Гравитация против темной энергии: что обеспечивает существование Вселенной

МОСКВА, 21 ноя — РИА Новости, Ольга Коленцова. Темная энергия — один из феноменов Вселенной, о существовании которого стало известно двадцать лет назад, однако ученые и по сей день знают о ее природе не так много. Когда Эйнштейн в начале прошлого века выводил уравнение гравитации, то предположил, что должна существовать некая сила, которая будет противодействовать притяжению объектов друг к другу. В то время ученые исходили из того, что наша Вселенная статична. Но ведь гравитация действует таким образом, что все объекты, обладающие массой, притягиваются друг к другу. Следовательно, чтобы Вселенная не "схлопывалась", должна существовать еще сила, противодействующая гравитации. И Эйнштейн ввел в уравнение постоянную — космологическую — константу, которая должна была сбалансировать гравитацию. Но из полученного равенства следовало, что Вселенная не статична, а расширяется, что противоречило существующей теории. Ученый называл константу своей великой ошибкой, но она оказалась великим пророчеством. В конце 1990-х годов было обнаружено, что в удаленных галактиках сверхновые звезды имеют яркость меньше той, которой обладали, судя по проведенным ранее измерениям. То есть расстояние до этих галактик оказалось больше расстояния, вычисленного по старым формулам: D=2R/2sin(α/2), где D — расстояние до звезды, R — радиус земной орбиты, α — угол, под которым был бы виден средний радиус земной орбиты из центра масс звезды. Исследователи сделали вывод, что Вселенная расширяется не просто, а с ускорением. Затем эти наблюдения были экспериментально подтверждены измерениями "неравномерности" реликтового излучения ("остаток" энергии Большого Взрыва) и наблюдениями за образованием скоплений галактик. Карта реликтового излучения, составленная орбитальной обсерваторией "Планк" Физики сформулировали гипотезу, из которой следовало существование некой энергии, не дающей Вселенной "схлопнуться" под действием гравитации и решающей проблему невидимой массы. Ведь согласно теоретическим выкладкам, сделанным на основе анализа Большого Взрыва, масса Вселенной не соответствует той, которая должна получиться в результате подсчета вклада всей материи. Может показаться странным, как энергия может служить эквивалентом массы, но это утвержденная физическая концепция теории относительности: E=mc². Помимо влияния на расширение Вселенной, о темной энергии известно совсем немного. Она формирует наш мир на 68%, имеет низкую плотность, однородна и не взаимодействует (по крайней мере, так, чтобы это было заметно) с обычной материей, за исключением гравитации. Сущность темной энергии определить довольно трудно, так как она слишком сильно отличается от привычных явлений. Дело в том, что в физике при описании процессов важна не величина энергии, а ее изменение. Например, при разнице потенциалов возникает напряжение (электроны двигаются от одной точки к другой), и при изменении температуры мы можем точно определить, на сколько градусов тело нагрелось или охладилось. Исключением из правил является гравитация — на нее действует постоянная энергия, а не разница в значениях последней. Феноменальное поле, влияющее на темп расширения Вселенной, было названо энергией вакуума, или темной энергией. Поле "разлито" по всему пространству и имеет везде одинаковую плотность. Наличие погрешностей в космологических наблюдениях оставляет возможность предполагать наличие слабой динамики у энергии вакуума. "Дело в том, что наш опыт исследования Вселенной ничтожно мал по сравнению со временем ее жизни и масштабами. Допустим, мы фотографируем большой старый дуб каждый день в течение нескольких месяцев и не замечаем никаких изменений. На основе эксперимента делаем вывод, что растение со временем совершенно не меняется. Но, вероятно, наш фотоаппарат просто не может засечь незначительные изменения, к тому же время проведения эксперимента слишком мало? Резонно предположить, что постоянство темной энергии лишь кажущееся, а на самом деле мы наблюдаем динамическое поле, только эволюционирует оно очень-очень медленно. Поэтому окончательные выводы о свойствах и сущности темной энергии делать пока рано", — комментирует Дмитрий Горбунов, доцент кафедры фундаментальных взаимодействий и космологии московского Физико-технического института. Но если Вселенная расширяется, почему наши органы восприятия этого не чувствуют? Дело в том, что крупные скопления материи (например, галактики) представляют собой гравитационные системы. И в них существует некий баланс между действием темной энергии и гравитации, благодаря которому подобные системы остаются стабильными. А разбег Вселенной осуществляется посредством расширения межзвездного пространства.