Знание-сила, 2007 № 12 (966)

Сторонники «космологической теории» еще и сегодня продолжают попытки как-то ее изменить, чтобы согласовать ее с наблюдениями, но другие ученые от нее отказались и выдвинули иные объяснения. На сегодняшний момент главных таких объяснений (вместе с «космологическим») существует уже четыре, и поэтому желательно навести в них какой-то порядок, иначе мы запутаемся. Для этого физики ввели в формулы Общей теории относительности особый параметр, который представляет собой отношение распирающего давления темной энергии к ее же плотности. Расчеты показали, что с учетом наблюдаемых ныне характеристик Вселенной этот параметр должен лежать в границах от (—1,3) до (—0,9). Если он точно равно (—1), то темная энергия имеет характер «космологической». Если же чуть ближе к (—0,9), то темная энергия имеет совсем иной физический характер — это энергия «поля квинтэссенции».

Два слова о квинтэссенции. Это мудреное слово означает попросту «основная сущность». В древности так называли некую тончайшую стихию, которая якобы пронизывает все сущее, а в современной космологии так именуют особое, тоже всепроникающее, поле, которое отличается от «космологического» поля Эйнштейна тем, что не остается постоянным, а может меняться — как во времени, так и в пространстве, от точки к точке. Кроме того, это поле вызывает меньшее ускорение вселенского расширения, потому что в нем распирающее давление меньше, чем в «космологическом поле». В одном из вариантов этой теории («гипотеза фантомного поля») поле квинтэссенции возникает в какой-то момент расширения вселенной и затем нарастает, пока не достигает такой величины, что начинает ускоренно ее разгонять. Все это очень занимательно, но, увы — во всех вариантах порождает огромные трудности, которые, как и в теории «космологического поля», пока еще тоже не преодолены.

Но третьего, как говорится, не дано. Потому что если выбрать третью возможность, когда этот особый параметр хоть немного меньше (—1), то это приведет к полям с отрицательной энергией и массой! Заглядывать в бездны таких головоломных парадоксов физики как-то не спешат. И поэтому два остальных объяснения расширения вообще отказываются от гипотезы о темной энергии. В одном из них вместо этого выдвигается другая гипотеза — что на очень-очень больших расстояниях гравитация становится слабее, чем по законам Ньютона- Эйнштейна. Другое объяснение утверждает, что ускорение вызывается «утечкой» частиц гравитации (гравитонов) в «иные измерения» (с каждым «утекшим» гравитоном в нашей Вселенной становится чуть меньше гравитации, а потому скорость расширения Вселенной становится чуть больше). К сожалению, при изменении законов гравитации на больших расстояниях они должны хоть как-то измениться и на малых, а этого никакие эксперименты не показывают. Точно так же никто до сих пор не обнаружил гравитонов (иными словами — гравитационных волн), хотя их безуспешно ищут уже многие десятилетия с помощью все более точных приборов. Про «иные измерения» говорить уже не стоит.

Такова ситуация, и теперь мы можем вернуться к прерванному рассказу. Чтобы выбрать из наличных (пусть даже страдающих трудностями) альтернатив, нужно иметь больше экспериментальных данных, и именно с этой целью было затеяно изучение не нескольких десятков, а нескольких сотен сверхновых звезд, что должно было повысить надежность результатов. И вот данные этого обширного исследования показали, что наш параметр имеет постоянную величину, очень близкую к (—1), а значит, темная энергия имеет «космологическую» природу. Но не успели ученые переварить эту новость, как на очередной конференции астрономов американский ученый Брэд Шеффер объявил, что по его данным эта величина вовсе не постоянна, а сильно варьирует и более того: если сегодня она близка к (—1), то в ранней Вселенной (10 миллиардов лет назад) она вообще была положительной, то есть не ускоряла, а, напротив, замедляла расширение!

Если слушатели доклада Шеффера перенесли эту новость без инфаркта, то, видимо, лишь потому, что метод, которым работал Шеффер, сразу вызвал у них сомнения. Вместо измерения расстояний до сверхновых звезд он предложил измерять расстояния до источников так называемых космических гамма-вспышек. Это и привело его к сенсационным выводам.

На данный момент ученые оставили эти выводы под вопросом. Но сама ситуация неприятна, потому что показала шаткость космологии в чуть ли не самом важном ее пункте. Поэтому сейчас главные усилия сосредоточились на подготовке еще более широких исследований с применением новых и более точных методов. Заветной датой для ученых стал теперь 2012 год. Начиная с него, НАСА и Европейское космическое агентство планируют начать запуск на орбиту новых видов телескопов и приборов, предназначенных специально для изучения темной энергии.