Это открытие, удостоенное Нобелевской премии, перевернуло все наши представления о космосе. Если Вселенная ускоряется, значит, ее ведет какая-то неведомая сила, которая работает как антигравитация.
Именно эта "расталкивающая" сила, заставляющая галактики удаляться друг от друга все быстрее, получила название темная энергия. Когда мы провели инвентаризацию всего, что есть в космосе, оказалось, что эта загадочная субстанция доминирует в мироздании. На видимую материю – звезды, планеты, нас с вами – приходится всего около 4% всей массы и энергии Вселенной. На темную материю, которую тоже никто не видел, но хотя бы она притягивает (около 27%), приходится чуть больше. А вот остальное, более 70% всего содержимого Вселенной, — это темная энергия. Мы живем в мире, который в подавляющем большинстве состоит из чего-то, чего мы не можем увидеть, пощупать или даже до конца понять.
Самым простым объяснением этой антигравитации оказалась старая знакомая — космологическая постоянная, которую Альберт Эйнштейн когда-то ввел в свои уравнения, чтобы Вселенная оставалась статичной, а потом сам же назвал это "величайшей ошибкой своей жизни". Теперь лямбда вернулась из небытия, но уже с новым смыслом: она описывает энергию, присущую самому пустому пространству – энергию вакуума.
Вот здесь и начинается настоящий интеллектуальный ад. Мы, физики, умеем неплохо считать, особенно когда речь идет о фундаментальных вещах. И когда мы попытались посчитать, какой должна быть эта энергия вакуума, основываясь на квантовой теории, результат оказался абсурдным.
Теоретически, плотность этой темной энергии должна быть в 10 в 120-й степени раз больше, чем та, которую мы наблюдаем. Это самое большое расхождение между теорией и экспериментом за всю историю науки. Чтобы понять масштаб катастрофы: если бы энергия вакуума была такой, как предсказывает наша лучшая теория, Вселенная бы не просто расширялась, она мгновенно разорвалась бы на куски. Классические расчеты говорят, что вакуум должен был разорвать Вселенную на куски, а наш мир существует лишь благодаря невероятной "тонкой настройке". Это как если бы вы бросили монету, и она встала на ребро с точностью до 120 знаков после запятой. Почему?
Когда сталкиваешься с таким парадоксом, где логика и наблюдение вопиюще не сходятся, остается несколько путей. Ни один из них не прост, и каждый требует героического напряжения мысли.
Первый путь — это мечта Эйнштейна: найти «Теорию Всего». Идея в том, что если мы объединим все силы природы (гравитацию, электромагнетизм и ядерные взаимодействия) в одну красивую, элегантную формулу, она сама собой, как прямое следствие, предскажет, почему энергия вакуума так мала. Возможно, что все константы, которые сейчас кажутся нам произвольными, жестко связаны между собой, как шестеренки в часовом механизме.
Второй путь — сдаться перед масштабом и принять Антропный принцип и Мультивселенную. Теория струн, наш главный кандидат на роль "Теории Всего", дает не одно, а порядка 10 в 500-й степени возможных решений – целый "ландшафт вселенных". В каждой из этих параллельных вселенных действуют свои, слегка (или сильно) отличающиеся законы и константы. Большинство из них мертвы: там либо все схлопнулось, либо разлетелось так быстро, что не успели образоваться даже галактики. Идея проста: мы оказались в той редкой, «золотоволосой» Вселенной, где условия (например, низкое значение темной энергии) оказались подходящими для жизни, просто потому, что в других некому было бы задать этот вопрос.
Третий путь — искать принципиально новую физику, которая решит проблему меры, потому что, строго говоря, в бесконечной Вселенной любые предсказания становятся невозможными.
Почему, несмотря на колоссальные провалы, мы не опускаем руки? Почему, сталкиваясь с тем, что наше эволюционно приспособленное к "миру среднего масштаба" мышление не в состоянии интуитивно понять квантовую механику или размеры космоса, мы продолжаем идти вперед?.
Ответ кроется в методе. Наука — это не продукт одинокого гения, это коллективный, упорный и самокорректирующийся процесс. Когда Эйнштейн ошибся, добавив лямбду, его коллеги не отвернулись от проблемы; они пошли дальше. Когда наблюдения сверхновых показали, что Вселенная ускоряется, две конкурирующие группы независимо друг от друга подтвердили этот ошеломительный факт, не оставив сомнений: факт есть факт, даже если он противоречит теории.
Мы преодолеваем ограничения нашей интуиции (которая, например, подсказывает, что атом — неделимый кирпичик, или что скорость света не предельна), создавая новые, поначалу абсурдные теории (вроде той, что Вселенная началась из "пузырька" или что мы живем в бесконечном многомирье). Именно эти «безумные» идеи, подкрепленные математикой и проверенные данными, ведут нас за пределы того, что казалось возможным. Наука побеждает, потому что, сталкиваясь с парадоксом, мы не сдаемся, а изобретаем новые инструменты, чтобы перешагнуть через кажущиеся непреодолимыми ограничения собственного разума.
Мы уже знаем, что Большой взрыв произошел, что Вселенная расширяется и что ею правят простые, но неумолимые законы. Теперь перед нами последняя, возможно, величайшая загадка — понять эти законы до конца. Это требует объединения усилий тысяч ученых, использующих детекторы гравитационных волн, космические телескопы и мощнейшие ускорители частиц для поиска самых крошечных подсказок. Мы не просто ищем ответы; мы ищем возможность понять замысел Вселенной, ее истинную природу, даже если она окажется страннее, чем мы в состоянии предположить.
Наш главный ресурс — не темная энергия, и не темная материя, а неутомимое любопытство. Мы, люди, — это та часть Вселенной, которая ожила, чтобы понять саму себя. И пока эта искра горит, история продолжается. Мы еще не знаем, каким будет финал, но мы полны решимости его увидеть.
Так что, может быть, нам следует не бояться этой бесконечной загадки, а просто откинуть спинки кресел и наслаждаться самым захватывающим шоу в истории, в котором мы, по счастливой случайности, оказались зрителями и главными действующими лицами?
Вдохните поглубже и раскройте глаза пошире.