17.01.2013

Эйнштейн был неправ, когда думал, что ошибался

Тёмная энергия — это... Бог его знает, что это, ясно лишь одно: это нечто, что «вызывает наблюдаемое ускорение расширения Вселенной». Что стоит за этим «нечто», ясно уже не вполне. Согласно двум наиболее популярным концепциям, тёмная энергия (ТЭ) — это либо космологическая постоянная, неизменная энергетическая плотность, равномерно заполняющая пространство Вселенной (ненулевая энергия и давление вакуума), либо частицеподобные возбуждения некоего динамического скалярного поля, энергетическая плотность которого может меняться в пространстве и времени.

Грубо говоря, если первый подход считает: то, что порождает ТЭ, есть константа, то второй полагает это «нечто» переменной. И если верна вторая версия, то из неё вытекает нарушение принципа эквивалентности Эйнштейна и вариации фундаментальных констант в пространстве или во времени. То есть при воображаемом космическом путешествии земной корабль запросто мог бы попасть в регион Вселенной, где, скажем, он моментально самоуничтожился бы в силу местной аномалии физических законов.

Что более важно, из такого подхода следует, что фундаментальные константы физики ранее были иными даже в том месте, где мы сейчас находимся, — ведь они должны со временем меняться.

Роджер Томпсон из Аризонского университета (США) решил, что такой вариант неплохо поддаётся проверке. Он взял соотношение масс протона и электрона — частиц, из которых состоят атомы, люди, галактики и пр. Не так давно группа астрономов, используя немецкий 100-метровый Эффельсбергский радиотелескоп, наблюдала молекулы спирта в одной далёкой галактике и обнаружила, что протоны и электроны в атомах этих молекул весят примерно (столько же в пределах погрешности измерений) как на Земле. Галактика, которую они изучали, так далека, что свет от неё шёл до нас семь миллиардов лет, более половины срока существования Вселенной.

Как отмечает г-н Томпсон, исходя из теории ТЭ как скалярного поля, скорость изменения массы протонов и электронов должна быть заметной для объектов такой удалённости в пространстве и времени. Иными словами, в свете нынешних данных эта концепция не подтверждается. А Эйнштейн, похоже, мог быть ближе к истине со своей космологической константой — идеей, которую он сам некогда назвал своей величайшей ошибкой.

Впрочем, теория космологической константы также сталкивается с огромными проблемами. Получающееся в квантовой физике значение константы близко к 1060; следовательно, скорость расширения Вселенной по ней оказывается непредставимо выше, чем видно из окружающей нас Вселенной. Значение плотности энергии вакуума в итоге получается невообразимо большим. Чтобы что-то вокруг нас могло существовать в виде, близком к нынешнему, такую энергию вакуума надо чем-то компенсировать; причём по модулю компенсирующая сила должна быть огромной, но всё же не равной энергии вакуума. Так что если космологическая константа и есть основа тёмной энергии, то для подтверждения этой идеи нам потребуется ещё много новой физики.

Сам Роджер Томпсон также не готов пока отказаться от теории динамических скалярных полей: «Она не мертва. Она [лишь] может быть более сложной, чем ожидали первоначальные модели».

Соответствующий доклад был представлен учёным 9 января на конференции Американского астрономического общества.

Александр Березин

Источники:

1. Lenta.Ru