Вселенная похожа на тесто, которое поднимается в духовке. Галактики разбегаются, и скорость этого разбегания растёт. Чтобы объяснить ускоряющееся расширение, космологи придумали тёмную энергию — загадочную силу, которая расталкивает пространство изнутри. Стандартный рецепт, называемый лямбда-CDM, работает неплохо, но у него есть свои нестыковки.
Авторы новой работы решили переписать рецепт, добавив в него свежую идею — дробную энтропию. Обычная энтропия (мера беспорядка) растёт как площадь поверхности, а здесь её наделили дробным показателем, словно измеряя не целыми шагами, а половинками или четвертями. Из этой дробной энтропии вывели три варианта тёмной энергии, различающиеся выбором горизонта — мысленной границы, дальше которой свет до нас ещё не дошёл. Первый вариант использует горизонт Хаббла (расстояние, на котором галактики убегают со скоростью света), второй — горизонт будущих событий (то, что мы когда-либо сможем увидеть), третий — горизонт частиц (то, что мы уже видели в прошлом).
Все три модели сравнили с данными наблюдений: вспышками сверхновых, распределением галактик и новейшими результатами обзора DESI. Оказалось, что два варианта — с горизонтом Хаббла и горизонтом частиц — резко расходятся с данными о ранней Вселенной, особенно с температурными пятнами на реликтовом излучении. А вот модель с горизонтом будущих событий прошла проверку: сегодня она почти неотличима от стандартной лямбда-CDM, но её параметр замедления в будущем поведёт себя иначе. Это значит, что через миллиарды лет расширение Вселенной может пойти по другому сценарию — чуть быстрее или чуть медленнее, чем предсказывает стандартная теория.
Пока рано говорить, какая модель верна. Но если будущие наблюдения подтвердят отклонения, это станет первым звоночком, что тёмная энергия сложнее, чем просто космологическая постоянная, введённая Эйнштейном сто лет назад.
Дробная энтропия, использованная в работе, пришла из квантовой механики с дробными производными — математического аппарата, который описывает процессы с памятью, например, как течёт электричество в необычных материалах.
В романе «Последний вопрос» Айзека Азимова человечество сталкивается с тепловой смертью Вселенной, но иной сценарий тёмной энергии мог бы изменить финал.