Объективно сейчас невозможно дать предпочтение какой-либо из конкурирующих моделей, объясняющей природу темной энергии. Для уточнения наблюдаемых характеристик, которые помогут выбрать правильную модель, запланированы несколько экспериментов, как наземных, так и космических. На наземных телескопах ведется активный поиск далеких сверхновых звезд. Для этой же цели измеряются положения определенных особенностей в пространственном распределении галактик. На новый уровень эти исследования будут вынесены космическими экспериментами, планируемыми сейчас в НАСА и Европейском космическом агентстве. Второй основной группой астрономических тестов является наблюдение изменения темпа роста структур во Вселенной. Здесь тоже уже ведутся наземные наблюдения, однако кардинально новые результаты могут быть получены лишь из космоса. Один из основных космических экспериментов в данной области будет осуществлен с помощью рентгеновских наблюдений на российской орбитальной обсерватории Спектр-Рентген-Гамма.

Чтобы оценить важность тех или иных сил, можно сравнить силы, оказываемые давлением космических лучей с силой взаимного притяжения частиц материи. Отношение этих сил падает с увеличением масштаба расстояний (так как сила давления остается постоянной, а сила притяжения оказывается пропорциональной размеру рассматриваемой области: f~M/r^2~rho*r^3/r^2~r). Действительно, на масштабах ~1/10 размера нашей Галактики давлением космических лучей пренебрегать нельзя. Однако простые оценки показывают, что уже на масштабах, сравнимых с расстоянием до Магеллановых облаков, давление космических лучей, как и межгалактического водорода, становится абсолютно несущественным по сравнению с гравитационным притяжением частиц темной материи.

Наблюдается, что расстояние между любыми двумя галактиками увеличивается с темпом, который в данный момент времени просто пропорционален самому расстоянию между этими объектами. Коэффициент пропорциональности между скоростью разбегания и расстоянием называется темпом расширения. Красивая житейская аналогия --- надувание воздушного шарика. По мере надувания шарика, расстояние между любыми двумя точками на его поверхности увеличивается с темпом, пропорциональным расстоянию между точками. Например, если раздуть шарик в два раза, то точки, которые изначально отстояли друг от друга на 1см, будут отстоять друг от друга на 2см; а пара, разнесенная на 10см, превратится в 20см-ую, и т.д.

Темп изменения радиуса воздушного шарика характеризует темп увеличения расстояния между двумя точками.

В нормальной ситуации темп расширения Вселенной (эквивалент -- темп увеличения радиуса воздушного шарика со временем) должен уменьшаться из-за взаимного гравитационного притяжения частиц, заполняющих объем Вселенной (эквивалент -- сила натяжения резины в шарике). Однако мы наблюдаем, что этот темп остается практически постоянным в течение нескольких миллиардов лет. Это явление и называется ускоряющимся расширением Вселенной.

Очень сложно экстраполировать наши знания о Вселенной, которой "всего" 13 млрд лет, на 100 млрд лет в будущее. Если все-таки набраться смелости и такой прогноз сделать, то самое вероятное предсказание --- это то, что процесс расширения будет идти бесконечно, большинство соседних галактик исчезнет из поля зрения и никогда обратно не появится.

Очень многие наблюдаемые свойства Вселенной косвенно указывают на то, что в первые мгновения Большого Взрыва была стадия "ускоряющегося расширения", похожего на то, которое происходит сейчас. Однако, у теперешнего расширения и у того, которое происходило во время Большого Взрыва, очень разные масштабы размеров, времени и энергий. Поэтому, с моей точки зрения, они являются лишь похожими явлениями, а не разными гранями одного и того же процесса.

"Зеркальная материя" -- лишь одна из гипотез, объясняющих природу темной материи. Никаких экспериментальных или наблюдательных указаний на ее существование нет.

1. Ответ на этот вопрос был больше частью дан выше. Да, я разделяю распространенное мнение, что выяснение природы темной материи и, особенно, темной энергии приведет к революционным открытиям в физике.

