«Люди реагують дуже емоційно тому, що, якщо це правда буде виявлено і доведено, це буде вражаюче», - сказав Тімм Вразе, фізик з Віденського технологічного університету. Тепер Вразі та його колеги опублікували окреме дослідження, яке наводить свої аргументи на противагу попередній статті. Це означає, що теорію всесвіту, який постійно розширюється, поки не можна виключити.
Темна енергія і космічна експансія
Наш Всесвіт пронизаний величезною невидимою силою, яка, здається, протистоїть гравітації. Фізики називають цю силу темною енергією. Вважається, що саме вона постійно «виштовхує» наш Всесвіт назовні, провокуючи розширення.
Але в червні група фізиків опублікувала статтю, в якій стверджується, що темна енергія змінюється з плином часу. Це означає, що Всесвіт не буде розширюватися вічно, але в кінцевому підсумку може сколапсувати до тих розмірів, які були ще до Великого Вибуху. Майже відразу фізики виявили недоліки теорії: кілька незалежних груп згодом опублікували статті, в яких пропонувалися поправки до гіпотези.
У статті, опублікованій 2 жовтня в журналі Physical Review D, йдеться, що в її нинішньому вигляді початкова гіпотеза не може бути виправдана, тому що вона не може пояснити існування бозона Хіггса, який, як ми знаємо завдяки Великому адронному коллайдеру, існує. Проте, як вважає Вразе, який був співавтором цієї статті, з деякими теоретичними поправками, гіпотеза колапсуючого Всесвіту все ще може бути життєздатною.
Як ми пояснимо все, що колись існувало?
Теорія струн, іноді звана теорією всього, є математично елегантною, але експериментально недоведеною моделлю для об'єднання теорії відносності Ейнштейна з квантовою механікою. Теорія струн передбачає, що всі частинки, що складають Всесвіт, насправді не точки, а одномірні струни, які вібрують. Відмінності в цих коливаннях дозволяють нам бачити одну частинку як фотон, а іншу - як електрон.
Однак для того, щоб теорія струн була життєздатним поясненням Всесвіту, вона повинна включати темну енергію.
За словами Вразе, можна уявити темну енергію у вигляді кулі серед гір і долин, яка являє собою кількість потенційної енергії. Якщо м'яч стоїть на вершині гори, він може бути нерухомим, але він може скотитися вниз через найменше обурення, тому він нестійкий. Якщо м'яч знаходиться в долині, він не рухається, має низьку енергію і знаходиться в стабільному Всесвіті, тому що сильний поштовх змусив би його відкотитися.
Теоретики, які працюють над теорією струн, давно припускали, що темна енергія постійна і незмінна у Всесвіті. Іншими словами, м'яч знаходиться в долинах між горами, він не скочується з гірських вершин і не змінюється з часом.
Але гіпотеза, висунута в червні, передбачає, що для роботи теорії струн ландшафт не повинен мати гір або долин над рівнем моря. (У цій концепції наш Всесвіт знаходиться над рівнем моря, що метафорично позначає точку, в якій темна енергія починає або працювати на розширення Всесвіту, або на його стиснення.)
Швидше, ландшафт має невеликий нахил, і «куля темної енергії» котиться вниз. «У той час як він котиться вниз, темної енергії стає все менше і менше», - сказав Вразе. «Висота кулі відповідає кількості темної енергії в нашому Всесвіті».
У цій теорії темна енергія може зрештою «скотитися» нижче рівня моря і почати тягнути Всесвіт назад до своїх розмірів до Великого Вибуху.
Але є одна проблема. За словами Вразе, було показано, що такі нестійкі гірські вершини повинні існувати, оскільки існує бозон Хіггса. І було експериментально доведено, що частинки Хіггса можуть існувати на цих гірських вершинах («нестабільні всесвіти») і можуть бути потривожені при найменшому дотику.
Труднощі зі стабільністю Всесвіту
Камрун Вафа, який працює над теорією струн у Гарварді і старший автор червневої гіпотези підтвердив, що, дійсно, оригінальна гіпотеза має «труднощі з нестабільними всесвітами». І наступні статті відобразили цю проблему.
Однак, за словами Вразе, навіть якщо гіпотезу переглянути, «ми все одно не будемо в стабільному Всесвіті - швидше, все інше зміниться». Згідно з переглянутою версією, гірські вершини можуть існувати, але стабільні долини не можуть (уявіть собі форму сідла коня).
М'яч повинен в кінцевому підсумку почати котитися, і темна енергія повинна змінитися з часом. Але якщо гіпотеза повністю помилкова, то темна енергія може бути постійною, ми будемо сидіти в долині між двома горами, і Всесвіт буде продовжувати розширюватися.
Вразі сподівається, що протягом 10-15 років супутники, які більш точно вимірюють розширення Всесвіту, допоможуть зрозуміти, чи є темна енергія постійною або такою, що змінюється. Вафа погодився: «Це захоплюючий період у космології і, сподіваюся, в найближчі кілька років ми побачимо експериментальні докази зміни темної енергії в нашому Всесвіті».
