Здесь мы исследуем границу между квантовым миром и космосом.
Вселенная расширяется. Но вот что странно: расширяется она с ускорением. Что-то невидимое и непонятное разгоняет галактики всё быстрее и быстрее. Учёные назвали это «тёмная энергия» — и на этом, по большому счёту, понимание заканчивается. Что она такое — до сих пор неизвестно.
В 2024 году крупнейший астрономический проект DESI измерил положение более шести миллионов галактик. Изучая изменения их координат, исследователи пришли к неожиданному выводу: похоже, тёмная энергия меняется со временем. Она не постоянна. А значит — у неё есть какой-то механизм. И этот механизм, возможно, поддаётся объяснению.
Сейчас в научном сообществе активно обсуждают гипотезу — Теория пульсонов (ТП). Она предлагает этот квантовый механизм, который сможет объяснить такое поведение тёмной энергии.
Откуда вообще берётся тёмная энергия?
Представьте, что пространство на самом маленьком, невообразимо крошечном уровне — в миллиарды миллиардов раз меньше атома — непрерывно колеблется и флуктуирует. Физики называют это «квантовой пеной» Уилера.
Как возникают эти флуктуации? Цепочка объяснений очень простая:
- Квантовая механика утверждает: энергия на очень маленьких масштабах никогда не бывает в покое — она всё время колеблется.
- Формула Эйнштейна E = mc² доказывает энергия и масса — взаимосвязаны.
- Общая теория относительности: масса управляет геометрией пространства. Следовательно, квантовые колебания порождают всплески самой геометрии — квантовую пену Уилера.
Теория пульсонов делает следующий шаг: некоторые из этих колебаний необратимы. Они не возвращаются назад. Они рождают новые крупицы пространства. Именно это непрерывное рождение нового пространства и есть тёмная энергия.
Почему воспроизведение пространства необратимо: притча об Азартном наблюдателе.
Наименее очевидный аспект ТП состоит в том, что она запрещает симметричные пространственные флуктуации. Разберём это утверждение подробнее, начав с определения самого понятия. Наша интуиция и житейский опыт подсказывают: если в системе происходит колебательный процесс — например, колебания маятника — то изменения протекают симметрично: сначала в одну сторону, затем возврат в исходное положение, потом в другую. Так вот, ТП утверждает: на планковском масштабе пространство может флуктуировать симметрично, подобно гармошке, лишь при условии, что амплитуда колебаний не превышает одной планковской единицы lр. Если же эта величина превышена в n раз, то в обратном цикле должны возникнуть n новых планковских ячеек пространства lр. Чтобы понять, почему это происходит, проведём мысленный эксперимент. Представим наблюдателя, находящегося на самом нижнем уровне пространства — там, где непрерывно кипит квантовая пена. И допустим, этот наблюдатель — азартный человек, а поэтому расположился как можно ближе к букмекерской конторе: их разделяет расстояние ровно в одну lр. Пространство между ними симметрично пульсирует — то сжимается, то расширяется, — однако амплитуда колебаний не превышает lр и никаких событий не происходит.
Но в какой-то момент, когда наблюдатель как раз сделал ставку на любимую лошадь, с планковским масштабом lр происходит локальная гиперинфляция: он увеличивается в n раз, и расстояние до букмекерской конторы становится равным n×lр. Само по себе это не нарушает никаких законов физики: изменилась лишь метрика пространства, никто из обладающих массой не превысил скорость света. Однако от такого увеличения пространства нашего наблюдателя забросило в кусты, где стоял рояль, а на нем радиоприёмник по которому как раз шла трансляция заезда фаворита наблюдателя. Пришла ли первой лошадь, на которую он сделал ставку — уже неважно. Важно другое: lр — это расстояние, которое свет проходит за планковское время tр, и если пространство схлопнется симметрично, то после такого события наблюдатель и информация из радиоприёмника сможет переместиться быстрее скорости света, что может привести к нарушению причинно-следственных связей. Поэтому если в локальном планковском масштабе происходит пространственная гиперинфляция, кратная размеру lр, то после этого должно происходить разбиение пространства на минимальные ячейки — кванты — во столько же раз, чтобы наблюдатель переместился назад на расстояние не более одного lр.
Если кто-то считает, что Общая теория относительности с квантовым масштабом не дружит и на этом уровне причинно-следственные связи работают иначе (хотя я так не думаю). Тогда возникает вопрос: с какого расстояния (измеряемого в n×lp ячейках) «включается» причинность?
Впрочем, для теории пульсонов это не имеет значения. Дело в том, что Принцип неопределённости Гейзенберга, лежащий в основе флуктуаций, не устанавливает жёстких ограничений на их размер — меняется лишь вероятность события и количество возникающих n×lp ячеек.
