Ускорение!

В январе 1998 года на собрании Американского астрономического общества молодой человек по имени Сол Перлмуттер выступил с заявлением, не уступавшим по сенсационности открытию Хаббла: Хаббл установил, что вселенная расширяется, Перлмуттер доказывал, что вселенная расширяется с ускорением. Космологи подбирали челюсти с пола. СМИ вскоре проведали о том, что на конференции произошла какая-то сенсация, нечто опрокинувшее все привычные представления. В послесловии 2010 года к новому изданию книги “Природа пространства и времени” (в соавторстве с Роджером Пенроузом) Хокинг живо передает волнение, вызванное столь важным и неожиданным открытием.

Две группы астрономов пришли к этому выводу одновременно и независимо друг от друга: Перлмуттер в составе Космологического проекта Supernova занимался в Национальной лаборатории имени Лоренса Беркли (Калифорния) исследованием сверхновых звезд с целью установить, замедляется ли расширение вселенной, – и в итоге установил, что не только не замедляется, но ускоряется! Этот парадокс нелегко было принять, но в марте о схожих результатах доложила другая исследовательская группа из австралийских обсерваторий Маунт-Стромло и Сайдинг-спринг (ее возглавлял Брайан Шмидт).

Теория инфляции предсказывала плоскую вселенную, а новые данные вроде бы свидетельствовали в пользу открытой вселенной (вторая модель Фридмана, см. рис. 6.1.). Однако другое следствие из этого же открытия скорее подкрепляло теорию инфляции: открытие Перлмуттера можно было принять в качестве первого надежного, основанного на наблюдении доказательства существования сил отталкивания, своего рода антигравитационного ускорения, на котором настаивала теория инфляции. Откуда-то во вселенной взялась же эта добавочная антигравитация.

Не обнаруживается ли таким образом и существование космологической константы, которую Эйнштейн пытался поместить в уравнения общей теории относительности, сам не веря в то, о чем свидетельствовало наличие такой константы? Он-то, разумеется, в итоге от нее отказался, но теперь Перлмуттер готов был утверждать, что малая позитивная космологическая константа все-таки существует, и Хокинг, как и многие другие, согласился: такое объяснение выглядит наиболее простым и правдоподобным[316]. И все же царапала тревога: а вдруг дело обстоит не так уж просто? Вдруг антигравитация во вселенной имеет более экзотическое происхождение? Вспомнилась и таинственная “квинтэссенция” (“пятый элемент” по Аристотелю).

В словаре физиков появилось выражение “темная энергия”, обозначающее энергию, чей источник неизвестен. А энергия, как подсказывает самое знаменитое из уравнений Эйнштейна, представляет собой разновидность материи. Согласно одной из гипотез, в совокупности обычная материя, “темная материя” (чье происхождение пока не установлено, однако присутствие уже достаточно подтверждено) и “темная энергия” как раз и приводят к образованию плоской вселенной, предсказываемой теорией инфляции. В послесловии к изданию “Природы пространства и времени” 2010 года Хокинг предположил, что достаточное количество темной энергии вызовет позитивное искривление, необходимое для возникновения закрытой вселенной, – в точности как в его первоначальной гипотезе об отсутствии граничных условий[317]. Однако с 1998 года Хокинг взялся перерабатывать эту гипотезу в свете столь неожиданных новых открытий.