Ученые объяснили появление темной энергии

На протяжении десятилетий ученые ломали голову над тем, каким образом наша Вселенная расширяется. Логично, что гравитация должна заставлять наши галактики сближаться, но исследования в 1990-е годы показали, что Вселенная не просто расширяется, а расширяется значительно быстрее, чем предполагалось ранее. Темная энергия (не путать с темной материей) является гипотетической силой, которая составляет около 68.3% энергии в наблюдаемой Вселенной, и именно она, по предположениям некоторых ученых, отталкивает галактики друг от друга. Но, несмотря на множество косвенных доказательств существования такой силы, никто не мог обнаружить темную энергию или хотя бы адекватно объяснить, откуда она берется.

Однако новое исследование выдвигает интересную гипотезу, объясняющую появление темной энергии. Темная энергия может существовать, если был нарушен один из фундаментальных законов Вселенной. Имеется в виду основополагающий закон сохранения энергии, и это важно. Это закон, который мы все проходили в школе на уроках физики, гласит, что энергия в изолированной системе не может быть ни создана, ни уничтожена — она может только менять формы. Этот принцип лежит в основе физики.

Но новое исследование утверждает, что если в самом начале существования Вселенной была утечка энергии, то это может объяснить существование темной энергии. При этом команда ученых также предполагает, что закон мог быть нарушен таким образом, что мы этого даже не заметили. Все сводится к вопросам, поднятым еще в 1917 году, когда Эйнштейн пытался понять, почему Вселенная статична, как в то время предполагалось. Чтобы объяснить отсутствие гравитационного сжатия, Эйнштейн предположил, что должно быть нечто, что противодействует силе притяжения в космическом масштабе, и он назвал это космологической постоянной.

В значительной степени эта идея была пересмотрена в 1929 году, когда астроном Эдвин Хаббл обнаружил первые признаки того, что Вселенная расширяется. В начале 1990-х годов ученые доказали, что Вселенная расширяется ускоряющимися темпами, и космологическая постоянная Эйнштейна вновь стала актуальной. Исследователи выяснили, что постоянная Эйнштейна и есть то, что теперь мы называем темной энергией — неизменная энергетическая плотность, равномерно заполняющая пространство Вселенной и возникшая из пустоты. Благодаря квантовой механике мы знаем, что пустое пространство на самом деле не пустое — оно наполнено загадочными квантовыми частицами и энергией, которые появляются из небытия, и некоторые из тех странных частиц и могут быть носителями темной энергии.

Единственная проблема заключается в том, что количество темной энергии, необходимой для противодействия силе притяжения, должно быть гораздо большим, чем наблюдаемое расширение Вселенной — на 120 порядков больше, если быть точным. Это означает, что либо ученые неверно измерили расширение вселенной, либо мы до сих пор не понимаем механизма появления темной энергии.

Новое исследование Тибо Джозета и Алехандро Переса из Университета Экс-Марсель во Франции и Даниэля Сударски из Национального автономного университета Мексики в Мехико утверждает второй вариант.

Хотя исчезновение энергии в ранней Вселенной существенно влияет на значения темной энергии, при этом не оказывает никакого влияния на сегодняшние эксперименты, то есть опытным путем это проверить невозможно. Собственно, такие предположения выдвигаются и в других областях науки, в первую очередь это касается теории эволюции человека, которая не может объяснить отсутствие промежуточных звеньев. Поэтому некоторые ученые выдвигают гипотезу, что тогда эволюция проходила по другим законам, чем сейчас.

«Энергия из материи компонентов может быть передана в гравитационном поле, и эта потеря энергии будет вести себя как космологическая постоянная», — рассказывают исследователи: «Поэтому даже небольшая утечка, убыток энергии в далеком прошлом, возможно, сегодня имеет значительные последствия в больших масштабах. Наше предложение является очень общим, и любое нарушение сохранения энергии, как ожидается, будет способствовать эффективной космологической постоянной.»

При этом, ученые подчеркивают, что результат их исследований неокончательный, это просто идея, которая, возможно, задаст новое направление в изучении Вселенной.