Борис Кригер - Неопределенная Вселенная

Квантовая космология рассматривает вопросы о возникновении самой Вселенной. Она стремится описать квантовые процессы в самые ранние времена, которые мы можем постичь в рамках классического пространства-времени, то есть эпоху Планка через 0,0000000000000000000000000000000000000000001 секунды. Для таких времен у нас пока нет полностью последовательной теории квантовой гравитации, эта область космологии еще более спекулятивна.

Что в человеческом понимании времени есть эпоха Планка? Это не сопоставимое с нашим пониманием времени понятие.

Тогда я спросил: почему же вы утверждаете, что возраст Вселенной приблизительно 13,7 миллиардов лет? Какой смысл имеет такое утверждение?

Аксел возразил, что в космологии они не пользуются такими понятиями, как «годы».

Я заметил, а он подтвердил, что имеется в виду измерение расстояний на космологической шкале по степени красного смещения в спектрах галактик, указывающих на доплеровский эффект, на котором и построен закон Хаббла [11].

– А все эти световые годы – это для широкой публики, – подвел итог Аксел Де Ля Макора.

– Ах, вот оно что... То есть вы сами отдаете себе отчет в том, что космологию нельзя переводить в обычные человеческие понятия, однако делаете это для широкой публики... потчуя ее «темным веществом», «темной энергией», «Большим взрывом» и «квинтэссенцией»...

– Да, нас некоторые очень не любят из-за этой мистической терминологии, – подтвердил Сусман.

– Кстати, неужели нет другого объяснения красному смещению... – завел свою любимую пластинку я. – Вот хотя бы комптоновский эффект [12]...

– Да зачем комптоновский эффект? – возразил Аксел. – Есть много объяснений типа «старения света» и т. д. Дело не в том, что можно найти другое объяснение. В отдельности на каждый феномен действительно можно найти другое объяснение, но теория расширяющейся Вселенной лучше всего объясняет все феномены сразу – равномерность распределения соотношения водорода и гелия во Вселенной, красное смещение в удаленных спектрах галактик, реликтовое излучение...

– А темное вещество, вы полагаете, скорее всего, имеет место в связи с последними находками, забившими, как говорится, гвоздь в гроб модифицированной ньютоновской теории.

– Ну а как ему не быть? – занервничал Аксел и недобро на меня посмотрел. – Вы что же, наталкиваясь на шкаф в темной комнате, будете заявлять, что шкафа в комнате нет, раз вы его не видите? Разве может быть другое объяснение, кроме физического наличия материи, которая просто никак себя не проявляет, кроме гравитационного взаимодействия с видимым веществом?

– Есть... например, галлюцинация, – заупрямился я. Аксел расстроенно на меня посмотрел и вовсе рассердился.

– Темное вещество – это что, главный вопрос теперь – это темная энергия, – перевел разговор на несколько другую тему Роберто Сусман, – гипотетическая форма энергии, имеющая отрицательное давление и равномерно заполняющая все пространство Вселенной. Согласно общей теории относительности, гравитация зависит не только от массы, но и от давления, причем отрицательное давление должно порождать отталкивание, антигравитацию. Согласно последним данным, обнаружившим ускоренное расширение Вселенной, такая сила действительно действует в космологических масштабах. Существует два варианта объяснения сущности темной энергии: темная энергия есть космологическая константа – неизменная энергетическая плотность, равномерно заполняющая пространство; или же темная энергия есть некая квинтэссенция – динамическое поле, энергетическая плотность которого может меняться в пространстве и времени.

Окончательный выбор между двумя вариантами требует высокоточных измерений скорости расширения Вселенной, чтобы понять, как эта скорость изменяется со временем. Темпы расширения Вселенной описываются космологическим уравнением состояния.

Разрешение уравнения состояния для темной энергии является одной из самых насущных задач современной наблюдательной космологии!

Введение космологической константы в стандартную космологическую модель (так называемая метрика Фридмана – Лемэтра – Робертсона – Уокера, FLRW) привело к появлению современной модели космологии, известной как лямбда-CDM модель (Lambda-Cold Dark Matter model). Эта модель прекрасно соответствует имеющимся космологическим наблюдениям.

– Да, вот и Джоэль Примак, один из создателей этой теории, которого я встретил в мае на конференции в Гарварде, тоже весьма за эту теорию агитирует... – встрял я, чтобы похвастаться своими вновь приобретенными знакомствами в «большой космологии».