Астероиды. Кометы. Метеороиды . Квинтэссенция из ничего

Обнаружив космическое ускорение, астрономы поначалу решили приписать его влиянию так называемой космологической постоянной. Этот пресловутый параметр, введенный и затем отвергнутый Эйнштейном, выражает энергию, свойственную пространству как таковому. Совершенно пустой объем пространства, лишенный материи, должен содержать энергию, эквивалентную примерно 10-26 кг/м3. Хотя космологическая постоянная удачно согласуется со всеми известными данными, многие физики считают ее неприемлемой из-за необъяснимой малости. Действительно, она настолько ничтожна, что просто не могла играть заметной роли на протяжении большей части космической истории, включая ранний период формирования Вселенной. Кроме того, космологическая постоянная слишком мала по сравнению с энергией физических процессов, которые могли бы вызвать ее появление.
Пытаясь обойти эту проблему, некоторые физики предположили, что ускорение вызвано не самим пространством, а энергетическим полем, заполняющим его, словно легкий туман. Потенциальная энергия некоторых пространственно однородных полей ведет себя в значительной степени как космологическая постоянная.
Одно такое поле, известное как инфлатон, вызвало, как полагают, период ускоренного расширения (инфляции) на ранней стадии развития Вселенной. Вероятно, возникло другое похожее поле, спровоцировавшее очередную вселенскую инфляцию. Его назвали квинтэссенцией, т.е. пятым элементом наряду с землей, водой, воздухом и огнем. Как и космологическая постоянная, плотность энергии квинтэссенции должна быть очень маленькой. Впрочем, динамической величине легче достичь такого ничтожного значения, чем статической константе.
И космологическую постоянную, и квинтэссенцию относят к темной энергии. Других объяснений пока нет, поэтому физики всерьез задумываются о дополнительных измерениях, само наличие которых непременно повлияло бы на поведение гравитации. Согласно закону всемирного тяготения и с точки зрения ОТО сила гравитационного взаимодействия обратно пропорциональна квадрату расстояния между объектами. Еще в XIX в. Карл Фридрих Гаусс установил, что величина тяготения определяется плотностью линий гравитационного поля, которые при увеличении расстояния распределяются на все большую ограничивающую поверхность. В трехмерном пространстве граница двумерная, и ее площадь увеличивается как квадрат расстояния. Если бы пространство было четырехмерным, то граница была бы трехмерной, т.е. объемом, величина которого пропорциональна кубу расстояния. Но тогда плотность силовых линий была бы связана с расстоянием обратной кубической зависимостью и гравитация была бы слабее, чем в трехмерном мире. В космологических масштабах такое ослабление тяготения может привести к ускорению расширения Вселенной.
Почему мы не замечали, что гравитация может свободно распространяться в дополнительное пространство? В связи с чем обычный трехмерный закон обратных квадратов так точно объясняет движение ракет и планет? Традиционный для теории струн ответ таков: дополнительные измерения компактны - свернуты в крошечные окружности. Долгое время считалось, что их размер сопоставим с так называемой длиной Планка (около 10-35 м), но в последних теоретических и экспериментальных работах показано, что он может достигать 0,2 мм. Влияние свернутых измерений на гравитацию проявляется только на малых расстояниях, сопоставимых или меньших, чем их радиус. На больших дистанциях действует традиционный закон тяготения.