36. Чудовище. Квантовая природа времени

Теория относительности доказала, что Вселенная родилась из сингулярности и, возможно, может погибнуть, вновь вернувшись в сингулярность. Сингулярность меньше, чем просто точка, но эта точка имеет бесконечную плотность, бесконечную кривизну пространства-времени, бесконечное гравитационное поле. В ней вообще всё бесконечно или равно нулю. В ней не работают никакие физические законы. В ней рушатся все причинно-следственные связи.

Сингулярны «черные дыры», гравитационное притяжение в них настолько велико, что притягивает и поглощает даже объекты, движущиеся со скоростью света, в том числе сам свет. Судьба попавших в черную дыру объектов не завидна – в лучшем случае испариться, излучиться, будучи разобранными на элементарные частицы.

Сингулярность – это не просто чудовище, это абсолютное чудовище.

Природа чудовища такова, что оно все время прячется от людей. Разрабатывая теорию относительности, Эйнштейн понимал, что статичная Вселенная нестабильна и должна была бы схлопнуться под действием гравитации. Но этого не происходит – Вселенная сбалансирована и фундаментальна. Поэтому он добавил в свое уравнение космологическую константу (лямбда-член) – силу, противоположную тяготению и отталкивающую звезды друг от друга. Эта сила точно компенсировала силу притяжения и противостояла коллапсу Вселенной. Что это за сила было непонятно, константа просто характеризовала некие энергетические свойства вакуума.

Позднее, когда было доказано, что в действительности Вселенная расширяется, Эйнштейн назвал космологическую константу своей «величайшей ошибкой». Практически до конца XX века к константе относились как к величине, которой можно пренебречь в силу отсутствия достоверных указаний на ее отличие от нуля.

Однако теперь все изменилось - чудовище нарисовалось на горизонте. Ученые выяснили, что Вселенная не просто расширяется, а расширяется с ускорением. Объясняется это наличием темной энергии. Предполагается, что темная энергия – это и есть космологическая константа. Ученые допускают, что в начале времен эта сила могла заставить Вселенную раздуваться и вызвать таким образом Большой взрыв. И эта же сила может определить окончательную судьбу Вселенной.

Поймать, обнаружить частицу темной материи не удается, мы видим только тень чудовища. Хотя и тень позволила кое-что выяснить об этой силе:

• Она и в самом деле чудовищна - составляет более 70% всей материи-энергии Вселенной и может оказаться крупнейшим источником энергии во Вселенной;
• Она однородна и пронизывает все пространство.
• Она очень тонкая, ее невозможно увидеть. Ее плотность всего около 10^(-26)кг/м;, и эта плотность не зависит от времени;
• При этом она настолько могучая, что просто игнорирует все силы Вселенной (кроме гравитации) – она не взаимодействует с обычной материей посредством известных фундаментальных типов взаимодействия.
• Гравитацию она не может игнорировать, она «убегает» от нее - испытывает гравитационное отталкивание вместо гравитационного притяжения;

Но что это за сила, какова природа чудовища в настоящее время не знает никто. Иногда ее называют энергией вакуума, поскольку она является энергетической плотностью чистого вакуума. Ученые предполагают, что, вызвав Большой взрыв и создав Вселенную, она затем по неизвестным причинам внезапно исчезла, предоставив Вселенной возможность медленного инерционного расширения. А затем, примерно через 8 млрд лет после Большого взрыва, сила антигравитации вновь проявила себя; она начала расталкивать галактики и снова ускорила разбегание Вселенной.

Физики сходятся во мнении, что для понятия природы чудовища нам не хватает квантовой теории гравитации. Но простейшие расчеты по квантованию выдают результат, в котором теоретическое значение космологической константы отличается от реального в 10^120 раз. Ученые безусловно признают это величайшей нестыковкой в истории физики, ее наихудшим теоретическим предсказанием. При этом кто-то считает, что построить «теорию всего» – теорию, которая бы соединяла Стандартную модель и размер космологической константы, невозможно в принципе. Другие, наоборот, не теряют надежды и продолжают попытки, начатые еще Эйнштейном.