Знание-сила, 2006 № 08 (950)

Эта причудливая и прихотливая смена поведения — не просто фантазия теоретиков. Уже показано, что в природе могут существовать некие особые поля — они получили название "трекерных", или "буксирных", — поведение которых как бы следует "на буксире" за поведением вещества или радиации (в зависимости от того, кто из них доминирует во Вселенной). У этих полей есть одна особенность — хотя им тоже соответствуют определенные волны, эти волны имеют огромную длину — порядка размеров Вселенной, и потому они с обычными частицами не взаимодействуют, зато с появлением таких же огромных "комков" вещества (галактик и их скоплений) тут же вступают с ними в "разговор" и меняют свое поведение в сторону превращения в "распирающие", ускоряющие расширение Вселенной поля. Так что начало ускоренного расширения вселенной (то есть переход поля темной энергии к постоянной плотности) и появление в этой Вселенной живых существ, которые наблюдают это ускоренное расширение, отнюдь неслучайно совпадают по времени: и то, и другое закономерно порождено эволюцией Вселенной, которая на определенном этапе пришла к образованию звезд, галактик и скоплений галактик. Без всякого "антропного принципа".

Нельзя не признать, что все эти общие слова звучат весьма туманно, если не сказать фантастично, но в действительности за каждым словом этой "теории квинтэссенции" уже стоят сложные уравнения, и эти уравнения приводят к определенным предсказаниям, которые отличаются от предсказаний "теории космологической постоянной". Каждая теория дает несколько иную величину ускоренного расширения Вселенной. Это, в свою очередь, ведет к несколько разному характеру тонкой структуры спектра остаточного космического излучения.

Кроме того, в "теории квинтэссенции" плотность темной энергии может меняться не только со временем, но и в разных точках пространства, а это должно сказываться на внутриатомных и внутриядерных взаимодействиях. Обнаружение переменности этих взаимодействий (то есть переменности фундаментальных констант природы со временем) было бы важным свидетельством в пользу "теории квинтэссенции". Возможно, уже ближайшие годы позволят решить, какая из теорий темной энергии" верна, и какая ошибочна.

Но это не означает, что выбор будет производиться только из этих двух теорий. Есть еще и третья, выдвинутая совсем недавно физиком Двали и некоторыми другими. Согласно гипотезе Двали, никакой темной энергии нет вообще, а переход расширения Вселенной к ускоренной фазе объясняется тем, что Вселенная, постепенно расширяясь, достигла таких размеров, когда законы теории гравитации Эйнштейна перестают выполняться и начинают действовать другие, более общие законы, диктующие, в частности, переход к ускоренному расширению. В какой-то мере эта гипотеза подобна теории МОНД, которая отрицает существование темного вещества, утверждая, что слишком быстрое вращение окраин галактик объясняется просто тем, что на больших расстояниях привычный закон тяготения Ньютона уступает место иному закону (см. статью Р. Нудельмана). Гипотеза Двали тоже соблазнительна своей физической простотой, но пока что авторам еще не удалось придать ей непротиворечивую математическую форму. Примерно так же обстоит дело с гипотезой Альбрехта—Скордиса, по которой "темная энергия" вообще "чужда" нашей Вселенной и "вливается" в нее из других измерений пространства.

Наверное, пока достаточно. Мы не будем следовать за этими сложными и все более головоломными конструкциями теоретиков. Расстанемся здесь. Не исключено, что очень скоро ученые дадут нам повод встретиться вновь.

* Заметим, кстати, что в "теории квинтэссенции" судьба Вселенной не может быть предсказана однозначно. Поскольку поле квинтэссенции меняется в зависимости от эволюции состояния вещества в ней, может статься, что ускоренное расширение не будет продолжаться бесконечно, а сменится чем-то другим.

Еще три измерения?

Не исключено, что Вселенная насчитывает шесть пространственных измерении. Такое предположение обосновали в своей новой работе Джозеф Силк и его коллеги из Оксфорда.

Три дополнительных пространственных измерения ученые вывели из странного поведения так называемой темной материи — таинственного невидимого материала, проявляющего себя гравитационным воздействием.

Силк и его коллеги рассмотрели, как темная материя ведет себя в маленьких галактиках и в больших группах галактик.

В меньших объектах темная материя, видимо, притягивает к себе обычное вещество весьма заметно. Но в больших группах галактик такого не наблюдается. Там темная материя должна бы составлять ядра куда большие, чем те, что вычислила группа, исходя из анализа вращения объектов.