Если мы на миг допустим, что верна вторая альтернатива, и спросим, сколько энергии нужно вложить в пустое пространство, чтобы добиться наблюдаемого ускорения, то получим очень интересный ответ. Сплошная кривая, которая лучше всего совпадает с данными, соответствует плоской Вселенной, где 30 % энергии заключено в веществе, а 70 % – в пустом пространстве. Примечательно, что как раз это и нужно, чтобы получить плоскую Вселенную, соответствующую тому факту, что только 30 % всей требуемой массы находится в галактиках, скоплениях галактик и вокруг них. Как видно, достигнуто полное согласие.

Но, поскольку заявление, что 99 % Вселенной невидимы (1 % видимого вещества заключен в океане темного вещества и погружен в энергию пустого пространства), подпадает под категорию экстраординарных, нам придется всерьез взвесить первую из двух возможностей: данные могут быть ошибочны. Так вот, за прошедшее десятилетие все прочие космологические данные последовательно укрепляли общее согласие с картиной совершенно несуразной плоской Вселенной, где преобладающая энергия заключена в пустом пространстве и где все, что мы видим, составляет менее 1 % общей энергии, а то вещество, которое мы не видим, состоит в основном из каких-то еще не известных элементарных частиц принципиально нового вида.

Во-первых, данные об эволюции звезд стали значительно точнее, поскольку новые спутники снабжают нас информацией о содержании химических элементов в старых звездах. На основании этих данных мы с коллегой Шабойе в 2005 г. сумели убедительно показать, что неопределенность в оценках возраста Вселенной так мала, что уже можно вычеркнуть все варианты моложе 11 млрд лет. Это не соответствовало никакой из моделей Вселенной, где пустое пространство содержит значительное количество энергии. Опять же, поскольку мы не уверены, что эта энергия обязана своим существованием именно космологической постоянной, сейчас она называется проще – темная энергия, по аналогии с темным веществом, которое доминирует в галактиках.

Эта оценка возраста нашей Вселенной была значительно улучшена примерно в 2006 г., когда зонд WMAP провел измерения реликтового излучения с большой точностью и позволил точно измерить время, прошедшее от Большого взрыва. Теперь мы знаем возраст Вселенной с точностью в четыре значащие цифры – он составляет 13,72 млрд лет!

Я и представить себе не мог, что застану те времена, когда мы сможем добиться такой точности. Но теперь, раз уж у нас это получилось, мы можем подтвердить, что Вселенная с измеренной скоростью расширения сегодня совершенно невозможна без темной энергии, а особенно без такой темной энергии, которая ведет себя именно так, как вела бы себя энергия, представленная космологической постоянной. Иначе говоря, это энергия, которая, похоже, остается неизменной во времени.

Следующий научный прорыв позволил наблюдателям точно измерить, как вещество в виде галактик с течением времени собралось в скопления. Результат зависит от темпа расширения Вселенной, поскольку сила притяжения, стягивающая галактики вместе, вынуждена соперничать с космическим расширением, которое расталкивает вещество. Чем больше энергия пустого пространства, тем быстрее она начнет преобладать в общей энергии Вселенной и тем скорее растущий темп расширения остановит гравитационный коллапс вещества на еще более крупных масштабах.

Таким образом, измерив формирование скоплений под действием гравитации, наблюдатели смогли еще раз подтвердить, что наблюдаемой крупномасштабной структуре соответствует лишь одна плоская Вселенная – та, в которой примерно 70 % темной энергии, причем эта темная энергия ведет себя более или менее как энергия, описываемая космологической постоянной.

Независимо от этих косвенных исследований истории расширения Вселенной, исследователи сверхновых искали всевозможные причины систематических ошибок в своем анализе и исключали эти причины одну за другой. В частности, они исследовали возможность того, что на дальних расстояниях скапливается больше пыли и от этого сверхновые кажутся тусклее.

Очень важно было отдельно проверить, что происходило в самом далеком прошлом.

Давным-давно в истории Вселенной та ее часть, которую мы наблюдаем сейчас, была меньшего размера, а плотность вещества в ней была гораздо выше. Однако плотность энергии пустого пространства со временем не меняется, если эта энергия соответствует космологической постоянной или чему-то вроде того. Раз так, то, когда Вселенная была в два с лишним раза меньше, чем сейчас, плотность энергии вещества превосходила плотность энергии пустого пространства. Во все предшествующие эпохи именно вещество, а не пустое пространство определяло преобладающую гравитационную силу, которая управляла расширением. Следовательно, расширение Вселенной должно было замедляться.

В классической механике есть слово, которое обозначает точку, в которой система меняет величину ускорения и, в частности, переходит от замедления к ускорению. Это слово – «рывок», по-английски jerk. А еще слово jerk означает «псих» или «болван». В 2003 г. я организовал у себя в университете конференцию, чтобы обсудить будущее космологии, и пригласил Адама Рисса, участника проекта High-Z Supernova, который сказал мне, что припас интересный доклад. Так и оказалось. Назавтра The New York Times, освещавшая конференцию, опубликовала портрет Адама под заголовком «Обнаружен космический рывок» (Cosmic Jerk Discovered), что можно было понять и как «Обнаружен космический псих». Я сохранил вырезку из газеты и время от времени достаю ее, чтобы посмеяться.

Детальная схема истории расширения Вселенной, которая показывала, что после периода замедления она вступила в период ускорения, стала существенным доводом в пользу того, что первоначальные наблюдения, показавшие существование темной энергии, были на самом деле верны. Благодаря собранным с тех пор данным теперь очень трудно представить себе, что, следуя этой картине, мы оказываемся вовлеченными в какую-то космическую охоту за призраками. Темная энергия явилась к нам незваной гостьей и, похоже, останется навсегда – или по крайней мере до тех пор, пока она каким-то образом не изменится.

Происхождение и природа темной энергии, несомненно, величайшая загадка современной фундаментальной физики. Мы представления не имеем, откуда берется эта энергия и почему ее именно столько. Поэтому мы не понимаем, почему она начала управлять расширением Вселенной, почему это произошло лишь относительно недавно, в последние 5 млрд лет, и было ли это совершенно случайно. Естественно предположить, что ее природа как-то связана с происхождением Вселенной, причем связь эта самая глубинная. И все указывает на то, что именно эта энергия определит будущее нашей Вселенной.