В качестве одного из недавних примеров можно привести работу по гипотетическим небесным объектам, названным «звездами из темной энергии», которую представили в начале 2006 года физики Джордж Чаплин из Ливерморской национальной лаборатории им. Э. Лоуренса, Роберт Лафлин из Стэнфордского университета и их коллеги, среди которых были Эмиль Моттола из Лос-Аламосской национальной лаборатории и Пол Мазур из Университета Южной Каролины.
Хотя концепция черных дыр несколько десятилетий была частью общепринятого знания о космологии, а истоки ее еще более ранние, она никогда не была однозначной. Например, квантовая механика утверждает, что информация во Вселенной никуда не исчезает, но информация (упорядоченное вещество или энергия), переходящая горизонт событий в черной дыре, исчезает полностью, по крайней мере в нашей Вселенной. Кроме того, законы квантовой механики гласят, что время никогда не «замерзает», а модель черной дыры предсказывает, что энергия (свет) на уровне горизонта событий бесконечно растягивается так, что внешнему наблюдателю она покажется навеки «замерзшей».
Чаплин и Лафлин работали со сверхпроводящими кристаллами и явлением, которое называется «квантовым фазовым переходом», когда получили неожиданный результат: спины (моменты импульса) электронов как бы указывали на замедление времени. По некоторым причинам это напомнило им о гипотетической ситуации с горизонтом событий в черной дыре, и потому вместе с Моттолой и Мазуром они заново проанализировали процесс коллапса массивной звезды, но настаивали, что в данной модели это должно происходить в соответствии со строгими принципами квантовой механики. Оказалось, что в результате такого коллапса образуется не черная дыра, а квантовая предельная скорлупа, содержащая насыщенный энергией вакуум, и при этом никакой сингулярности. Вакуум должен обладать сильным антигравитационным действием, совсем как «темная энергия», которую в настоящее время специалисты по космологии считают непосредственной причиной расширения Вселенной. В этой ситуации, как и в случае черной дыры, возникнет мощное грави-тационное поле, которое будет притягивать вещество и энергию извне, но внутри скорлупы будет действовать сила отталкивания, благодаря которой по крайней мере часть вещества и энергии будет выбрасываться обратно. Большая часть выброшенного вещества и энергии примет форму позитронных и гамма-лучей и… Подождите минутку, это же и есть до сих пор необъясненный избыток позитронов в центре Галактики на месте предполагаемой огромной черной дыры. Не может ли данный объем вместо этого быть супермассивной звездой темной энергии? Более того, спектр испускаемых гамма-лучей, который рассчитала группа, очень похож на загадочные гамма-вспышки, которые с некоторого времени изучают астрономы.
Эту гипотезу можно увязать с парой других важных космологических загадок. Невероятный выброс энергии при Большом взрыве должен был бы создать из темной энергии бесчисленное множество миниатюрных звезд (точно так же, как он создал бы бессчетное количество маленьких черных дыр согласно существующей теории), и их предсказываемые свойства в точности совпадают со свойствами гипотетических частиц черной энергии, из которых состоит «недостающая масса» Вселенной. Что еще любопытнее, группа рассчитала силу антигравитации вакуума внутри звезды темной энергии, равной размеру Вселенной, и оказалось, что она совпадает с высчитанной величиной темной энергии, которую космологи ввели, пытаясь объяснить расширение Вселенной.
Новая гипотеза также предсказывает, что падение вещества приведет к тому, что звезда темной энергии начнет испускать излучение в инфракрасном диапазоне. Чтобы уловить это инфракрасное излучение, потребуются новые приборы, которые будут созданы в скором будущем, так что примерно в течение десяти ближайших лет, скорее всего, появится возможность проверить гипотезу посредством прямого наблюдения.
Если будет доказано, что Чаплин и другие члены группы правы в своих умозаключениях, мы станем свидетелями того, как парадигма природы Вселенной изменится хотя бы потому, что если Вселенная — это и в самом деле огромная звезда темной энергии, и стоит поинтересоваться, нет ли чего-нибудь за ее пределами… и не сможем ли мы однажды пройти через квантовую предельную скорлупу.
Гипотеза о звезде темной энергии — замечательный пример того, какой должна быть хорошая научная гипотеза. Это порождение экспериментов и непосредственного наблюдения. Она объясняет важный вопрос, который лежал за пределами исходного эксперимента. Ученые сами могут предложить, каким образом можно проверить их предсказания, в результате чего гипотеза либо подтвердится, либо будет опровергнута, либо, может быть, подтвердится с некоторыми изменениями. Кроме того, ученым придется согласиться с результатами проверки: вряд ли они станут настаивать на своей гипотезе, если результаты проверки окажутся отрицательными.