Физик предложил новую теоретическую модель, в которой для ускорения расширения Вселенной не требуется темная энергия. Однако для того, чтобы это стало возможным, модель предполагает наличие «антивселенной» — параллельного мира, в котором время течет в противоположном направлении по сравнению с нашим. Хотя эта гипотеза неправдоподобна на первый взгляд, она более проста, чем предыдущие.
Согласно стандартной модели космологии (лямбда-CDM), Вселенная состоит из трех основных элементов: обычной материи, темной материи и темной энергии. Последняя, как считается, отвечает за ускорение расширения Вселенной. Математически она определяется как космологическая постоянная и впервые была введена Эйнштейном. По мнению физиков, это ускорение началось, когда темная энергия стала доминировать в космосе, около 5 миллиардов лет назад.
Однако, несмотря на широкое признание, эта модель имеет свои недостатки. «Космологическая постоянная сама по себе не имеет полного теоретического понимания, особенно в том, что касается ее очень малого положительного значения«, — объясняет Наман Кумар, исследователь из Индийского технологического института, на сайте Phys.org. Более того, хотя на ее долю приходится около 70% космоса, истинная природа темной энергии до сих пор остается предметом споров.
Чтобы заполнить эти пробелы, был предложен ряд альтернативных теорий, таких как теория квинтэссенции. Это переходная энергия вакуума, возникающая из потенциальной энергии динамического поля. Эта форма энергии изменялась бы в пространстве и времени таким образом, чтобы влиять на них так же, как темная энергия.
Были предложены и другие теории, объясняющие гравитацию по-другому, например, сценарий мира Брейна Двали-Габададзе-Поррати. Последний предполагает, что на космологических расстояниях гравитация будет изменена таким образом, что будет вести себя так же, как если бы она действовала на малых расстояниях. Другие, более радикальные гипотезы предполагают, например, что гравитация может существовать без массы, а третьи — что наша Вселенная со временем поглотит другие малые вселенные. В целом эти модели направлены на то, чтобы уменьшить или исключить потребность в энергии или темной материи для объяснения физических процессов, управляющих Вселенной.
С этой точки зрения, модель, предложенная Кумаром, полностью исключает темную энергию из уравнения, объясняющего ускорение расширения Вселенной. Более того, в отличие от предыдущих гипотез, она не включает в себя и изменение гравитации. Однако, по его мнению, это привело бы к весьма необычным последствиям. «За это придется заплатить: нам нужна антивселенная, чье течение времени обратно пропорционально нашей Вселенной«, — объясняет он.
Антивселенная, где время течет в обратном направлении?
Для разработки своей новой теории, описанной в журнале Gravitation and Cosmology, Кумар использовал ключевые понятия из квантовой механики и общей теории относительности, в частности относительную энтропию и условие нулевой энергии. В квантовой физике одинаковые частицы считаются разными, а энтропия — не экстенсивной величиной (когда сумма значений этой величины для двух разных систем равна значению их величины при объединении), а относительной.
При таких условиях Вселенная, естественно, будет расширяться ускоренными темпами даже в отсутствие гипотетической темной энергии. Однако, учитывая, что относительная энтропия требует двух различных состояний, нашей Вселенной потребовалась бы антивселенная, развивающаяся параллельно в противоположном направлении. Это означало бы, что время будет течь в противоположном направлении. «Ускоренное расширение кажется неизбежным в созданных парами вселенных, соблюдающих условие нулевой энергии«, — объясняет исследователь.
Эти результаты имеют сходство с теоремой Хокинга о площади, которая также имеет дело с причинно-следственными горизонтами и требует условия нулевой энергии. Теорема предсказывает, что общая площадь черной дыры за горизонтом событий никогда не должна уменьшаться — явление, которое было проверено в 2021 году. «В моей модели причинный горизонт соответствует Большому взрыву, а также применим к партнерской антивселенной«, — отмечает Кумар.
С другой стороны, это не первый случай, когда предлагаются модели анти-Вселенной. Например, одна из недавно предложенных моделей предполагает, что Вселенная не нарушает CPT-симметрию (симметрию инверсии заряда, четности и времени), а Вселенная, родившаяся после Большого взрыва, является скорее антивселенной Вселенной, существовавшей до Большого взрыва.
Однако на данный момент новая модель Кумара — лишь одна теория из многих, чьи утверждения еще предстоит подтвердить наблюдениями. Тем не менее, «красота этой идеи заключается в ее простоте и естественности, что отличает ее от существующих объяснений«, — заключает он.
