УДК 524.85

ТЕОРИЯ САМОРЕПЛИКАЦИИ: ТЁМНЫЕ ЧАСТИЦЫ КАК ВОЗМОЖНАЯ ЕДИНАЯ ПРИРОДА ТЁМНОЙ ЭНЕРГИИ И ТЁМНОЙ МАТЕРИИ (ИСТОРИЧЕСКИЙ ЭТАП ПРОГРАММЫ SRDP)

Москвин С. Л., директор АНО ДО «Инноватор», Москва

Препринт, не проходил рецензирование · Версия 3 · CC BY 4.0 · Программа SRDP

Предыдущие версии: v1 (03.08.2026) — DOI 10.5281/zenodo.21772929; v2 (19.09.2026) — DOI 10.5281/zenodo.22849111 [2]. Все версии: концептуальный DOI 10.5281/zenodo.21772928. Статья — исторический этап программы; современное состояние — шаги 5 и 8 главной статьи программы SRDP [1].

Аннотация

Статья входит в программу SRDP (Self-Replication of Dark Particles, «саморепликация тёмных частиц») [1]. Это короткая версия с пометками: идея версии 2 сохранена как исторический этап, а для каждого её утверждения сказано, что с ним стало после проверок главной статьи программы. Версия 2 предлагала считать тёмную энергию и тёмную материю двумя режимами одной популяции самореплицирующихся частиц: режим задаётся отношением темпа рождения к темпу расширения, а для семейства темпов r ∝ H^(1−m) согласие с наблюдениями найдено лишь вблизи m ≈ 2, где история расширения совпадает с ΛCDM. При m = 2 это семейство совпадает с рабочей частотой главной статьи r = 3HΩ_Λ: этот случай версии 2 вошёл в основную модель программы, но он неотличим от ΛCDM. Взгляд на тёмную энергию как на размножающуюся популяцию продолжен в вариантах «ёмкость среды» и «размножение затухает»; условия их проверки на DESI DR3 зафиксированы до выхода данных. Тёмная материя в программе описана отдельно — как стерильное нейтрино, рождаемое «эпидемией» χ + X → χ + χ, с обязательной линией распада. Статусы: постоянный темп рождения (m = 1) — исключён (при Ω_m, взятой из реликтового излучения); объяснение кривых вращения давлением рождения — опровергнуто; единая природа тёмной энергии и тёмной материи — не доказано (при m = 2 неотличима от ΛCDM); превращение тёмной материи в тёмную энергию — опровергнуто.

Ключевые слова: тёмная энергия, тёмная материя, единый тёмный сектор, адиабатическое рождение материи, рабочая частота, тёмное вырождение, стерильное нейтрино, ёмкость среды, предрегистрация, программа SRDP

Что изменилось с версии 2

• Формат. Статья переведена в формат исторического этапа с пометками: изложение версии 2 сокращено (раздел 1), добавлен раздел «Статус сегодня» (раздел 2). Новых расчётов нет, кроме двух арифметических проверок в разделе 2.1; остальные числа взяты из главной статьи [1] и обзора [3].
• Главное совпадение: семейство версии 2 при m = 2 — это рабочая частота главной статьи r = 3HΩ_Λ, амплитуда α = Ω_Λ0 [1, шаг 8].
• Исключено: постоянный темп рождения (m = 1) — по данным DESI DR2 при Ω_m из реликтового излучения (≈ 6–7σ) [1, шаг 8].
• Снято: «проверка должна идти через рост возмущений» — при нескучивающейся «Λ-части» модель неотличима от ΛCDM и по возмущениям [1, шаг 8]. Значение α = 0,70 из q₀ ≈ −0,55 заменено на α = Ω_Λ0; H∞ ≈ 0,70 H₀ — на H∞ = √Ω_Λ·H₀ ≈ 0,83 H₀.
• Удалены аналогии с РНК-ферментом, бозе-конденсатами, сверхтекучестью и поляритонами: лабораторные репликаторы собраны во введении главной статьи [1].
• Приоритет уточнён: семейство темпов рождения и его замкнутое решение, названные в версии 2 главным результатом, опубликованы ранее [Freaza, de Souza, Waga, 2002; Ramos, Vargas dos Santos, Waga, 2014]; своё в версии 2 — прочтение их как единой популяции тёмных частиц и вывод об окне около m = 2.
• Обозначения: темп рождения обозначается r (в версии 2 — Γ; в главной статье Γ — темп туннелирования). Работы Lima, Germano, Abramo (1996) и Steigman, Santos, Lima (2009), стоявшие в списке версии 2 без ссылок в тексте, теперь цитируются.

Введение

Версия 2 была попыткой объяснить сразу оба тёмных компонента одним механизмом — саморепликацией, то есть несохранением числа тёмных частиц. С тех пор программа SRDP прошла проверку на данных DESI DR2, Planck и сверхновых, и её итог собран в главной статье [1]. Эта версия не даёт новых результатов: она сохраняет исходную идею (раздел 1) и отмечает, что из неё уцелело (раздел 2). Как читать числа: ΛCDM — стандартная космологическая модель с космологической постоянной Λ; Δχ² < 0 — модель описывает данные лучше ΛCDM, Δχ² > 0 — хуже; ln B — байесово сравнение с учётом числа параметров (ln B < 0 — данные предпочитают ΛCDM); BAO — барионные акустические осцилляции (линейка в распределении галактик, данные DESI); Ω_m — доля вещества во Вселенной (по реликтовому излучению её измеряет Planck), Ω_Λ — доля тёмной энергии; H — темп расширения (параметр Хаббла), H₀ — его нынешнее значение; z — красное смещение (чем оно больше, тем раньше эпоха); w — отношение давления к плотности энергии (у космологической постоянной w = −1); nσ — значимость расхождения в стандартных отклонениях.

