Темна енергія понад 20 років вважалася однією з головних складових сучасної космології — загадковою силою, що нібито відповідає за прискорене розширення Всесвіту. Вона стала частиною стандартних підручників і оцінюється як приблизно 70% усього космічного вмісту. Її існування спирається на спостереження, відзначені Нобелівською премією. Але нове математичне дослідження ставить під сумнів не лише деталі цієї моделі, а її саму основу.
Крихка рівновага космологічної моделі
Група математиків під керівництвом почесного професора UC Davis Блейка Темпла разом із колегами з University College London та Зіком Фоглером стверджує: стандартна модель, для якої була введена темна енергія, з самого початку могла бути нестійкою з математичної точки зору.
Йдеться не про дрібну неточність. У їхній інтерпретації класична космологічна модель перебуває у стані, який можна порівняти з олівцем, поставленим на вістря. Формально він «тримається», але найменше збурення — і система неминуче виходить із рівноваги. У фізиці така ситуація означає, що розв’язок рівнянь може бути математично правильним, але фізично нереалістичним.
Від Ейнштейна до «великої помилки»
Історія починається ще з Альберта Ейнштейна. У 1915 році він сформулював рівняння загальної теорії відносності, а згодом додав космологічну сталу, щоб Всесвіт не «сколапсував» під дією гравітації.
Коли Едвін Габбл у 1929 році довів, що Всесвіт розширюється, потреба в цій поправці зникла. Ейнштейн навіть називав її своєю «найбільшою помилкою». Проте у 1990-х роках ідея повернулася: спостереження наднових показали, що розширення Всесвіту не лише триває, а й прискорюється. Так космологічна стала перетворилася на темну енергію — «паличку-виручалочку», яка пояснювала дивне прискорення.
Проблема стабільності: чи існує ідеальний Всесвіт?
Дослідники звертають увагу на фундаментальний недолік: класична модель Фрідмана, яка лежить в основі сучасної космології, математично допустима, але нестабільна. Вона описує Всесвіт як ідеально рівномірний простір, що розширюється синхронно в усіх напрямках. Але така рівновага, за словами авторів, є «крихкою».
Математики розширили рівняння Ейнштейна, поєднавши їх із фізикою рідин, яка використовується для моделювання галактик та чорних дір. У цій системі рівномірний Всесвіт виглядає як стан спокою — точка рівноваги. Проте ключове питання: чи може він у ній залишатися?
Всесвіт, що не може стояти на місці
Результати виявилися радикальними. Дослідники показали, що модель Фрідмана нестійка на всіх масштабах — від локальних областей до самого початку космічної еволюції.
Навіть найменше відхилення від ідеальної рівномірності призводить до того, що певні області починають розширюватися швидше за інші. З часом це формує ефект прискорення, який ми й спостерігаємо сьогодні. Іншими словами, прискорене розширення може бути не наслідком невідомої темної енергії, а природним результатом нестабільності самої структури рівнянь Ейнштейна.
Під сумнівом — роль темної енергії
Якщо ця інтерпретація правильна, темна енергія як окрема сутність може бути зайвою. Те, що ми вважали додатковим компонентом Всесвіту, може виявитися наслідком того, як сам Всесвіт «розгортається» з нестабільного стану.
Це також ставить під питання принцип Коперника — ідею, що наша позиція у Всесвіті не є особливою. За моделлю дослідників, космос може виглядати більш однорідним поблизу певної точки, а ефект прискорення змінюється залежно від того, де саме проводиться спостереження.
Що далі для космології
Робота, опублікована в Proceedings of the Royal Society A, не скасовує спостережень, які вказують на прискорення розширення Всесвіту. Але вона пропонує інший погляд на його причину — без введення темної енергії як окремого компонента.
Якщо ці результати підтвердяться, сучасна космологія може змінитися суттєво: замість загадкової «темної» складової пояснення може лежати всередині самих рівнянь Ейнштейна. І тоді головна космічна загадка останніх десятиліть виявиться не новою силою, а наслідком нестабільності фундаментальної моделі, на якій ми будували уявлення про Всесвіт.
Джерело: portaltele.com.ua