Большое космическое путешествие

Есть и другой вариант: возможно, мы живем не в долине, а на склоне и медленно спускаемся к уровню моря. Такая картина так и называется – медленным скатыванием темной энергии. По исследованиям Бхарата Ратры, Джима Пиблса, Зака Слепяна, моим и многих других, в таком случае запас темной энергии постепенно истощится за миллиарды лет, и в конечном итоге мы скатимся к состоянию вакуума с нулевой плотностью энергии. Именно такое скатывание произошло прямо перед началом инфляции, где состояние с очень высоким уровнем темной энергии превратилось в наблюдаемый сегодня низкоэнергетический вакуум. Эти сценарии можно исследовать, детально измеряя хронологию расширения Вселенной вплоть до сегодняшнего момента. Таким образом, вооружившись уравнениями Эйнштейна, можно измерить для темной энергии отношение давления к плотности энергии – это отношение называется w. Если окажется, что w в точности равно –1, динамическому эквиваленту эйнштейновской космологической постоянной, это будет аргумент в пользу сценария «заперты в долине», в таком случае уровень темной энергии не изменится, а Вселенная так и будет удваиваться в размерах каждые 12,2 миллиарда лет. Однако если отрицательное значение w не дотягивает до –1, то мы будем постепенно скатываться к уровню моря, и ускоренное расширение должно будет в конце концов смениться приблизительно линейным. Вселенная так и будет вечно расширяться, но линейно. В данном случае расширение Вселенной растет со временем как 1, 2, 3, 4, 5, 6…

Роберт Колдуэлл, Марк Камёнковски и Невин Вайнберг выдвинули радикальную версию о том, что значение w может быть ниже –1. Этот феномен они назвали фантомной энергией. В таком случае должна порождаться энергия вакуума, увеличивающаяся со временем по мере расширения Вселенной. Расширение становится лавинообразным, и в будущем возникает сингулярность (Большой разрыв), которая разорвет на части галактики, звезды и планеты, возможно, в ближайший триллион лет. Такая «фантомная» энергия требует отрицательной кинетической энергии при скатывающемся движении поля, контролирующего темную энергию. Мне такой вариант кажется маловероятным по физическим соображениям. При таком сценарии наблюдаемая сегодня темная энергия должна совершенно не походить на «раннюю» темную энергию, существовавшую на этапе инфляции. Итак, пусть такая возможность и сохраняется, она кажется менее вероятной, чем два предыдущих сценария. Но многие физики воспринимают «фантомную энергию» вполне серьезно[44].

Как я рассказывал в главе 23, наилучшая современная оценка w (полученная исследовательской группой «Планка» на основании всех имевшихся данных, в том числе из Слоановского небесного обзора неба) составляет w0 = –1,008 ± 0,068. Примечательно, что в пределах погрешности это значение согласуется с простым –1 (приближенным значением эйнштейновской космологической постоянной), а значит, наблюдения свидетельствуют, что мы «лежим на дне долины». Этот результат замечательно подкрепляет общую идею о том, что темная энергия соответствует состоянию вакуума с положительной энергией и отрицательным давлением. Однако имеющиеся наблюдения по-прежнему не позволяют разграничить те модели, в которых мы просто лежим на дне, от тех, где мы медленно катимся вниз (или вверх) по склону. В двух последних случаях w₀ будет близким к –1, но все-таки иным, чуть выше или чуть ниже. Если будущие высокоточные измерения w однозначно покажут, что значение w отличается от –1, то мы сможем определиться, с каким именно феноменом имеем дело: с медленным скатыванием темной энергии или фантомной энергией. Но если с оптимизацией измерений и постепенным устранением неточностей мы по-прежнему будем убеждаться, что w₀ = –1 в пределах погрешности, то вполне можем объявить триумф модели «лежим в долине». Сейчас реализуется ряд экспериментальных программ, призванных в будущем снизить погрешность при измерении w₀ более чем на порядок; есть надежда, что эти программы помогут понять, какова будет окончательная судьба Вселенной.

Я изложил наиболее вероятные с современной точки зрения версии о том, что ждет Вселенную в будущем. Но что насчет нашего будущего во Вселенной? Что может произойти с нами? Как сложится в будущем судьба нашего вида Homo sapiens? На этот вопрос очень хотелось бы ответить.