Зимой озеро затягивается льдом — и этот простой процесс оказывается живой моделью расширяющейся Вселенной. Толщина льда нарастает по тому же математическому закону, что и расстояния между далёкими галактиками.
Секрет — в движении воды под ледяной коркой. Вода у поверхности, охлаждаясь, становится плотнее и опускается, а более тёплые слои снизу поднимаются вверх. Этот круговорот, называемый конвекцией, подносит к растущему льду тепло. В уравнениях появляется добавочный член, который ведёт себя точь-в-точь как тёмная энергия — постоянная невидимая сила, заставляющая галактики разбегаться с ускорением. В озере такая «энергия» замедляет рост льда, а в космосе — наоборот, подталкивает расширение.
Удивительно, что формулу для этого сценария впервые записал физик Йозеф Стефан ещё в 1891 году, изучая намёрзание льда на прудах. Стефан вывел математическую зависимость, описывающую, как толщина льда растёт со временем, когда тепло подводится к границе замерзания не только за счёт теплопроводности, но и за счёт конвективных потоков. Теперь то же уравнение лежит в основе моделей, предсказывающих судьбу всего мироздания.
Уравнение Стефана, выведенное для простого льда, сегодня применяют даже при расчёте охлаждения поверхности Марса.