Мартин Рис - Всего шесть чисел. Главные силы, формирующие Вселенную [litres]

Ускорение расширения Вселенной подразумевает значительное и неожиданное знание о самом космосе: должна быть какая-то дополнительная сила, которая обеспечивает космическое отталкивание даже в вакууме. Эта сила неощутима в Солнечной системе, не оказывает она и каких-либо эффектов внутри нашей Галактики, но она может преодолеть тяготение в значительно более разреженной среде межгалактического пространства. Несмотря на гравитационное притяжение темной материи (которое само по себе вызвало бы постепенное замедление), расширение на самом деле может ускоряться . И мы должны добавить в наш список еще одно очень важное число, которое описывает силу этой «антигравитации».

Обычно мы думаем о вакууме как о среде, где ничего нет. Но если даже убрать из некоего района межзвездного пространства те несколько частиц, которые в нем содержались, прикрыть его от излучения и охладить до температуры абсолютного нуля, оставшаяся пустота все еще будет хранить в себе какие-то остаточные силы и проявлять их. Это предполагал и сам Эйнштейн. Уже в 1917 г., вскоре после того, как он разработал свою ОТО, ученый начал размышлять о том, как эту теорию можно приложить ко Вселенной. В то время астрономы изучили только нашу собственную Галактику, и естественно было бы предположить, что Вселенная статична: не расширяется и не сжимается. Эйнштейн определил, что, если бы Вселенная появилась в статическом состоянии, она немедленно начала бы сжиматься, потому что все в ней притягивается. Вселенная не могла бы оставаться в статическом состоянии, если только не существовала бы дополнительная сила, противостоящая тяготению. Поэтому Эйнштейн добавил к своей теории новое число, которое назвал «космологической постоянной» и обозначил греческой буквой λ (лямбда). В те времена уравнения Эйнштейна допускали существование статической вселенной, где при соответствующем значении λ космическое отталкивание полностью уравновешивает тяготение. Эта вселенная была конечной, но неограниченной: любой посланный вами луч света рано или поздно вернется и попадет вам прямо в затылок.

После 1929 г. эта так называемая «эйнштейновская вселенная» стала не более чем любопытной выдумкой. К тому времени астрономы поняли, что наша Галактика – это всего лишь одна из многих, а далекие галактики от нас удаляются, т. е. Вселенная не статична, а расширяется. После этого открытия Эйнштейн утратил интерес к числу λ. В самом деле, в своей автобиографии «Моя мировая линия» Георгий Гамов [29] Гамов Д. Моя мировая линия: Неформальная автобиография. – М.: Наука, 1994. вспоминает разговор за три года до смерти Эйнштейна, где последний назвал число λ «самым большим промахом», поскольку, если бы он его не ввел, уравнения приводили бы к выводу о том, что наша Вселенная расширяется (или сжимается). Возможно, Эйнштейн предсказал бы расширение еще до того, как Эдвин Хаббл открыл его [30] Такое предсказание было сделано в 1922 г. Александром Фридманом в России. – Прим. науч. ред . .

На 70 лет причины, по которым Эйнштейн ввел число λ, стали неактуальными. Но это не дискредитировало само понятие. Напротив, сейчас число λ кажется менее надуманным и узкоспециализированным, чем считал его Эйнштейн. Теперь мы понимаем, что пустое пространство может быть каким угодно, только не простым. В нем в латентном состоянии находятся все виды частиц. Любая частица вместе с парной античастицей может быть создана при правильной концентрации энергии. На еще более мелких масштабах пустое пространство может оказаться кипящей неразберихой струн, обнаруживающихся в дополнительных измерениях. С нашей современной точки зрения самая главная загадка состоит в том, почему число λ так мало. Почему бы всем сложным процессам, пусть даже они происходят в пустом пространстве, не иметь намного большего суммарного воздействия? Почему бы космосу не быть таким плотным, как атомные ядра или нейтронные звезды (в этом случае он замкнулся бы на себя в пределах 10–20 км)? Или даже, возможно, почему бы космосу не быть таким плотным, как Вселенная в первые 10 –35секунд – в эпоху, значение которой для обобщающих теорий мы обсудим в следующих главах? На самом деле это значение меньше плотности ультраранней Вселенной в 10 120раз – возможно, это было самое большое изменение порядка оцениваемой величины во всей науке в целом. Может быть, число λ точно и не равно нулю, но оно, конечно, очень мало и может конкурировать только с очень ослабленным тяготением межгалактического пространства.