Проблема космических совпадений. Часть 1

Плотность вакуума, как мы видели, превышает плотности трех других форм космической энергии, вместе взятых. Но удивительным образом разница в значениях плотностей не очень велика, особенно между вакуумом и темной материей. Последнее означает, что вакуум с его постоянной плотностью лишь сравнительно недавно, при красном смещении z < 0,7, согласно уже полученному выше соотношению, превзошел темную материю по эффективной гравитирующей плотности. Ясно поэтому, что современная эпоха в эволюции Вселенной — это эпоха продолжающегося перехода от преобладания темного вещества к преобладанию вакуума. Такова ключевая особенность современного состояния Вселенной.

Однако не только эти две плотности, но и все четыре плотности, в общем, не так уж и далеки друг от друга, если смотреть на порядки величин. Последнее не может быть объяснено просто тем фактом, что мы измеряем их в данную переходную эпоху. Действительно, почему, например, плотность барионов близка к плотности ультрарелятивистской энергии? Эти плотности изменяются

со временем по разным законам:

это видно из уже приводившихся выше соотношений. Вместе с более общим вопросом о совпадении всех четырех наблюдаемых космических плотностей, этот вопрос составляет содержание большой проблемы в современной космологии, которая называется проблемой космических совпадений. Эта проблема рассматривается в настоящее время как, возможно, самая острая и принципиальная для всей физики Вселенной. И несомненно важнейший и наиболее фундаментальный аспект этой проблемы связан с конкретным значением плотности космического вакуума: почему эта плотность имеет именно то значение, которое найдено в наблюдениях?

Космология не впервые сталкивается с проблемой численных совпадений; у этой темы давняя история, восходящая к обнаруженному Дираком совпадению «больших чисел», см., например, [36]. Но совпадение космических плотностей представляет собой совсем новую страницу этой истории, хотя и в этом своем варианте проблема перекликается с тем, что обсуждалось на тему совпадений ранее.

Упомянутая выше идея квинтэссенции возникла как реакция на проблему совпадения космических плотностей. Оказалось, что можно построить такой вариант модели с квинтэссенцией, что плотность этой гипотетической энергии действительно будет близка к плотности темной материи в современную эпоху или даже всегда. При этом, однако, не обходится без ряда весьма специальных предположений, которые пока не удается обосновать. Кроме того, не ясно как быть при этом с релятивистской энергией, плотность которой падает при расширении быстрее, чем плотность темной материи. По этой причине воздержимся здесь от дальнейших подробностей такого подхода к проблеме совпадения плотностей, тем более что, как было сказано чуть выше, наблюдения почти уже не оставляют произвола в значении численного параметра, который отличает квинтэссенцию от «стандартного» вакуума Эйнштейна—Глинера.

 

Другие части:

Проблема космических совпадений. Часть 1

Проблема космических совпадений. Часть 2