Астронет> Темна енергія поблизу нас

Чому вакуум створює не тяжіння, а антітяготеніе?

Вся справа в тому, що вакуум Ейнштейна-Глінер володіє, як ми вже сказали вище, не тільки певною щільністю, але також і тиском. Рівняння стану вакууму таке, що якщо його щільність позитивна, то його тиск негативно. Причому по абсолютній величині щільність і тиск рівні (див. Вище).

Відповідно до загальної теорії відносності, тяжіння створюється не тільки щільністю середовища, але і її тиском. Так що "ефективна" щільність, що створює тяжіння, складається з двох складових:

Але при зазначеному вище рівнянні стану вакууму така сума виявляється негативною:

Звідси і антітяготеніе вакууму: негативна ефективна щільність створює "негативний" тяжіння. Якщо помістити в вакуум дві частинки, то він змусить їх рухатися геть один від одного. На відміну від всесвітнього тяжіння, всесвітнє антітяготеніе прагне не зблизити тіла, а, навпаки, видалити їх один від одного.

Так як по наглядовою даними про наднових, про які ми згадували, щільність вакууму перевищує сумарну щільність всіх інших видів космічної енергії, в спостережуваному Всесвіті антітяготеніе сильніше тяжіння, і космологічне розширення має відбуватися з прискоренням. Раз спостерігається розширення Всесвіту відбувається з прискоренням, воно буде тривати необмежено довго - ніщо вже не здатне стати цьому на заваді. При цьому середня густину не-вакуумної компоненти - речовини і випромінювання - буде при розширенні тільки зменшуватися. Але це означає, що створюване ними тяжіння ніколи не вже не буде переважати у Всесвіті. Динамічне домінування вакууму буде тільки посилюватися, а розбігання галактик буде відбуватися все швидше і швидше.

Звернемося від майбутнього Всесвіту до її минулого. Якщо дивитися назад по часу, то ми побачимо, що щільність речовини в минулому була більше, ніж зараз. У ранню епоху розширення вона перевершувала щільність вакууму. Був і такий момент в історії Всесвіту, коли щільність речовини дорівнювала модулю ефективної щільності вакууму. В цю мить тяжіння речовини точно компенсувалося антітяготеніем вакууму: це був момент нульового прискорення в динамічної історії світу.

Умова нульового прискорення можна записати як рівність

тут - щільність звичайної речовини, сума щільності темної матерії і баріонів речовини. Рівність має місце в епоху, яка характеризується червоним зміщенням . Величина червоного зсуву служить міткою різних епох в історії Всесвіту, а також і міткою відстаней у Всесвіті. Нинішньої епосі відповідає, очевидно, нульове червоне зміщення, а моменту початку розширення - нескінченне червоний зсув. Через червоне зміщення виражається вік світу в кожен даний момент. Через червоне зміщення можна висловити і зміна щільності речовини в ході космологічного розширення:

тут - щільність речовини в сучасну епоху. Як ми вже говорили, на речовину доводиться зараз приблизно 30% енергії (а значить і щільності) Всесвіту. Решта - майже вакуум. Так що ставлення щільності речовини до щільності вакууму становить зараз приблизно 3/7. Звідси за допомогою умови рівноваги знаходимо:

Червоне зміщення чудово тим, що це безпосередньо вимірювана величина в космології. Коли астрономи вивчають будь-яку далеку галактику, вони перш за все визначають її червоний зсув по положенню ліній в її спектрі. З червоним зміщенням мають справу і астрономи, які вивчають темну енергію в спостереженнях далеких наднових зірок. Як ми тепер розуміємо, найважливіше вивчати найновіші з червоним зміщенням близько одиниці. Тим самим ми можемо побачити Всесвіт на межі епохи переважання тяжіння речовини і на початку епохи переважання антітяготенія вакууму. Це і вдалося зробити в останні роки. Вимірюючи видиму світність наднових на червоних зсувах поблизу , Спостерігачі змогли встановити, що там і тоді дійсно відбулася зміна уповільнення на прискорення.

Знаючи червоне зміщення, можна - за допомогою теорії Фрідмана - оцінити вік світу в той момент, коли був виданий приймається зараз світло. Червоному зсуву близько одиниці відповідає вік світу в 7-8 млрд років. Так як сучасний вік світу становить 14-15 млрд. Років, можна сказати, що в першу половину історії Всесвіту космологічне розширення сповільнювався під дією тяжіння, а в другу воно прискорювалося під дією антітяготенія.

Спостерігаючи наднові якими вони були 7-8 млрд років тому, астрономи проникають всередину Всесвіту на відстані 7-8 млрд світлових років. Найбільші відстані, принципово доступні спостереженню, відповідають горизонту світу - до нього 14-15 млрд світлових років: це шлях, який може пройти світло за весь час існування Всесвіту. Так що темна енергія виявила себе на півдорозі до горизонту світу.