Stała kosmologiczna

Wartość Λ w naszym wszechświecie, w jednostkach Plancka gęstości próżni, to około 10⁻¹²². Zmierzone: 0,7. Przewidywane przez fizykę próżni: 1. Różnica między nimi to 122 rzędy wielkości — największy rozjazd między teorią a pomiarem w historii nauki.

W stunerowanym wszechświecie Λ to zero. W obecności materii pusta przestrzeń z taką energią nie przyspieszałaby rozszerzania; przeciwnie — dodatkowa gęstość spowalniałaby rozpad. Ale to nie ten wszechświat. Wyzerowaliśmy też Λ w scenariuszach Kolapsu i Rozdarciu, żeby oba końce były czystymi dramatami samego N i samego Ω. W grze Λ znaczy dokładnie jedno: jak bardzo pustka pcha.

Dlaczego życie dba o Λ

W 1987 roku Steven Weinberg zwrócił uwagę na coś, czego fizyka nie chciała usłyszeć: gdyby stała kosmologiczna była znacząco większa, przyspieszające rozszerzanie przeciągnęłoby materię poza zasięg wzajemny, zanim grawitacja zdążyłaby zawiązać galaktyki. Żadnych galaktyk — żadnych gwiazd — żadnych obserwatorów, którzy by to zmierzyli. Λ musi być mniej więcej „galaktyczna”: wystarczająco duża, by zapewnić, że wszechświat nie zapadnie się z powrotem, zanim struktura się uformuje; wystarczająco mała, by strukturze nie przeszkodzić.

Nasza Λ to mniej więcej jedna 10⁻⁴⁰ masy protona na objętość protona — pionowo w środku zakresu, który pozwala na istnienie galaktyk. Weinberg przewidział, że obserwowana Λ powinna wpaść w tę wartość „galaktyczną”, na długo zanim ją zmierzono. Przewidywanie oparte wyłącznie na wymogu istnienia obserwatorów, potwierdzone dekadę później. To najczystszy trafiony strzał rozumowania antropicznego.

W obie strony

• Za wysoka: przyspieszenie wygrywa z grawitacją, zanim zawiążą się galaktyki — wszechświat rozwadnia się w pustkę.

• Lekko dodatnia: galaktyki zdążą się zawiązać, ale zostaną rozszarpane, gdy przyspieszenie przejmie pałeczkę — Wielkie Rozdarcie, jak w scenariuszu Ω.

• Lekko ujemna: odpychająca próżnia przestaje odpychać i zaczyna ciągnąć — Wielki Kolaps zamiast Wielkiego Rozdarcia, i szybciej.

• Dokładnie zero: prawdopodobnie w porządku dla grawitacji, ale nasz wszechświat ma wartość dodatnią — i to ta właśnie mała dodatnia wartość utrzymała rozszerzanie wystarczająco długo, by galaktyki zdążyły się złożyć.

W zabawce

Λ w tunnerze pracuje po cichu: nie jest przypisana do żadnego przełącznika, bo w naszym modelu odpowiada tylko za to, jak długo wolno się rozszerzać bez wydawania energii próżni. Podnieś ją, a fazy zapalą się i wygasną w tej samej kolejności — ale czas między nimi skurczy się. Staje się widoczna tylko przez to, co robi reszcie: więcej Λ — szybszy rozpad — mniej czasu na wszystko inne.

Co zobaczysz, gdy ją zepsujesz

Stała kosmologiczna ustawiona na 300, gdzie nasza to prawie zero. Wszechświat wchodzi w fazę ognia — a potem nic. Rzeczy, które miały się zapalić w kolejności co kilka sekund, zapalają się naraz, a potem gaśnie wszystko. To nie grawitacja błyska. To pustka, która przestała czekać.