Конец всего. 5 сценариев гибели Вселенной с точки зрения астрофизики

Причина этого небольшого милосердия космологической постоянной (которая, тем не менее, в итоге приведет к разрушению всей Вселенной) заключена в слове «постоянная». Если темная энергия на самом деле является космологической постоянной, ее определяющее свойство состоит в том, что плотность темной энергии в любой части пространства остается одинаковой даже при расширении пространства. Постоянна не скорость расширения, а только плотность самой космологической постоянной в любом заданном объеме пространства. В некотором роде это имеет смысл, если каждой точке пространства автоматически присваивается определенное количество темной энергии, однако это по-прежнему остается очень странным, поскольку означает, что с увеличением пространства количество темной энергии тоже увеличивается, обеспечивая постоянную плотность. Это также означает, что если вы нарисуете сферу заданного размера в любом месте Вселенной и измерите количество темной энергии внутри нее, а затем сделаете то же самое в будущем, вы получите один и тот же результат, вне зависимости от того, насколько за это время расширилась Вселенная. Если в вашей первоначальной сфере содержится скопление галактик и некоторое количество темной энергии, то через миллиард лет количество темной энергии в этой области будет таким же, поэтому, если ее и раньше было недостаточно для того, чтобы разрушить скопление галактик, ей не удастся сделать это и в будущем. Соотношение между веществом и темной энергией в данной сфере существенно не изменится даже по мере опустошения остального космоса.

Это обнадеживает. Если вы являетесь скоплением материи во Вселенной и хотите сформировать хорошую стабильную гравитационно-связанную галактику, вы можете быть уверены, что, как только вы накопите достаточно вещества для построения чего-либо, темная энергия не сможет разрушить результат вашего труда.

Но только при условии, что темная энергия не является чем-то более мощным.

Как мы говорили в предыдущей главе, космологическая постоянная – лишь одна из возможных форм темной энергии. Все, что нам известно о темной энергии, – это то, что она заставляет Вселенную расширяться с ускорением. Или, если точнее, она оказывает отрицательное давление. На первый взгляд понятие отрицательного давления может показаться чем-то странным, поскольку о давлении, как правило, думают как о некой выталкивающей силе. Однако в эйнштейновской общерелятивистской картине мира давление представляет собой просто еще один вид энергии, вроде массы или радиации, которая оказывает гравитационное воздействие. А согласно общей теории относительности, гравитация является лишь следствием искривления пространства.

Помните аналогию с шаром для боулинга, создающим вмятину на поверхности батута, с помощью которой мы продемонстрировали, как вещество искривляет пространство? Если принять во внимание общую теорию относительности, вмятина будет глубже не только в том случае, если мяч будет более массивным, но и если он будет горячим или будет иметь высокое внутреннее давление. Таким образом, давление, как и другие виды энергии, действует во многом подобно массе. С гравитационной точки зрения давление притягивает. Например, при расчете гравитационного воздействия скопления газа вы должны учитывать не только его массу, но и давление, поскольку и то, и другое вносит вклад в гравитационное воздействие, которое газ оказывает на находящееся вокруг него вещество. Фактически давление вносит в кривизну пространства-времени больший вклад, чем масса.

Что это означает для отрицательного давления? Если давление какого-то странного вещества может быть отрицательным, это означает, что оно способно компенсировать влияние массы на кривизну пространства-времени. Если записать давление и плотность темной энергии в форме космологической постоянной, используя соответствующие единицы измерения, то давление будет равно плотности по модулю, но противоположно по знаку.