Ричард Мюллер - Сейчас. Физика времени

Темная энергия, заполняющая пустое пространство, снова звучит как напоминание об эфире… но так оно и есть. В представлениях современной космологии пустое пространство отнюдь не пустое. В дополнение к темной энергии оно, как полагают физики, включает в себя поля Хиггса [145], что заставляет частицы казаться обладающими большей массой, чем без этих полей. А Поль Дирак высказал даже идею, что пустое пространство заполнено бесконечным морем электронов с отрицательной энергией, – самое ошеломляющее предположение, которое когда-либо исходило от видного физика. (Подробнее об этом в главе 20.) Вакуум совсем не пустой.

Одна из причин, по которой теоретики любят использовать лямбда-член в качестве некоего показателя энергии, заключается в том, что они ждали его появления, руководствуясь соображениями квантовой физики. Они предполагали, что «квантовые флуктуации вакуума» будут переносить темную энергию и приведут к отрицательному давлению. Почему тогда не признать, что это предугадывание темной энергии? Дело в том, что они получили совершенно неправильные цифры. Если, согласно имеющимся научным данным, темная энергия, которая ускоряет расширение Вселенной, имеет плотность массы 10 −29 г/см³, то это же значение, напророченное квантовой теорией, выражается величиной 10 91. Теория ошиблась в 10 120 раз. Это расхождение было названо «худшим теоретическим предсказанием в истории физики». Прорицание квантовой физики относительно темной энергии ошибочно на сотню квинтиллионов гуголов.

Могут ли квантовые флуктуации быть источником темной энергии? Вероятно. Некоторые теоретики пытаются внести расчетные поправки в свои теории, но создается впечатление, что нет пути к изменению величины во столько раз. Предполагаю, что правильное значение квантовых флуктуаций в конечном счете составит нуль (если наша квантовая теория верна) и что темная энергия в итоге окажется чем-то совершенно другим, аналогичным полям Хиггса (о них поговорим в главе 15). Но это только мое предположение.

Быстрое расширение Вселенной со скоростями, превышающими скорость света, составляет основную часть теории инфляции , предложенной физиками Аланом Гутом и Андреем Линде [146]и получившей дальнейшую разработку в исследованиях Андреаса Альбрехта, Пауля Штейнхардта и других. Они занимались вопросом об удивительной однородности Вселенной. Если мы посмотрим на расстояние в 14 миллиардов световых лет, увидим то пространство Вселенной, которое излучало сигналы 14 миллиардов лет назад. А если посмотрим в противоположном направлении, также увидим исходящее оттуда излучение, которое пропутешествовало по Вселенной те же 14 миллиардов лет.

Получается, две эти области Вселенной находятся друг от друга на расстоянии 28 миллиардов световых лет. Так что для сигнала было недостаточно времени, чтобы пройти расстояние от одного района до другого. Даже когда в начальный момент Большого взрыва эти области находились сравнительно недалеко друг от друга, они удалялись друг от друга слишком быстро, чтобы между ними мог возникнуть какой-то контакт. Каким же тогда образом могли они «знать», как достичь одной и той же плотности, температуры и интенсивности излучения? Как они могли стать такими похожими, если у них не было времени выровнять свои параметры? Тем не менее сигналы, которые исходят из точек Вселенной, разделенных 28 миллиардами световых лет, наблюдаются как исключительно похожие. Как это могло произойти?

Гут и Линде показали возможность, что такие удаленные точки Вселенной были расположены очень близко друг к другу в момент достаточно медленного расширения Вселенной, позволяющего им взаимодействовать. Они были довольно близки, чтобы достичь схожей температуры и плотности. Затем, согласно теории, природа вакуума очень резко изменилась, и эти точки Вселенной были разделены со скоростями, невероятно более высокими, чем скорость света. При этом они не двигались. Разделение произошло в связи с очень быстрым возникновением между ними пространства. Именно это увеличение пространства ученые назвали инфляцией. Здесь срабатывала математика. Правда, ученым пришлось постулировать новый вид поля, которое вызвало увеличение пространства. То поле, которое менялось с расширением и в конце концов остановилось в том состоянии, в котором прекратилась инфляция Вселенной. Но существование такого поля легко согласовывалось с общей теорией относительности.