Знание-сила, 2006 № 08 (950) - [15]

Но если ускорение расширения будет нарастать (то есть само будет ускоренным), на тела будет действовать все более растущая сила, и это кончится разрывом не только тел, но и составляющих их атомов и даже элементарных частиц, составляющих эти атомы (так называемый Big Rip). Вселенная опустеет, и эта пустота будет продолжать свой ускоряющийся бег к бесконечности.

Гипотеза темной энергии как "космологической постоянной" имеет две трудности. Во-первых, теория частиц, из которой выведено существование вакуумных полей, предсказывает, что плотность их энергии должна быть фантастически огромной — на 120 порядков (то есть в 10 в 120-й степени) превосходящей ту ничтожную, реальную плотность темной энергии, которая следует из оценок критической плотности массы в плоской Вселенной. Но даже если принять, что реальная плотность темной энергии такова, что дополняет общую плотность вселенной до критической, вызывает удивление тот факт, что Вселенная так "тонко настроена". Как спросил один из физиков: "Откуда темная энергия знала, какой ей нужно быть, чтобы Вселенная стала плоской?" Как ни странен, на первый взгляд, этот вопрос, физики относятся к нему со всей серьезностью. Космические "совпадения" их настораживают, они ищут им причинные объяснения.

Так, нобелевский лауреат Стивен Вайнберг считает, что в этой "тонкой настройке" в действительности проявляется "антропный принцип", грубо говоря: мы видим именно такую плотность темной энергии, потому что, будь она иной, нас бы во Вселенной не было вообще (иными словами, наша Вселенная — единственная из множества возможных, которая имеет нужную для жизни критическую плотность). Но большинство других физиков предлагает иной выход из трудности — отказ от принципа постоянства темной энергии. Они отвергают теорию "космологической постоянной", заменяя ее теорией "темной энергии как квинтэссенции" (так называлась в старину "пятая сущность" природы, противопоставлявшаяся воде, земле, огню и воздуху).

Сторонники теории квинтэссенции (Пол Стейнхардт и другие) рассуждают так. Если темная энергия имеет постоянную плотность, то при всяком увеличении объема Вселенной общая величина этой энергии должна возрастать — например, при инфляции, когда объем Вселенной рос экспоненциально, так же должна была расти и общая величина темной энергии. Этот рост мог происходить только за счет вычерпывания начальной потенциальной энергии Вселенной, которая при этом становилась все более отрицательной. Выходит, начальная потенциальная энергия вселенной была "заранее так рассчитана", чтобы после инфляции и последующего "спокойного" расширения Вселенной в ней осталась как раз такая плотность темной энергии, чтобы обеспечить общую критическую плотность (то есть плоский характер пространства). Опять "тонкая настройка", да еще какая!

Не проще ли принять, что поле темной энергии имеет другую, не-вакуумную, не-постоянную природу — тогда оно могло бы меняться со временем: в период инфляции его плотность уменьшалась бы так же, как плотность первичной плазмы, потом — как плотность вещества, а еще позже, после образования во Вселенной крупных "комков" обычного и темного вещества (то есть галактик и их скоплений) — по собственному закону, оставаясь почти постоянной на фоне спадающей плотности вещества.

Эта причудливая и прихотливая смена поведения — не просто фантазия теоретиков. Уже показано, что в природе могут существовать некие особые поля — они получили название "трекерных", или "буксирных", — поведение которых как бы следует "на буксире" за поведением вещества или радиации (в зависимости от того, кто из них доминирует во Вселенной). У этих полей есть одна особенность — хотя им тоже соответствуют определенные волны, эти волны имеют огромную длину — порядка размеров Вселенной, и потому они с обычными частицами не взаимодействуют, зато с появлением таких же огромных "комков" вещества (галактик и их скоплений) тут же вступают с ними в "разговор" и меняют свое поведение в сторону превращения в "распирающие", ускоряющие расширение Вселенной поля. Так что начало ускоренного расширения вселенной (то есть переход поля темной энергии к постоянной плотности) и появление в этой Вселенной живых существ, которые наблюдают это ускоренное расширение, отнюдь неслучайно совпадают по времени: и то, и другое закономерно порождено эволюцией Вселенной, которая на определенном этапе пришла к образованию звезд, галактик и скоплений галактик. Без всякого "антропного принципа".

Нельзя не признать, что все эти общие слова звучат весьма туманно, если не сказать фантастично, но в действительности за каждым словом этой "теории квинтэссенции" уже стоят сложные уравнения, и эти уравнения приводят к определенным предсказаниям, которые отличаются от предсказаний "теории космологической постоянной". Каждая теория дает несколько иную величину ускоренного расширения Вселенной. Это, в свою очередь, ведет к несколько разному характеру тонкой структуры спектра остаточного космического излучения.

Кроме того, в "теории квинтэссенции" плотность темной энергии может меняться не только со временем, но и в разных точках пространства, а это должно сказываться на внутриатомных и внутриядерных взаимодействиях. Обнаружение переменности этих взаимодействий (то есть переменности фундаментальных констант природы со временем) было бы важным свидетельством в пользу "теории квинтэссенции". Возможно, уже ближайшие годы позволят решить, какая из теорий темной энергии" верна, и какая ошибочна.