Космическое трение: как беспорядок чинит Вселенную ✎ экспресс

Оригинал: "Entropic backreaction from cosmic structure formation: a thermodynamic approach to the late-time cosmological tensions"
· Biswajit Pandey
arXiv:2605.28797 · 2026-05-27 · arXiv non-exclusive · собственный разбор · 2 мин
Гравитация сжимает вещество в галактики, но при этом рождает силу, которая раздвигает космос и успокаивает его дрожь.

Кузнец куёт меч. С каждым ударом молота раскалённый металл плющится, но и сам молот, и наковальня, и воздух вокруг чуть нагреваются. Часть энергии удара безвозвратно уходит в тепло — и этот размен, знакомый каждому, кто хоть раз забивал гвоздь, оказывается ключом к самым большим загадкам космоса.

Вселенная расширяется быстрее, чем должна, а галактики собираются в комки медленнее, чем предсказано.

Два главных измерения современной космологии — скорость разбегания далёких галактик (постоянная Хаббла) и степень комковатости вещества в поздней Вселенной (параметр S₈) — упорно не сходятся с расчётами. Первое число получается заметно больше, второе — заметно меньше. Словно кто-то добавил энергии в пустоту и одновременно притушил гравитационное сжатие. Авторы новой работы показывают, что «виновник» может прятаться в самом процессе рождения космических структур — и это не новая частица или неизвестное поле, а старый добрый беспорядок.

Когда разреженный газ стягивается гравитацией в плотные комки — будущие звёзды и галактики — его частицы разгоняются и сталкиваются. Часть энергии движения переходит в тепло и рассеивается в пространстве. С точки зрения физики это означает, что упорядоченность системы падает, а энтропия (мера беспорядка) растёт. Но рост энтропии — не пустая формальность. В замкнутой системе он создаёт давление, которое стремится раздвинуть границы. В масштабах Вселенной это давление проявляется как дополнительная энергия, подталкивающая расширение — словно нагретый воздух распирает воздушный шар изнутри.

Тот же самый разогрев, что ускоряет расширение, одновременно успокаивает дрожь вещества.

Одновременно с этим тепло действует как микроскопическое трение. Толпа людей пытается собраться в круг. Если каждый идёт плавно, круг быстро стягивается. Но если люди начинают суетиться, сталкиваться и терять энергию на беспорядочные движения, сборка замедляется. Так и с галактиками: рассеяние энергии в тепло гасит согласованное движение вещества к центрам сгущений, делая итоговую «комковатость» Вселенной ниже, чем дают чистые гравитационные расчёты. Один и тот же процесс — превращение механической энергии гравитационного сжатия в тепловую — одновременно подстёгивает расширение и смягчает структуру.

У этой идеи есть важное достоинство: она не ломает привычную физику. Уравнения Эйнштейна, закон всемирного тяготения Ньютона, само понимание гравитации — всё остаётся на своих местах. Никаких новых полей, частиц или дополнительных измерений. Только термодинамика — наука о тепле и порядке, — встроенная в описание того, как вещество собирается в галактики. Если расчёты подтвердятся, то две главные космологические загадки получат общее, удивительно земное объяснение: Вселенная просто нагревается, когда сжимается, и этот нагрев меняет её судьбу. Так кузнец, остужая меч, видит, как жар уходит в воздух — но в масштабах космоса этот жар не уходит бесследно, а становится силой, что раздвигает миры и гасит их дрожь.

Если бы всю энергию, рассеянную в тепло при образовании всех галактик, собрать в одном месте, её хватило бы, чтобы вскипятить океан размером с Млечный Путь.

В романе «Последний вопрос» Азимова именно энтропия становится последним врагом разума — здесь же она оказывается скрытым дирижёром космической эволюции.

Учёные
Ludwig BoltzmannRudolf ClausiusAlan GuthAlexander FriedmannAndrei LindeGeorges Lemaître
Понятия
модель ЭКДМ формирование крупномасштабной структуры Вселенной рост структуры энтропийная гравитация модель взаимодействия космическое расширение квантовые космологические неоднородности космологическая постоянная лямбда-CDM расширяющаяся вселенная инфляционная космология обратная реакция альтернативы тёмной энергии энтропийная тень ранняя тёмная энергия самосборка, движимая энтропией обратная связь чёрной дыры напряжённость Хаббла второй закон термодинамики космология