2.Надо отметить, что обнаружение "темного течения" -- очень недавний результат, который пока не подтвержден независимыми наблюдениями, и даже не подтвержден независимым анализом данных тех же самых наблюдений. Поэтому о реальности темного течения пока говорить преждевременно.

Да, действительно, если ускоряющееся расширение Вселенной пытаться объяснить путем модификации тех членов в уравнениях общей теории относительности Эйнштейна, которые ответственны за свойства материи (а не искривленности пространства-времени), то придется вводить компоненту, у которой отрицательное давление.

Во многом это можно рассматривать почти как математический фокус: в конце концов, мы считаем, что темная энергия не взаимодействует с веществом, поэтому она не может на него оказывать сил, эквивалентных нашему привычному житейскому понятию давления (например, то небольшое количество темной энергии, которое оказывается внутри каждого воздушного шарика, не "пытается" эти шарики раздуть или сжать). Кое-какую эквивалентность с привычными нам житейскими понятиями можно установить с помощью следующих рассуждений:

В физике давление является коэффициентом пропорциональности между внутренней энергией какой-то компоненты материи и ее объемом, взятым со знаком минус, Delta E = -p * Delta V. Например, если надавить на воздушный шарик, уменьшив его объем, то, как известно, температура воздуха внутри шарика возрастет. Следовательно, у воздуха давление положительное (отрицательному изменению Delta V соответствует положительное изменение Delta E, следовательно, p должно быть положительным).

Рассмотрим теперь ситуацию, в которой у вакуума есть некоторая ненулевая и постоянная плотность энергии, epsilon. Возьмем пустой бак "заполненный" лишь вакуумом. Полная энергия вакуума в баке равна epsilon*V, где V -- объем бака. Сожмем бак, уменьшив его объем на Delta V. Очевидно, что энергия вакуума в баке сократится на величину Delta E = epsilon*Delta V. Сопоставив с уравнением в предыдущем абзаце, получим, что "давление" вакуума отрицательно и равно величине -epsilon.

Таким образом, наличие ненулевой плотности энергии у пустого пространства эквивалентно наличию у вакуума отрицательного давления.

Интересно, что описанный сценарий, хотя он и очень груб, эквивалентен введению в уравнения гравитации знаменитой космологической постоянной Эйнштейна, а ожидаемое воздействие ненулевой энергии вакуума на темп расширения Вселенной с очень хорошей точностью совпадает с тем, что астрономы наблюдают разными методами. Поэтому ненулевая энергия вакуума -- одно из самых простых и распространенных объяснений темной энергии. Главная проблема для физиков -- объяснить, почему уровень плотности энергии вакуума именно такой [он чрезвычайно мал, но в то же время отличен от нуля].

В Стандартной Модели существует несколько поколений кварков и лептонов, причем между ними, возможно, есть симметрия (на три поколения кварков приходится три поколения лептонов). Практически исключено, что лептоны испытывают "сильное" взаимодействие, каковое испытывают кварки. Однако, любой прогресс в продвижении теорий "объединения" взаимодействий элементарных частиц потенциально может помочь в выяснении природы темной энергии (если она действительно представляет собой какое-то физическое поле или проявление энергии вакуума).

Можно сказать, что мы точно можем знать, что во Вселенной существует явление, которое, грубо говоря, эквивалентно силе отталкивания между удаленными объектами (это явление и называют широким термином "темная энергия"). Без существования такой силы практически невозможно объяснить ряд астрономических наблюдений, сделанных в течение последних десяти лет. Более всего наука хотела бы узнать конкретную природу этой силы (т.е. то, что именно ее вызывает).

Я считаю, что предела познания в виде какого-то четко очерченного рубежа не существует.

О том, что было до Большого Взрыва, действительно судить трудно. Да, действительно, вполне может оказаться так, что все было сжато в настолько плотное состояние, что должны были быть существенными эффекты квантовой механики. Пока законченной квантовой теории пространства-времени не существует, поэтому затруднительно даже судить, были ли применимы к тому состоянию наши обычные понятия положения частиц и моментов времени.