Согласно современным научным данным, Вселенная не просто расширяется — ее расширение происходит с ускорением. Это наблюдение подтверждается астрономическими измерениями, но его физическая природа остается предметом дискуссий. Основная сложность для ученых заключается в том, чтобы найти объяснение этому ускорению и проверить, насколько оно согласуется с новыми экспериментальными данными.
Одной из наиболее распространенных гипотез является так называемая темная энергия. В стандартной космологической модели на ее долю приходится около 68% энергетической плотности Вселенной. Однако этот подход не полностью согласуется с предсказаниями квантовой теории поля, и многие детали остаются неясными.
Физик Саввас Кушиаппас из США предлагает альтернативный взгляд. Он допускает, что часть эффектов, которые обычно приписывают темной энергии, может быть следствием квантовых поправок к геометрии самой Вселенной.
В своей модели Кушиаппас исходит из того, что размер Вселенной и скорость ее расширения не могут быть определены одновременно с абсолютной точностью. Это ограничение, напоминающее принцип неопределенности в квантовой механике, изменяет уравнения, используемые космологами для описания эволюции расширения. В результате ускорение на поздних стадиях может оказаться макроскопическим проявлением квантовой неопределенности, связанной с космологическим горизонтом — границей наблюдаемой области Вселенной.
Автор также обращается к квантовой гравитации — области теоретической физики, которая пытается согласовать общую теорию относительности с квантовой механикой. Первая хорошо описывает гравитацию и крупномасштабную структуру пространства-времени, вторая — поведение частиц на микроуровне. Их последовательное объединение остается одной из нерешенных фундаментальных задач.
Если предложенная гипотеза верна, то ускоренное расширение может нести наблюдаемые признаки квантово-гравитационной физики. Это позволило бы сместить акцент в объяснении с неизвестного материального компонента на модифицированные свойства геометрии Вселенной.
Кушиаппас рассматривает вариант модели, который позволяет избежать сингулярности Большого взрыва. В этом случае Вселенная могла бы возникнуть не из точки бесконечной плотности, а из отскока предыдущей сжимающейся Вселенной. В зависимости от выбора ключевого параметра модели можно получить либо поведение, схожее с темной энергией на поздних этапах, либо альтернативное описание самых ранних моментов эволюции.
Автор признает, что его подход не решает всех существующих проблем. Некоторые расхождения с наблюдениями и теоретические вопросы сохраняются. Для проверки этих идей необходимы дальнейшие расчеты и, особенно, новые данные о далеком космосе. В частности, ожидается, что проекты DESI, телескоп «Евклид» и обсерватория Веры Рубин позволят измерить историю расширения Вселенной с достаточной точностью, чтобы уточнить, насколько стандартная модель соответствует реальности.
Как отмечает сам Кушиаппас, наблюдаемая история расширения Вселенной, по-видимому, вступает в противоречие с самыми простыми теоретическими описаниями, и это побуждает ученых искать более сложные или принципиально новые подходы.