С помощью устройства «Голометр» специалисты из Центра астрофизических исследований в лаборатории имени Ферми надеются доказать или опровергнуть безумное предположение о том, что трехмерной Вселенной в таком виде, как мы ее знаем не существует. По их мнению, наше мироздание — всего лишь своеобразная голограмма.

Теория о том, что Вселенная является голограммой, основывается на появившемся не так давно предположении, что пространство и время во Вселенной не являются непрерывными.

Они якобы состоят из отдельных частей, точек — как будто из пикселей, из-за чего нельзя увеличивать «масштаб изображения» Вселенной бесконечно, проникая все глубже и глубже в суть вещей.
По достижению какого-то значения масштаба, Вселенная получается чем-то вроде цифрового изображения очень плохого качества.

К этой теории до недавнего времени относились несерьезно. Только последние исследования черных дыр убедили большинство исследователей, что в «голографической» теории что-то есть.

Дело в том, что обнаруженное астрономами постепенное испарение черных дыр с ходом времени приводило к информационному парадоксу — вся содержащаяся информация о внутренностях дыры в таком случае исчезала бы. А это противоречит принципу сохранения информации.

Но лауреат Нобелевской премии по физике Герард т’Хоофт доказал, что вся информация, заключенная в трехмерном объекте, может быть сохранена в двумерных границах, остающихся после его уничтожения, — точно так же, как изображение трехмерного объекта можно поместить в двумерную голограмму.

Впервые же «безумная» идея о вселенской иллюзорности родилась у физика Лондонского университета Дэвида Бома, соратника Альберта Эйнштейна, еще в середине XX века. Согласно его теории, весь мир устроен примерно так же, как голограмма.

Как любой, сколь угодно малый участок голограммы содержит в себе все изображение трехмерного объекта, так и каждый существующий объект «вкладывается» в каждую из своих составных частей.

- Из этого следует, что объективной реальности не существует, — сделал тогда ошеломляющее заключение профессор Бом.

Но можно ли «пощупать» эту иллюзорность инструментами? Оказалось, да. Уже несколько лет в Германии на гравитационном телескопе, сооруженном в Ганновере (Германия), GEO600 ведутся исследования по обнаружению гравитационных волн, колебаний пространства-времени, которые создают сверхмассивные космические объекты.

Ни одной волны за эти годы, впрочем, найти не удалось. Одна из причин – странные шумы в диапазоне от 300 до 1500 Гц, которые на протяжении длительного времени фиксирует детектор. Они очень мешают его работе.

Исследователи тщетно искали источник шума, пока с ними случайно не связался директор Центра астрофизических исследований в лаборатории имени Ферми Крейг Хоган.

Он заявил, что понял, в чем дело. По его словам, из голографического принципа следует, что пространство-время не является непрерывной линией, и, скорее всего, представляет собой совокупность микрозон, зерен, своего рода квантов пространства-времени.

Мироздание — это иллюзия?

- А точность аппаратуры GEO600 сегодня достаточна для того, чтобы зафиксировать колебания вакуума, происходящие на границах квантов пространства, тех самых зерен, из которых, если голографический принцип верен, состоит Вселенная, — объяснил профессор Хоган.

По его словам, GEO600 как раз и наткнулся на фундаментальное ограничение пространства-времени – то самое «зерно», вроде зернистости журнальной фотографии. И воспринимал это препятствие как «шум».

Показания детектора пока в точности соответствуют вычислениям ученых, и, кажется, научный мир стоит на пороге грандиозного открытия. Специалисты напоминают, что однажды посторонние шумы, выводившие из себя исследователей в Bell Laboratory в ходе экспериментов 1964 года, уже стали предвестником глобальной перемены научной парадигмы: так было обнаружено реликтовое излучение, доказавшее гипотезу о Большом взрыве.

Первые данные, полученные с помощью нового аппарата, начнут поступать в середине этого года.

А БУДДИСТЫ ОБ ЭТОМ ДАВНО ЗНАЮТ

Психолог Джек Корнфилд, рассказывая о своей первой встрече с покойным ныне учителем тибетского буддизма Калу Ринпоче, вспоминает, что между ними состоялся такой диалог:

- Не могли бы вы мне изложить в нескольких фразах самую суть буддийских учений?

- Я бы мог это сделать, но вы не поверите мне, и, чтоб понять, о чем я говорю, вам потребуется много лет.

- Все равно, объясните, пожалуйста, так хочется знать.

Ответ Ринпоче был предельно краток:

- Вас реально не существует.

Тёмная энергия существует с вероятностью 99,996%, утверждают учёные
Тёмная энергия – мистическая субстанция, ускоряющая расширение Вселенной, существует с вероятностью 99,996%. С таким утверждением выступили астрономы из университетов Портсмута (University of Portsmouth) и Мюнхена (Ludwig-Maximilians-Universität München) после масштабного анализа данных, полученных за последние годы. Вывод может подтвердить заработавшая на днях «самая мощная астрономическая камера».

Для того чтобы понять, что именно открыли учёные, необходимо вспомнить историю исследований в этой области. В начале XX века учёные полагали, что Вселенная имеет неизменную форму. Однако Эйнштейн, работая над своей теорией относительности и выполняя различные вычисления, понял, что Вселенная должна расширяться. Чтобы обойти эту «странность», он ввёл в расчёты космологическую постоянную. Таким образом, получилось, что его уравнения описывали статичную, а не расширяющуюся Вселенную.

