Разница в том, что во Вселенной четыре измерения. Если, конечно, не окажется, что верна теория струн и измерений на самом деле 10 или 26. Но нам бы и с четырьмя ужиться.
Эйнштейн ввёл в ОТО космологическую постоянную (лямбда-член), которая позволяла установить стационарность Вселенной в уравнениях (Линде, 1990).
Несмотря на то что про стационарность Вселенной все потихоньку забывают, космологическая постоянная по-прежнему применяется во всех частных случаях. Например, в астрономии и в инженерных приложениях. Таких, как системы спутниковой навигации.
Что было до и будет после?
Вопрос о том, что было до возникновения Вселенной, лишён смысла. Ведь сам предлог «до» подразумевает предшествование во времени, а возникновение Вселенной (сюрпри-и-из!) совпадает с возникновением времени.
Точно так же лишён смысла и вопрос о том, куда расширяется Вселенная. Потому что какого-то пространства, в которое происходит это расширение, нет. Сама Вселенная и есть пространство. Она просто расширяется, и это факт, который надо принять, так как он доказан.
Другой вопрос, что скорость расширения Вселенной поступательно возрастает, и интересно, к чему это приведёт в итоге. То ли причина в воздействии тёмной энергии, играющей роль антигравитации (которая проявляется лишь на колоссальных расстояниях), то ли это просто свойство Вселенной.
Непостоянная постоянная
Тут надо сделать отступление и рассказать вкратце о постоянной Хаббла – коэффициенте, входящем в закон Хаббла. Данный закон связывает расстояние до внегалактического объекта (галактики, квазара) со скоростью его удаления, то есть описывает ускорение расширения Вселенной.
На сегодня существует два способа расчёта постоянной Хаббла. Согласно первому, основанному на методе «стандартных свечей» (Yijung Kang, 2020), Вселенная расширяется с ускорением в 74 км/с на один мегапарсек. Второй способ, основанный на измерениях уровня реликтового излучения, даёт величину постоянной Хаббла около 67,4 км/с на один мегапарсек. Независимо от количества и качества исследований, основанных на каждом из этих способов, разница всегда одна и та же. Именно эта разница чаще всего служит поводом для разговоров о «новой физике». Причём в пользу её существования учёные стали более активно высказываться, когда появились данные о микроволновом фоне с космической обсерватории Планк. Эти данные в очередной раз подтвердили разницу.
Почему это так важно?
Определение ускорения (или даже просто его наличия), с которым расширяется Вселенная, имеет первостепенное значение для понимания её энергетического баланса или проверки ключевых компонентов стандартной космологии, таких как обоснованность общей теории относительности на космологических масштабах.
Лукас Ломбрайзер – профессор кафедры теоретической физики университета Женевы – в одной из своих работ утверждает, что согласовать разницу в получаемых значениях постоянной Хаббла можно в том случае, если наша Вселенная представляет собой «пузырь» с пониженной плотностью материи относительно внешнего пространства (Lucas Lombriser, 2020).
По его расчётам, для согласования получаемой разницы постоянной Хаббла при размере нашего «пузыря» около 250 млрд световых лет в диаметре плотность материи в нём должна быть вдвое ниже средней плотности внешней части Вселенной.
В целом эта работа может быть подтверждением в пользу хаотической теории инфляции, согласно которой мы живём лишь в одном из множества пузырей, что очень интересно. Но это уже отдельная тема.
Тёмная ли энергия?
Так почему же расширяется Вселенная?
Наиболее правдоподобная из существующих гипотеза утверждает, что это происходит из-за тёмной энергии, имеющей антигравитационное действие. Тёмная энергия заставляет Вселенную существовать, расширяет её с самых первых мгновений. Именно благодаря этой энергии на Земле существует жизнь.
Однако хочу предупредить: концепция тёмной энергии может оказаться ложной. Возможно, она призвана оттянуть момент, когда наука наконец сможет доказать полную несостоятельность этой гипотезы перед открытыми ею фактами. Точно так же, как это некогда произошло с мировым эфиром. Теория эфира одно время всех устраивала и считалась неоспоримой. До тех пор, пока дальнейшие исследования не доказали, что на самом деле никакого мирового эфира нет. И никогда не было.
Как, куда и почему всё движется?
Давайте разберёмся.
Соседкой нашей галактики является галактика Андромеды, которую, к слову сказать, можно увидеть даже невооружённым глазом. Вокруг этого тандема вращаются несколько десятков карликовых галактик (те, которые нам известны). Все вместе они образуют Местную группу галактик. В этой группе на данный момент мы знаем 54 галактики, их размеры превышают десять млн световых лет. Местная группа галактик вместе с примерно сотней таких скоплений составляет сверхскопление Девы размером уже больше 110 млн световых лет.