Светлый фон

Когда мы выбрали пыль в качестве наполнителя вселенных, мы тем самым нарочно забыли о давлении, т. е. положили его равным нулю перед тем, как решать уравнения Эйнштейна (в том конкретном виде для рассматриваемых вселенных, который называется уравнениями Фридмана). Попробуем теперь то же самое, но с давлением. Вселенная по-прежнему «вся одинаковая», поэтому все три буквы для давления p, q, r равны одна другой. А всего параметров у вселенной получается два: плотность и давление, причем давление участвует в производстве кривизны независимо от плотности. Если оно положительно, то эффект добавляется к тому притяжению, которое создает плотность энергии. Но если давление отрицательно, то его вклад создает расталкивание. Баланс между плотностью и давлением среды может оказаться таким, что на больших расстояниях побеждает расталкивание. Похоже, что у нас нет выбора, кроме как признать, что в космосе имеется нечто, производящее отрицательное давление.

p, q, r если давление отрицательно может нечто

Среда с отрицательным давлением сопротивляется не ее сжатию за счет каких-то внешних усилий (как обычные газы с положительным давлением: накачайте-ка велосипедные шины ручным насосом!), а ее расширению за счет внешних усилий. Необычно? Возможно, но не запрещено никакими известными законами и, более того, не приводит к серии парадоксов. Такая среда с отрицательным давлением, распределенная по космосу, называется (снова не очень удачно) темной энергией. Это, в общем, и все, что про нее известно. Строго говоря, неизвестно даже, существует ли она как «среда», т. е. как некоторое физическое поле, или же это свойство, без которого пространство-время в нашей Вселенной «не продается», – неотъемлемое свойство самого вакуума. В одном из вариантов «штука с отрицательным давлением» в уравнениях Эйнштейна становится неотличимой от того самого космологического слагаемого (метрика) · Λ, которое в 1917 г. добавил в уравнения Эйнштейн, руководствуясь совсем другими (и не особенно верными) идеями.

темной энергией

История не лишена иронии: Эйнштейн изменил свои первоначальные уравнения, добавив в них космологическую постоянную, в ходе малоудачной попытки организовать вселенную, неизменную во времени; затем он постепенно отказался от идеи статической (неизменной) вселенной, но в период концентрации на ней пропустил решение, описывающее расширяющуюся вселенную и найденное затем Фридманом. Расширение нашей Вселенной было открыто экспериментально Хабблом, и про космологическую постоянную забыли, пока на рубеже XXI в. она не потребовалась снова для математической поддержки нового наблюдательного результата – что Вселенная не просто расширяется, но темп этого расширения растет[145]. Мы совсем не знаем, чем в действительности является темная энергия, как в точности связаны ее (отрицательное) давление и (положительная) плотность энергии, но в обозначениях почти стандартно фигурирует буква Λ как напоминание об эффектах того рода, на возможность которых впервые обратил внимание Эйнштейн, использовав именно эту букву.