­ком само­го поля. В этом соб­ствен­но и сей­час никто не сомне­ва­ет­ся, вспом­ни­те гра­ви­та­ци­он­ные вол­ны. Одна­ко в урав­не­ние Эйн­штей­на в окон­ча­тель­ном вари­ан­те этот прин­цип нару­ша­ет­ся, зто оно пре­крас­но сра­бо­та­ло тогда и рабо­та­ет до сих пор. Толь­ко раз­ве в ЛЛ-2 мож­но най­ти упо­ми­на­ние об этом «малень­ком» дефек­те см. § 95. Урав­не­ния Эйн­штей­на.

                      Пона­до­би­лось белее деся­ти лет что б най­ти и испра­вить это. В первую оче­редь я про­ве­рял и пере­де­лы­вал свое, затем Шварц­шиль­да. И толь­ко потом… напи­сал урав­не­ние
                      .

                    • Для срав­не­ния, решил за вечер зада­чу, кото­рая ходи­ла в нераз­ре­ши­мых 128 лет.
                      https://www.researchgate.net/publication/283018469_K_voprosu_ob_elektromagnitnom_impulse_zarazennyh_tel?_sg=UVmiWUX7k4C6BGOEOxWeWk4Jwt59K47u0p3VrCnEFlGtzNDg8BrOLM6gtoqDfUdoxwjC7J6cEdYRK3aVix-eaniydQNo0uFV_W8wdbkNchk.VNrmUBp6e9FVC9yRdfmaVpBNs7BH7sABJ1vSruwy3hxJuGaJOnMnGoy04abggxdDDvWGxSf0anCVViGuvAJ-1g

                      Так что я не чита­тель УФН, писа­тель одна­ко.

  • Владимир Аксайский:

    Ста­тья инте­рес­ная – эмо­ци­о­наль­ная, изу­ми­тель­но широ­кая для физи­ка-тео­ре­ти­ка. Осо­бен­но понра­вил­ся раз­дел «кан­ди­да­ты», в кото­ром, похо­же, ува­жа­е­мый Вале­рий Руба­ков крат­ко – отблес­ком – отра­зил своё инту­и­тив­ное виде­ние Мира и инте­рес­ные направ­ле­ния поис­ка ново­го зна­ния. Уди­вил энер­ге­ти­че­ский мас­штаб 0,002 эВ – по моде­ли чер­но­го тела, он, ско­рее, не выше про­из­ве­де­ния кон­стан­ты Больц­ма­на на тем­пе­ра­ту­ру релик­то­во­го излу­че­ния – это ~ 0,0002 эВ.
    Изу­ми­ла фра­за – … В обо­их слу­ча­ях кос­мо­ло­ги­че­ская эво­лю­ция несов­ме­сти­ма с суще­ство­ва­ни­ем наблю­да­те­лей, подоб­ных нам. Вряд ли кос­мо­ло­ги­че­ская эво­лю­ция осу­ществ­ля­ет­ся по одно­му вари­ан­ту и, воз­мож­но, для каж­до­го вари­ан­та есть свои наблю­да­те­ли, не обя­за­тель­но подоб­ные нам. Дру­гое дело, иерар­хия вари­ан­тов – тут уж как пове­зёт. :)

  • Пал палыч:

    посте­пен­но отста­ём от жиз­ни.
    тут уже тём­ное излу­че­ние обсуж­да­ет­ся.
    https://www.space.com/39815-hubble-suggests-universe-expanding-faster-study.html

  • Юрий Кирпичев:

    Отлич­ная ста­тья! И глав­ное – теперь понят­но, поче­му зря пове­сил­ся Людвиг Больц­ман.

  • Эффек­ты нуле­вых коле­ба­ний (физи­че­ско­го ваку­у­ма) весь­ма точ­но под­твер­жде­ны экс­пе­ри­мен­том. Это самый боль­шой успех физи­ки. Все бы хоро­шо, но ее плот­ность энер­гии не уда­ет­ся ни рас­счи­тать, ни опре­де­лить экс­пе­ри­мен­таль­но. Тео­рия дает неправ­до­по­доб­ные вели­чи­ны плот­но­сти, а экс­пе­ри­мен­те эта энер­гия никак не про­яв­ля­ет­ся. Свя­зать энер­гию ваку­у­ма с «пустым про­стран­ством» Эйн­штей­на уда­ет­ся толь­ко с помо­щью «игры вооб­ра­же­ния», хотя мно­гие счи­та­ют, что это вооб­ра­же­ние часто похо­же на боль­ное.

    Зато мож­но, задав одно­род­ное про­стран­ство с гра­ви­та­ци­он­ным полем, полу­чить уди­ви­тель­ную мет­ри­ку. Про­стран­ствен­ные ком­по­нен­ты уско­ре­ния поля тяже­сти нару­ша­ют изо­троп­ность про­стран­ства. Поэто­му их нуж­но при­рав­нять нулю. В резуль­та­те полу­ча­ем мет­ри­ку, зави­ся­щую толь­ко от вре­ме­ни и един­ствен­ным пара­мет­ром с раз­мер­но­стью посто­ян­ной Хаб­б­ла. Если вос­поль­зо­вать­ся этой воз­мож­но­стью и напи­сать зави­си­мость крас­но­го сме­ще­ния от вре­ме­ни, прой­ден­но­го све­том, полу­чим зави­си­мость близ­кую к зако­ну Хаб­б­ла:

    z=exp(H_0 T)-1≈H_0 Т

    Хоро­шо извест­но, что тен­зор Эйн­штей­на про­пор­ци­о­на­лен тен­зо­ру энер­гии-импуль­са. Это поз­во­ля­ет полу­чить, в част­но­сти, плот­ность энер­гии «пусто­го про­стран­ства». Эта вели­чи­на ока­за­лась рав­на кри­ти­че­ской плот­но­сти, най­ден­ной Фрид­ма­ном, т.е. ожи­да­е­мой плот­но­сти сум­ме тем­ной энер­гии и тем­ной мате­рии.

    Таким обра­зом, мож­но заклю­чить, энер­гия пусто­го про­стран­ства обла­да­ет спо­соб­но­стью коопе­ри­ро­вать­ся в круп­но­мас­штаб­ные сгуст­ки, наблю­да­е­мые во Все­лен­ной.
    https://www.researchgate.net/publication/326572942_Cosmology_of_Uniform_Empty_Space

    Эта рабо­та свя­за­на с рабо­той
    https://www.researchgate.net/publication/318686171_Initial_principles_of_the_general_theory_of_relativity_Gravitational_field_equation_New_solutions?_sg=g4O0LeNiaaXisYnt4yn9MS1BZIb6N7T0zDo5rBaF9l-ohLLPHYjKdyCKGCGD6U9CS3XiVm6Ht8tHfw.uSxdiUOy2MSZt_G4A5_U2e8RfWetoJ2nPlqPMp5Gh_Vrk8ce-mTpmC3SRmCnKiggFm1JIVWCSGy1TES9g-nTmA&_sgd%5Bnc%5D=1&_sgd%5Bncwor%5D=0

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Недопустимы спам, оскорбления. Желательно подписываться реальным именем. Аватары - через gravatar.com