Будет ли Вселенная расширяться вечно или в итоге рухнет обратно в крошечное пятнышко? Опубликованное в июне исследование считает, что в соответствии с основной теорией физики бесконечная экспансия невозможна. Однако появились новые доказательства того, что постоянно расширяющуюся Вселенную пока нельзя исключить.
Темная энергия и космическое расширение
Наша Вселенная пронизана масштабной и невидимой силой, которая кажется вступает в противовес с силой тяжести. Физики прозвали ее темной энергией. Полагают, что именно она толкает пространство наружу. Но июньская статья подразумевает, что темная энергия со временем меняется. То есть, Вселенная не будет расширяться вечность и способна рухнуть до размера точки Большого Взрыва.
Физики сразу нашли проблемы в теории. Они считают, что исходная теория не может быть истинной, так как не объясняет существование бозона Хиггса, выявленного в большом адроном коллайдере. Однако гипотеза может быть жизнеспособной.
Как объяснить существование всего?
Теория струн (теория всего) считается математические изящной, но экспериментально недоказанной основой объединения общей теории относительности Эйнштейна с квантовой механикой. Теория струн предполагает, что все частицы во Вселенной не являются точками, а представлены вибрирующими одномерными струнами. Различия в вибрациях позволяют видеть одну частицу как фотон, а другую – электрон.
Однако, чтобы оставаться жизнеспособной, теория струн должна включать темную энергию. Представьте последнюю в качестве шара в ландшафте гор и долин. Если шарик стоит на вершине горы, то может оставаться неподвижным или скатиться при малейшем возмущении, так как лишен стабильности. Если остается неизменным, то наделен низкой энергией и расположен в стабильной Вселенной.
Консервативные теоретики долго считали, что темная энергия остается постоянной и неизменной во Вселенной. То есть, мячик застыл между горами в долине и не катится с вершины. Однако июньская гипотеза предполагает, что теория струн не учитывает пейзаж с горами и долинами над уровнем моря. Скорее это небольшой уклон, где шар темной энергии скатывается вниз. Пока он катится, темная энергия становится все меньше и меньше. Все может закончиться тем, что темная энергия начнет тянуть Вселенную обратно к точке Большого Взрыва.
Но есть проблема. Ученые показали, что подобные неустойчивые горные вершины должны существовать, ведь есть бозон Хиггса. Также экспериментально удалось подтвердить, что эти частицы могут находиться в неустойчивых Вселенных.
Сложности со стабильностью вселенных
Исходная гипотеза сталкивается с проблемами в неустойчивых вселенных. Пересмотренная версия указывает на возможность существования горных вершин, но отказывается от устойчивых долин. То есть, шарик должен начать скатываться, а темная энергия меняться. Но если гипотеза неверна, то темная энергия останется постоянной, мы останемся в долине между горами, а Вселенная продолжит расширяться.
Исследователи надеются, что в течение 10-15 лет спутники, измеряющие расширения Вселенной, помогут разобраться в постоянной или меняющейся природе Вселенной.