Спустя некоторое время астроном Эдвин Хаббл доказал, что Вселенная всё же расширяется (то есть первоначальные расчёты Эйнштейна были верны) и назвал космологическую константу самым большим заблуждением великого учёного.

Однако на этом сюрпризы не закончились. В 1998 году Вселенная вновь удивила физиков. Астрономы, наблюдая за яркой дальней сверхновой, поняли, что Вселенная не просто расширяется — этот процесс происходит с ускорением. Неизвестная сила отвечает за этот процесс (приписали всё гипотетической тёмной энергии). Кстати, здесь вновь пригодилась космологическая постоянная.

Первооткрыватели ускорения расширения Вселенной получили в 2011 году Нобелевскую премию по физике. Однако само существование тёмной энергии до сих пор является предметом жарких дискуссий в научных кругах.

Многими способами учёные пытались доказать существование таинственной субстанции, но все наблюдения были не прямыми (то есть специалисты, условно, не могли увидеть тёмную энергию своими глазами) или же использованные методики допускали неточности.

Единственным прямым доказательством существования тёмной энергии считается наблюдение интегрированного эффекта Сакса-Вольфа (Integrated Sachs Wolfe effect). Он заключается в так называемом красном смещении реликтового излучения, которое является последствием Большого взрыва и заполняет всю Вселенную. В 1967 году астрофизики Райнер Закс (Rainer Sachs) и Артур Вольф (Arthur Wolfe) предположили, что излучение, приходящее из областей с более слабым гравитационным полем, испытывает гравитационное синее смещение (сильная же гравитация отвечает за смещение в красную область спектра).

В 1996 году один из авторов нынешней работы Роберт Криттенден (Robert Crittenden) и его коллега Нил Турок (Neil Turok) из канадского института теоретической физики предположили, что это почти незаметное смещение спектра можно «увидеть» в изменении энергии приходящих фотонов (частиц света), сравнивая температуру излучения с картами галактик в ближней к нам части Вселенной.

В отсутствие тёмной энергии две полученных карты (отдалённое реликтовое излучение и свет близко расположенных галактик) не будут никак соотноситься между собой. Если же тёмная энергия существует, то мы будем наблюдать странный эффект – будет казаться, что фотоны реликтового (фонового) излучения, проходя сквозь массивные облака материи, получают дополнительную энергию.

Впервые интегрированный эффект Сакса-Вольфа астрономы зарегистрировали в 2003 году. Почти сразу открытие признали свидетельством существования тёмной энергии и назвали открытием года.

Однако позднее другие учёные посчитали полученный сигнал слишком слабым и представили альтернативное объяснение наблюдаемому явлению. Возможно, дело в межзвёздной пыли нашей галактики, предположили они. В дальнейшем многие научные группы пытались представить свои доказательства существования или отсутствия тёмной энергии, но к единому мнению физики так и не пришли.

Томмасо Джанантонио (Tommaso Giannantonio) и Роберт Криттенден решили провести масштабный анализ всех собранных данных. Они два года изучали результаты прошлых и новых наблюдений и пришли к выводу, что с вероятностью 99,996% тёмная энергия всё же существует. По значимости для научного сообщества такой показатель сравним с недавним открытием бозона Хиггса, пишет Phys.Org.

Учёные из Великобритании и Германии улучшили карты, используемые в оригинальных работах, и рассмотрели все аргументы против наблюдения интегрированного эффекта Сакса-Вольфа. Статью авторов исследования уже приняли к публикации в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, а пока можно изучить её препринт на сайте arXiv.org.

«Наша работа указывает на то, что в теорию относительности Эйнштейна придётся внести изменения. Новое поколение исследований реликтового излучения и галактик предоставит учёным либо подтверждение общей теории относительности, включая доказательства существования тёмной энергии, либо заставит физиков разрабатывать новые законы, объясняющие гравитацию», — говорит Томмасо Джанантонио.

Учёный намекает на новую исследовательскую инициативу Dark Energy Survey («Поиск тёмной энергии»). 570-мегапиксельная «камера тёмной энергии» (Dark Energy Camera) была смонтирована на телескопе Victor M. Blanco Telescope, расположенном в Чили. Аппаратура установки сможет улавливать свет звёзд, расположенных на расстоянии до 8 миллиардов световых лет от Земли. На днях учёные доложили о первых снимках. В общей сложности к 2018 году астрономы получат в своё распоряжение изображения примерно 300 миллионов галактик.

«Тёмная энергия – одна из самых больших научных загадок нашего времени. Неудивительно, что столько исследователей ставят под сомнение её существование. Однако наша работа как никакая другая убеждает нас в том, что эта экзотическая составляющая Вселенной реальна, пусть мы пока и не знаем, что она собой представляет», — говорит профессор Боб Никол (Bob Nichol), член команды университета Портсмута.

Добавим, что не меньше умы учёных, а следом и обычных людей будоражит так называемая тёмная материя. С её существованием исследователи также никак не могут определиться: сначала докладывали об её отсутствии в Солнечной системе, а затем находили её в окрестностях Солнца. Был также предложен детектор тёмной материи на основе золота и ДНК.