Конец эпохи темной энергии: новая теория космологии разрушает наши привычные представления о Вселенной
Современная наука привыкла объяснять ускоренное расширение Вселенной влиянием загадочной темной энергии. Однако недавнее исследование математиков ставит под сомнение сами основы стандартной космологической модели, предлагая совершенно иной взгляд на природу нашего мира и его динамику.
Действительно ли темная энергия – лишь математическая иллюзия?
Группа математиков из Калифорнийского университета в Дейвисе и Университетского колледжа Лондона представила доказательства того, что общепринятая модель расширения Вселенной может быть фундаментально ошибочной. В исследовании, опубликованном в научном журнале Proceedings of the Royal Society A, ученые проанализировали уравнения Эйнштейна – Эйлера, которые сочетают общую теорию относительности с гидродинамикой для моделирования космоса.
Смотрите также В глубоком космосе нашли вещество, связанное с возникновением жизни на Земле
Выводы указывают на то, что ускорение расширения Вселенной является естественным следствием нестабильности в самой структуре пространства-времени, а не результатом воздействия неизвестной субстанции.
Все силы находятся в равновесии, когда карандаш стоит на торце, поэтому это является решением уравнений. Но оно нестабильно. Любое дыхание воздуха – и он падает,
– прокомментировал ведущий автор исследования, почетный профессор математики Калифорнийского университета в Дейвисе Блейк Темпл.
Профессор Темпл и его коллеги, Кристофер Александер и Зик Воглер, утверждают, что стандартная космологическая модель (Lambda-CDM) похожа на такой балансирующий карандаш. Математические модели, которые используют для описания расширения Вселенной, известные как пространства-времена Фридмана, оказались нестабильными как на малых, так и на больших масштабах вблизи Большого взрыва. В физике такие нестабильные решения обычно считают нереалистичными, поскольку их почти невозможно наблюдать в природе в чистом виде.
История вопроса восходит к 1915 году, когда Альберт Эйнштейн добавил к своим уравнениям так называемую космологическую константу, чтобы создать модель статической Вселенной. Позже, когда Эдвин Хаббл доказал расширение космоса в 1929 году, Эйнштейн назвал это решение своей "самой большой ошибкой".
Однако в 1990-х годах константу вернули к жизни под названием "темная энергия", чтобы объяснить данные об ускорении галактик, полученные с помощью наблюдений за суперновыми. Сегодня считают, что темная энергия составляет около 70% всей энергии Вселенной, несмотря на то, что ее физическая природа остается полной загадкой.
Авторы новой работы предложили альтернативное объяснение. Они обнаружили семейство самоподобных решений, которые возникают во время радиационной эпохи Большого взрыва. Эти решения показывают, что даже незначительные возмущения плотности материи в начальные моменты существования Вселенной со временем приводят к возникновению ускорений, которые мы наблюдаем сегодня. Это означает, что ускорение возникает самостоятельно внутри оригинальной теории гравитации Эйнштейна без каких-либо дополнительных параметров.
Нестабильность всех пространств-времен Фридмана к ускоренному расширению предлагает более простое и естественное объяснение ускорения Вселенной, чем темная энергия,
– заявил почетный профессор математики Блейк Темпл.
Новый анализ также бросает вызов принципу Коперника, который утверждает, что Земля не занимает особого места во Вселенной. Математики доказали, что ускорение удаления от центра симметрии возникает естественным образом, и для согласования модели с наблюдениями наблюдатель должен находиться в определенной зоне. Хотя это звучит необычно, ученые отмечают, что и стандартная модель с темной энергией также фактически ставит нас в привилегированное положение во времени, когда энергия материи и темная энергия примерно равны.
Исследователи установили, что решения в рамках их модели ведут себя стабильно в долгосрочной перспективе. Несмотря на то, что на промежуточных этапах возникает ускорение, в далеком будущем Вселенная постепенно возвращается к состоянию пространства-времени Фридмана или Минковского.
Это открытие дает надежду на разрешение кризиса в современной космологии, где различные методы измерения скорости расширения космоса дают противоречивые результаты. Математическая модель, разработана при поддержке Совета по инженерным и физическим наукам Великобритании, может стать фундаментом для новой картины мира, где для объяснения величия космоса достаточно лишь фундаментальных законов физики.