Куда растет Вселенная

Попробуем редставить себе, что во Вселенной есть некое постоянное, но малое "распирающее поле". По причине малости оно до поры до времени меньше поля гравитации вещества, которая тормозит расширение пространства. Но расширение все же происходит, и по мере роста "объема" Вселенной плотность вещества в нем уменьшается.

Стало быть, уменьшается и гравитация. И наступает момент, когда исходно большая, но убывающая гравитация сравнивается с исходно маленьким, но постоянным "распирающим полем", а потом ему и уступает. И тогда это поле начинает все энергичнее "распирать" пространство, ускоряя его расширение.

Всякое поле — это распределенная в пространстве энергия, и загадочное "распирающее поле" — не исключение. Оно имеет энергию, название которой "темная", — а потому имеет эквивалентную этой энергии массу, способно дополнить совокупную массу обычного и темного вещества таким образом, что втроем, они составляют как раз ту критическую массу, которая необходима для того, чтобы наша Вселенная была плоской.

Это означает, что парадокс "недостающей массы" может быть разрешен, если принять, что недостающие 70 процентов критической массы привносит поле "темной энергии". Если предположить, что на небесах есть парламент, то 70% мандатов в нем — это "квалифицированное большинство", которому принадлежит решающий голос в самых важных вопросах.

И само собой, напрашивается вопрос: каково будущее Вселенной? Теперь оказалось, что это будущее существеннейшим образом зависит от решения "парламентского большинства", то есть от природы поля "темной энергии", а к пониманию этой природы теоретики еще только подбираются. На данный момент они предложили уже три различные возможности.

Первый раз темная энергия замаскировалась под "ламбду", или "космологическую постоянную" Эйнштейна. В самом деле, в статичной модели Вселенной по Эйнштейну тоже было некое постоянное поле, которое ее "распирало" и тем самым уравновешивало стягивающий эффект гравитации, позволяя Вселенной оставаться статичной.

На этом основании авторы первой гипотезы о природе поля темной энергии называли его "полем космологической постоянной". Но, в отличие от Эйнштейна, они могли теперь указать на происхождение этого поля. Знание это дала им теория инфляции Алана Гута, где оно, это поле, стремительно и чудовищно "раздуло" едва родившуюся Вселенную. Что же этому способствовало?

В отличие от Эйнштейна, Алан Гут вывел свое "распирающее поле" из теории элементарных частиц, которая приводит к выводу (а эксперименты на ускорителях его подтверждают), что "пустое пространство" на самом деле не пусто — оно битком набито "виртуальными частицами".

То и дело из "ничего" рождается пара "частица-античастица" (например, электрон и позитрон), и, потанцевав, как мотыльки, в течение кратчайшего, отпущенного им принципом неопределенности, времени, они сгорают в объятиях друг друга, проще говоря — взаимно аннигилируют, выделяя энергию в виде искорки фотона.

Это рождение-исчезновение "виртуальных пар" в вакууме наводит на мысль, что в действительности вакуум наполнен невидимой энергией. Мало того, вакуум может переходить из одной фазы в другую, и наибольший интерес представляет собой переход из фазы "ложного" (весьма энергетического) вакуума в фазу вакуума "истинного" (с минимальной энергией).

Этот фазовый переход напоминает собой процесс замерзания воды, и так же, как в случае воды, "ложный" вакуум может быть "переохлажден", так что он при первом удобном случае разом переходит в состояние "истинного", выделяя огромную энергию. Вот эта энергия и создает инфляционное "распирание" Вселенной.

Вселенная будет расширяться бесконечно и все более ускоренно. В результате очень далекие космические объекты должны достичь такой скорости удаления от нас, что свет от них никогда не сможет прийти на Землю, иными словами — в ускоряющейся Вселенной появляется "горизонт", дальше которого никакие телескопы проникнуть не смогут.

И еще одно: обычное расширение Вселенной, то есть непрерывный "прирост" ее пространства, не порождает никаких сил и потому не влечет за собой никакого изменения (расширения) физических тел. Однако совсем иное дело — ускоренное расширение. Оно эквивалентно появлению некой силы, действующей на все тела в сторону их растяжения. Но эта сила очень мала, например, на поверхности Земли нынешнее ускорение расширения Вселенной порождает силу, равную 10 в минус 30-й степени от земного тяготения.

А поскольку размеры любого тела определяются суммой всех действующих на него сил, появление этой новой, растягивающей силы вызовет просто крохотную перестройку всех прежних сил и приход Земли к новому равновесию в чуть более увеличившихся размерах.

Но если ускорение расширения Вселенной будет нарастать (то есть само будет ускоренным), на тела будет действовать все более растущая сила, и это кончится разрывом не только тел, но и составляющих их атомов и даже элементарных частиц, составляющих эти атомы (так называемый Big Rip). Вселенная опустеет, и эта пустота будет продолжать свой ускоряющийся бег к бесконечности.