А что если время во Вселенной течёт по-разному? Новая космология ставит под сомнение «тёмную энергию»
Мы привыкли думать о Вселенной как о чём-то едином и неделимом, где законы физики действуют одинаково везде и всегда. Но что, если это не совсем так? Что, если время, эта фундаментальная категория нашего бытия, течёт с разной скоростью в разных уголках космоса? Эта смелая гипотеза лежит в основе новой космологической модели, предлагающей пересмотреть наши представления о расширении Вселенной и, возможно, избавиться от самой загадочной сущности в современной космологии — «тёмной энергии».
Представьте себе: вы смотрите на ночное небо, усеянное миллиардами звёзд. Кажется, всё так далеко и неподвижно. Но в действительности Вселенная — это гигантская паутина галактик, связанных между собой гравитацией и разделённых огромными, практически пустыми пространствами — пустотами. Именно эта неоднородность, по мнению сторонников новой теории, играет ключевую роль в формировании «временекапта» Вселенной.
«Временекапт»: что это такое и зачем он нужен?
Основная идея концепции «временекапта» заключается в том, что время течёт с разной скоростью в областях с разной плотностью материи. В пустотах, где материи практически нет, время идёт быстрее, чем в скоплениях галактик, где гравитация сильнее. Это связано с хорошо известным в физике эффектом гравитационного замедления времени, предсказанным общей теорией относительности Эйнштейна. Чем сильнее гравитационное поле, тем медленнее течёт время.
Почему это так важно? Потому что стандартная космологическая модель, основанная на так называемом «космологическом принципе», предполагает, что Вселенная однородна и изотропна в больших масштабах. То есть, она выглядит одинаково во всех направлениях и имеет одинаковые свойства повсюду. Космологический принцип позволяет нам усреднять параметры Вселенной и описывать её эволюцию с помощью относительно простых уравнений. Однако, как мы уже говорили, реальная Вселенная далеко не однородна.
Именно эту неоднородность и учитывает модель «временекапта». Её сторонники утверждают, что различия в скорости течения времени в разных областях Вселенной приводят к тому, что наблюдаемое ускорение расширения Вселенной — то, что мы приписываем «тёмной энергии» — является лишь кажущимся эффектом. На самом деле, Вселенная расширяется с постоянной скоростью, но из-за разницы в течении времени в разных областях, мы видим это как ускорение.
Так что же такое «тёмная энергия»?
Открытие ускоренного расширения Вселенной в конце 1990-х годов стало настоящей сенсацией. Но оно же породило одну из самых больших загадок современной физики: что за сила заставляет Вселенную расширяться всё быстрее и быстрее? Для объяснения этого феномена была введена концепция «тёмной энергии» — таинственной субстанции, заполняющей всё пространство и обладающей отрицательным давлением, что и приводит к ускорению расширения.
Проблема в том, что мы до сих пор не знаем, что такое «тёмная энергия» на самом деле. Существует множество гипотез, но ни одна из них не является общепринятой. Некоторые предполагают, что «тёмная энергия» — это космологическая постоянная, энергетическая плотность вакуума. Другие предлагают более экзотические варианты, такие как квинтэссенция — динамическое скалярное поле, изменяющееся во времени.
Модель «временекапта» предлагает альтернативное объяснение. Если ускоренное расширение — это лишь кажущийся эффект, то и «тёмная энергия» не нужна. Это, конечно, очень привлекательная перспектива, но у новой теории есть свои трудности.
Сложности и перспективы
Главная проблема модели «временекапта» заключается в том, что она гораздо сложнее стандартной космологической модели. Для её построения необходимо учитывать не только гравитационное взаимодействие, но и распределение материи в пространстве, а также разницу в скорости течения времени в разных областях. Это требует огромных вычислительных ресурсов и сложного математического аппарата.
Кроме того, модель «временекапта» должна быть проверена на соответствие наблюдательным данным. А это непростая задача, так как стандартная космологическая модель хорошо согласуется с большинством наблюдений, включая реликтовое излучение, распределение галактик и данные о сверхновых.
Именно данные о сверхновых типа Ia, которые служат своеобразными «стандартными свечами» для измерения расстояний во Вселенной, стали одним из аргументов в пользу модели «временекапта». Анализ большого набора данных Pantheon+ показал, что эта модель может лучше описывать наблюдаемую зависимость между расстоянием и красным смещением (мерой скорости удаления объекта) для сверхновых, чем стандартная модель.
Однако, другие наблюдательные данные, такие как измерения барионных акустических осцилляций (BAO), которые представляют собой «эхо» звуковых волн, распространявшихся в ранней Вселенной, больше соответствуют предсказаниям стандартной модели.
Таким образом, вопрос о том, какая из моделей лучше описывает нашу Вселенную, остаётся открытым.
Будущее космологии: нас ждут большие открытия
В ближайшие годы космологи ждут новых данных с перспективных телескопов и обсерваторий. В частности, Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) в Аризоне создаёт подробную карту распределения галактик во Вселенной, а космический телескоп Euclid и обсерватория Vera Rubin в Чили будут собирать данные о миллиардах галактик и сверхновых.
Эти данные позволят с высокой точностью измерить параметры Вселенной и проверить предсказания различных космологических моделей. Возможно, мы наконец-то узнаем, что такое «тёмная энергия» на самом деле, или же модель «временекапта» получит убедительные доказательства в свою пользу.
В любом случае, нас ждёт захватывающее время открытий и новых знаний о нашей Вселенной. И вполне возможно, что наши представления о времени, пространстве и гравитации кардинально изменятся.