Аргумент об асимметрии подтверждается ещё двумя независимыми механизмами:
- lр — минимальная квантовая единица пространства. Флуктуация, превысившая критический порог, не может симметрично «схлопнуться» без нарушения условий квантования — она вынуждена разделиться на n элементарных ячеек.
- Каждый акт рождения ячеек увеличивает энтропию системы, термодинамически подавляя обратный процесс. Это аналогично ситуации с разбитой чашкой: вероятность спонтанного возвращения к исходному состоянию исчезающе мала.
Что такое пульсон?
Каждое такое событие — рождение нового кванта пространства — это и есть пульсон. Вероятность этого события обозначается p*.
В одной квантовой ячейке пространства пульсон рождается один раз в 17,5 миллиарда лет — это больше возраста Вселенной. Но таких крупиц во Вселенной столько, что их число выражается единицей со 185 нулями. И суммарно каждую секунду происходит 10¹⁶⁷ пульсонов — единица со 167 нулями. Это и есть тёмная энергия: огромное число крошечных незаметных событий, которые в сумме дают плавное ускорение расширения Вселенной.
Пульсоны рождаются реже там, где много материи — рядом с черной дырой создание нового пространства идёт много медленнее чем на удалении от неё.
В ранней Вселенной высокая плотность материи подавляла p*, поэтому расширение было замедленным. По мере расширения Вселенной плотность материи уменьшалась, пространство стало воспроизводить себя всё быстрее и быстрее и примерно через 7–8 млрд лет после большого взрыва — началось ускоренное расширение Вселенной. Мы живём именно в эту эпоху.
Главное предсказание: ускорение замедляется.
Вот тут начинается самое интересное. Если рождение пульсонов выше там, где меньше материи — то по мере расширения Вселенной плотность вещества в ней будет убывать. Соответственно уменьшится её гравитационное влияние на темп рождения пульсонов. В далёком будущем, когда плотность вещества во Вселенной станет исчезающе мала, темп рождения выйдет на постоянный уровень и рост ускорения прекратится. Не «Большой разрыв», когда всё разлетается в клочья. А спокойное, плавное насыщение — такое состояние пространства называют вселенной де Сеттера.
Ремарка: по итогам обсуждения статьи в интернете хочу кое-что пояснить. Несколькими строками выше я написал фразу: «темп рождения p∗ выйдет на постоянный уровень и рост ускорения прекратится». На русском бытовом это будет звучать как - скорость увеличения пространства, и ускорение его расширения станут постоянными величинами.
На первый взгляд, возникает парадокс: пространство расширяется с неизменной скоростью, но объекты внутри него удаляются друг от друга с ускорением. Однако противоречия здесь нет — поясню на примере.
Представьте кубометр пространства, который ежегодно увеличивается на 1 см. Тогда:
- объект, расположенный на краю этого кубометра, за год сместится от вас на 1 см;
- объект, находящийся на расстоянии трёх таких кубометров, за тот же год сместится на 1 + 1 + 1 = 3 см (по 1 см на каждый кубометр).
Иными словами, чем дальше объект, тем быстрее он удаляется. Такой рост пространства называют классическим расширением де Ситтера.
И вот что важно: этот процесс уже начался. Прямо сейчас ускорение расширения Вселенной слегка убывает. Именно это и почуял DESI в 2024 году — тёмная энергия чуть изменилась. Этот сигнал пока слабый, на грани погрешности. Но телескоп Euclid (работает с 2026 года) и обсерватория Rubin/LSST дадут точный ответ в течение ближайших пяти лет.
Честно о том, чего теория не знает.
Теория пульсонов не отвечает на главный вопрос космологии: почему тёмная энергия такая маленькая? Расчёты из квантовой физики дают число в 10¹²³ раз больше наблюдаемого — это самое большое расхождение теории и эксперимента в истории науки.
Теория пульсонов не решает эту проблему. Но она её переформулирует. Вопрос «почему энергия вакуума так мала?» превращается в вопрос «почему пульсоны рождаются так редко — примерно раз в 17,5 миллиарда лет в каждой крупице пространства?». Это такой же трудный вопрос. Но, возможно, у него найдётся ответ в будущей теории квантовой гравитации.
Почему это вообще важно?
Потому что это предсказание. Конкретное, измеримое, проверяемое. Либо Euclid и LSST обнаружат замедление ускорения — и теория получит поддержку. Либо обнаружат, что ускорение постоянно или растёт — и теория отправится на свалку не сбывшихся надежд.
Именно так работает наука: не «я так думаю», а «вот предсказание, проверьте».
Полный препринт (с формулами и данными) доступен на Яндекс-диске:
https://disk.yandex.ru/i/FODk2DJu4NTc-A (.doc файл)
https://disk.yandex.ru/i/zITkF3HBI0uANw (.pdf файл)
Дмитрий Морунов · pulson@ro.ru · Апрель 2026 · Москва