Флуктуации пространства и времени: предложено новое объяснение темной энергии

В новом исследовании ученые Университета Британской Колумбии предположили, что Вселенная расширяется из-за флуктуаций пространства и времени. На текущий момент вокруг загадочной темной энергии сгрудилось много перепутанных теорий. Новое исследование может привести к лучшему пониманию темной энергии. С конца 1920-х годов астрономы знали о том, что Вселенная находится в состоянии расширения. Первоначально предсказанная общей теорией относительности Эйнштейна, эта парадигма привела к самой широкой принятой космологической модели — теории Большого Взрыва. Однако в 90-х годах ситуация стала несколько запутанной, поскольку новейшие наблюдения показали, что Вселенная расширяется с постоянно нарастающей скоростью.

Все это привело к появлению теории темной энергии, невидимой загадочной силы, которая подталкивает расширение космоса. Подобно темной материи, которой объясняют «недостающую массу», темная энергия стала святым Граалем ученых, которые пытались объяснить ее, найти или хотя бы создать адекватный теоретический фреймворк для нее. Новое исследование Университета Британской Колумбии говорит о том, что расширение Вселенной может быть связано с флуктуациями в пространстве и времени.

Это исследование, недавно опубликованное в журнале Physical Review D, было проведено под руководством Цинди Вонгом, аспирантом кафедры физики и астрономии в UBC. Под руководством профессора Уильяма Унру (того самого, который предложил эффект Унру) и при помощи Чжэнь Чжу (другого аспиранта UBC), они бросили на темную энергию новый взгляд.

Команда начала с рассмотрения несоответствий, возникающих из двух основных теорий, которые вместе объясняют все явления природы во Вселенной. Эти теории — не что иное, как общая теория относительности и квантовая механика — объясняют, как Вселенная ведет себя на самых больших масштабах (звезды, галактики, кластеры) и наименьших (субатомные частицы).

К сожалению, две этих теории несовместимы, когда дело доходит до небольшого вопросика, известного как гравитация. Ученые до сих пор пытаются объяснить ее с точки зрения квантовой механики. Существование темной энергии и расширение Вселенной — еще одна точка разногласий. Во-первых, кандидатские теории вроде энергии вакуума, которые являют собой самые популярные объяснения темной энергии, имеют серьезные несоответствия.

Также читать  Палеонтологи нашли в России останки морского ящера размером с автобус

Согласно квантовой механике, энергия вакуума должна иметь невероятно большую плотность энергии. Но если это так, то из общей теории относительности вытекает, что эта энергия должна иметь невероятно сильный гравитационный эффект, которого было бы достаточно, чтобы Вселенная взорвалась в размерах.

В то время как другие ученые пытались модифицировать общую теорию относительности и квантовую механику, чтобы разрешить эти несоответствия, Вонг и его коллеги искали другой путь.

syn3 600x443 - Флуктуации пространства и времени: предложено новое объяснение темной энергии

В рамках своего исследования Вонг и его коллеги произвели новые расчеты энергии вакуума, учитывающие высокую предсказанную плотность энергии. Затем рассмотрели возможность того, что на самых маленьких масштабах — в миллиарды раз меньше электронов — ткань пространства-времени подвержена диким флуктуациям, осциллирующим в каждой точке между расширением и сжатием.

По мере раскачивания назад и вперед, эти колебания приводят к тому, что Вселенная расширяется медленно, но с нарастающей скоростью. После выполнения своих расчетов они отметили, что это объяснение согласуется как с наличием квантовой вакуумной плотности энергии, так и с ОТО. Кроме того, все это согласуется с тем, что ученые наблюдают уже почти век.

В отличие от противоречивых теорий Вселенной, в которой различные силы, управляющие ею, не могут жить в мире и должны отменять одна другую, в картине Вонга и его коллег Вселенная постоянно движется. Эффекты энергии вакуума взаимоисключаются, при этом приводя к расширению и ускорению, которые мы наблюдаем все это время.

Хотя слишком рано говорить что-то определенное, этот образ высокодинамичной Вселенной (даже в мельчайших масштабах) может перевернуть наше понимание пространства-времени. По крайней мере эти теоретические выводы обязательно стимулируют дебаты в научном сообществе, а также эксперименты, которые должны будут предложить прямые доказательства. И это, насколько мы знаем, единственный способ понять Вселенную, шаг за шагом.

Также читать  На Марсе свирепствуют смерченосные ветры