Такое переосмысление основ мироздания предлагает решение загадок темной энергии и темной материи, которые, по мнению ученых, составляют около 95% всей энергии и материи во Вселенной, но так и остаются ненайденными.
Новый подход подробно изложен в статье профессора теоретической физики Женевского университета Лукаса Ломбризера, опубликованной в журнале “Классическая и квантовая гравитация”.
То, что Вселенная расширяется, ученые знают из-за красного смещения – растяжения длины волны света в сторону более красного конца спектра по мере удаления от нас испускающего свет объекта. У далеких галактик красное смещение больше, чем у ближайших к нам, что позволяет предположить, что эти галактики удаляются все дальше от Земли.
Совсем недавно ученые нашли доказательства того, что расширение Вселенной не постоянно, а ускоряется все быстрее и быстрее. Это ускоряющееся расширение фиксируется термином, известным как космологическая постоянная, или лямбда.
Космологическая постоянная была головной болью для космологов, поскольку предсказанные значения, сделанные физикой частиц, отличаются от фактических наблюдений на 120 порядков. Поэтому космологическую постоянную назвали “худшим предсказанием в истории физики”.
Космологи часто пытаются решить проблему несоответствия между различными значениями лямбды, придумывая новые частицы или физические силы, но Ломбризер решил ее путем переосмысления того, что уже существует:
“В этой работе мы немного сместили фокус, чтобы взглянуть на космос и его неразрешенные загадки, выполнив математическое преобразование физических законов, которые им управляют”.
Согласно математической интерпретации Ломбризера, Вселенная не расширяется, а является плоской и статичной, как когда-то считал Эйнштейн. Наблюдаемые нами эффекты, указывающие на расширение, объясняются эволюцией масс частиц – таких как протоны и электроны – с течением времени.
В этой картине мира частицы возникают из поля, пронизывающего пространство-время. Космологическая постоянная задается массой поля, а поскольку это поле колеблется, то колеблются и массы частиц, которые оно порождает. Космологическая постоянная по-прежнему изменяется со временем, но в новой модели изменение связано с изменением массы частиц во времени, а не с расширением Вселенной.
В новой теории эти флуктуации поля приводят к большему красному смещению для удаленных скоплений галактик, чем предсказывают традиционные космологические модели. При этом космологическая постоянная остается верной предсказаниям модели.
“Я был удивлен тем, что проблема космологической постоянной просто исчезает в этом новом взгляде на космос”, – сказал Ломбризер.
Новая концепция Ломбризера также решает некоторые другие актуальные проблемы космологии, включая природу темной материи. Эта загадочная невидимая материя превышает число частиц обычной материи в соотношении 5 к 1, но остается необнаруженной, поскольку не взаимодействует со светом.
Ломбризер предположил, что флуктуации поля могут вести себя подобно так называемому аксионному полю, а аксионы – это гипотетические частицы, которые являются одним из предполагаемых кандидатов на роль темной материи.
Эти флуктуации также могут покончить с темной энергией – гипотетической силой, растягивающей ткань пространства и тем самым разгоняющей галактики все быстрее и быстрее. В этой модели эффект темной энергии, по словам Ломбризера, объясняется тем, что в более поздние периоды развития Вселенной массы частиц проходят другой эволюционный путь.
“А если это так, то необходимости существования темной энергии нет в принципе”, – добавил Ломбризер.
Читайте также: Вся Вселенная может быть обречена на испарение