Космологические постоянные сомнения

У космологической постоянной интересная история. Первоначально, когда Эйнштейн представил свою общую теорию относительности в начале 20-го века, уравнение поля Эйнштейна, которое было уравнением для гравитационного поля, описывало гравитацию как эффект искривления пространства-времени из-за присутствия материи и энергии. . Возможно, вы уже видели это уравнение, потому что оно таково:

$R_{\mu\nu}$-$1/2Rg_{\mu\nu}$"="$kT_{\mu\nu}$

Однако уравнение Эйнштейна предсказывало, что влияние гравитации приведет к тому, что Вселенная либо сожмется сама на себя, либо расширится. Такое предсказание противоречило точке зрения Эйнштейна, поскольку он считал, что Вселенная бесконечна и статична или никогда не меняется. Таким образом, он ввел космологическую постоянную как небольшой вклад в плотность энергии, необходимый для того, чтобы остановить коллапсирующую или расширяющуюся силу гравитации и сохранить равновесие Вселенной. Новое уравнение стало таким:

$R_{\mu\nu}$-$1/2Rg_{\mu\nu}+\Lambda g_{\mu\nu}$"="$kT_{\mu\nu}$

Где лямбда - космологическая постоянная. Однако открытие Хабблом того, что Вселенная действительно не статична, а расширяется (примерно десять лет спустя после введения космологической постоянной), сделало постоянную Эйнштейна ненужной. В связи с этим Эйнштейн якобы назвал введение константы «самой большой ошибкой в ​​своей жизни». Константу отбрасывали на протяжении многих десятилетий, пока недавно ученые не обнаружили, что Вселенная ускоряется в своем расширении. Затем эта константа была повторно введена в некоторых теориях инфляции для описания малой плотности энергии, которая способствует такому ускоренному расширению Вселенной. Другие ответы на этот вопрос в значительной степени обсуждают его текущее использование. Так что, в конце концов, Эйнштейн мог быть прав насчет константы!

Космологическая постоянная важна по крайней мере по двум причинам.

1. Наша Вселенная в настоящее время асимптотически развивается по направлению к Вселенной, в которой постоянная плотность энергии доминирует над общей плотностью энергии. Именно так можно интерпретировать космологическую постоянную. Поэтому анализ текущего состояния нашей Вселенной в значительной степени опирается на концепцию космологической постоянной, даже если мы не знаем, как она возникает.
2. Инфляционная теория, которая недавно получила сильную экспериментальную поддержку в эксперименте BICEP2, утверждает, что ранняя Вселенная прошла через эпоху де Ситтера, во время которой она подвергалась экспоненциальному расширению, движимому большой (квази-)постоянной плотностью энергии (т.е. эффективной космологической постоянный).

Таким образом, космологическая постоянная тесно связана как с прошлым, так и с будущим нашей Вселенной. Это чрезвычайно сжатый рассказ, и его можно было бы значительно расширить. Это также интересно по исторической причине и потому, что «почему бы и нет?».