Наша Вселенная, огромная и загадочная, постоянно расширяется. На протяжении десятилетий ученые были заинтригованы невидимой и неуловимой силой, которая, похоже, ускоряет это расширение: темной энергией. Однако новое исследование предлагает смелое решение: червоточины могут быть ключом к этой космологической загадке.
Темная энергия, невидимая сила отталкивания, составляет около 70 % наблюдаемой Вселенной. Считается, что она ответственна за ускорение расширения Вселенной — явление, обнаруженное благодаря наблюдениям за сверхновыми в 1998 году. Согласно существующим моделям, темная энергия может быть представлена космологической постоянной — формой вакуумной энергии, пронизывающей весь космос. Несмотря на ее повсеместное распространение, точная природа темной энергии остается глубочайшей загадкой.
Одна из величайших загадок космологии — понять, как и почему темная энергия ведет себя так, как она ведет. Теорий существует множество, но ни одна из них пока не дает удовлетворительного объяснения. На этом фоне исследование, опубликованное недавно в журнале , предполагает, что червоточины, гипотетические туннели в ткани пространства-времени, могут предложить решение. Червоточины были впервые теоретизированы Альбертом Эйнштейном и Натаном Розеном в 1935 году как мосты, соединяющие две разные точки в пространстве-времени.
К новому пониманию расширения Вселенной
Новое исследование, проведенное международной группой физиков, предполагает, что червоточины могут объяснить темную энергию и ее влияние на расширение Вселенной. Проще говоря, червоточины могут позволить темной энергии «перетекать» из одного региона Вселенной в другой, создавая наблюдаемый эффект ускорения. Эта гипотеза основана на сложных математических моделях и передовых компьютерных симуляциях.
Микроскопические червоточины, которые постоянно образуются и распадаются в квантовой пене пространства-времени, могут играть ключевую роль в расширении Вселенной. Согласно исследованию, эти червоточины могут изменять топологию пространства-времени, тем самым влияя на полевые уравнения гравитации. Добавив специальный член к гравитационному действию, исследователи обнаружили, что плотность червоточин может генерировать эффективную космологическую постоянную. Эта меняющаяся во времени постоянная может объяснить темную энергию и ее влияние на ускоренное расширение Вселенной.
Вкратце это означает, что темная энергия может быть результатом сложных топологических взаимодействий на субатомном уровне, когда микроскопические червоточины изменяют структуру пространства-времени. Это позволяет по-новому взглянуть на темную энергию, предполагая, в частности, что это явление может быть неразрывно связано с фундаментальной природой Вселенной и квантовой гравитацией.
Огромные последствия для надежной гипотезы
Если червоточины действительно существуют и играют определенную роль в расширении Вселенной, это откроет путь к новым способам ее изучения и исследования. Стилианос Цилиукас, докторант Фессалийского университета и Афинской национальной обсерватории и соавтор исследования, рассказал Live Science: «Хотя наш результат был получен на основе евклидовой квантовой гравитации… вполне вероятно, что наша модификация может быть применена к другим теориям квантовой гравитации«.
Исследования червоточин бурно развиваются. Недавние эксперименты с использованием квантовых компьютеров позволили смоделировать различные динамические модели червоточин, дающие представление об их потенциальном поведении. Эти достижения позволяют ученым исследовать виртуально, а значит, и теоретически, те аспекты физики, которые раньше были недоступны.
Исследовательская группа показала, что ее модель темной энергии по наблюдениям даже лучше, чем стандартная космологическая теория, которая постулирует, что темная энергия имеет плотность энергии, которая не зависит от времени. «Согласно нашему предложению, темная энергия может меняться со временем«, — добавляет Цилиукас. «Это большое преимущество, поскольку последние наблюдения показывают, что скорость расширения Вселенной сегодня отличается от ранней Вселенной«.
Однако некоторые специалисты критически относятся к этой гипотезе, указывая на технические и, прежде всего, концептуальные проблемы. Для существования червоточин необходимы экзотические условия, например, наличие материи с отрицательной энергией, что пока не наблюдалось напрямую. Тем не менее, идея о том, что червоточины могут решить загадку темной энергии, расширяет границы космологии и вдохновляет на новые направления исследований. Поэтому физики продолжают с энтузиазмом изучать эти концепции.