1. Идея версии 2 (исторический этап)

Одна популяция, два режима. Плотность компонента с рождением частиц подчиняется уравнению ρ̇ + 3Hρ = rρ; по термодинамике открытых систем рождению отвечает отрицательное давление [Prigogine et al., 1988; Calvão, Lima, Waga, 1992; Lima, Germano, Abramo, 1996], и эффективное уравнение состояния w_eff = −r/(3H). При r/3H ≪ 1 компонент ведёт себя как пыль и скучивается (собирается в гало и структуры); при r/3H → 1 — как космологическая постоянная. Поскольку H убывает, одна субстанция проходит оба режима по очереди: сначала материя, затем тёмная энергия. Главное возражение против единой тёмной жидкости [Kamenshchik, Moschella, Pasquier, 2001] состоит в том, что одна субстанция должна и скучиваться, и расталкивать [Sandvik et al., 2004]. Ответ версии 2: скучивание и ускорение разнесены во времени.

Количественное условие. Для семейства r = 3αH₀(H₀/H)ⁿ, m ≡ n + 1, получено замкнутое решение E^m = α + (1 − α)(1 + z)^(3m/2), E = H/H₀ (это семейство и его решение известны с работы [Freaza, de Souza, Waga, 2002]; версия 2 её не цитировала). Отсюда w₀ = −α (для всей единой жидкости, а не для тёмной энергии в отдельности; в ΛCDM этому отвечает −Ω_Λ0) и q₀ = 1/2 − 3α/2 при любом m, а ранняя Вселенная содержит эффективную материю Ω_m,eff = (1 − α)^(2/m). При α = 0,70 (из параметра замедления q₀ ≈ −0,55; q₀ < 0 означает ускорение) постоянный темп (m = 1) давал Ω_m,eff = 0,09 и переход к ускорению при z ≈ 1,8 — исключён; согласие с Ω_m = 0,315 ± 0,007 [Planck Collaboration, 2020] давало m = 2,08 ± 0,04. При m = 2 решение совпадает с ΛCDM [Lima, Jesus, Oliveira, 2010; ср. Steigman, Santos, Lima, 2009]. Вывод версии 2: унификация возможна лишь в узком окне около m = 2, где модель совпадает с ΛCDM, а различать её надо по росту возмущений.

2. Статус сегодня

2.1. m = 2 — это рабочая частота главной статьи

При m = 2 темп рождения r = 3αH₀²/H. Рабочая частота главной статьи r = 3HΩ_Λ(z) = 3Ω_Λ0H₀²/H — то же самое при α = Ω_Λ0 [Lima, Jesus, Oliveira, 2010; 1, шаг 8]: это темп рождения, при котором плотность рождённой «тёмной энергии» остаётся постоянной, как у космологической постоянной. Она воспроизводит фон стандартной модели; сегодня r ≈ 2,07 H₀, неподвижная точка H∞ = √Ω_Λ·H₀ ≈ 0,83 H₀ (а не 0,70 H₀, как при постоянном темпе). Рождённые частицы — холодная пыль, а давление рождения p_c = −ρ_Λ даёт ускорение. Это та же картина, что в версии 2, и именно поэтому её нельзя отличить от ΛCDM: статус совместимо, неотличимо.

Значение m = 2,08 ± 0,04 — следствие округлённого q₀. При α = Ω_Λ0 ≈ 0,685 (Planck) случай m = 2 даёт Ω_m,eff = 0,315 точно, поскольку это и есть ΛCDM (q₀ ≈ −0,53).

2.2. Постоянный темп исключён — но только при Ω_m из реликтового излучения

Вывод версии 2 о m = 1 следовал уже из её собственного числа: Ω_m,eff = 0,09 против 0,315 ± 0,007 по Planck. Полный расчёт главной статьи приходит к тому же в более мягкой, двухкомпонентной модели: в модели «вещество + размножающаяся тёмная энергия» с r = const 13 измерений DESI DR2 дают Δχ²_BAO ≈ +42…+58 относительно Λ при Ω_m = 0,30–0,315 (≈ 6–7σ). По одним BAO со свободной Ω_m модель не хуже Λ (χ² ≈ 10,4 при Ω_m ≈ 0,21), так что исключение держится на Ω_m из реликтового излучения [1, шаг 8; прил. А] — как и довод версии 2.

2.3. «Проверка через возмущения» снята

Версия 2 ожидала, что вырождение снимется в росте структур. Но адиабатическое рождение тёмной материи с рабочей частотой неотличимо от ΛCDM и по возмущениям, если рождённая «Λ-часть» не скучивается [Ramos, Vargas dos Santos, Waga, 2014] (скучиваются частицы, а постоянная часть плотности, которую поддерживает рождение, остаётся однородной; эффективная скорость звука равна нулю); это частный случай «тёмного вырождения»: гравитация измеряет лишь суммарный тензор энергии-импульса тёмного сектора, и его разбиение на «материю» и «энергию» не единственно [Kunz, 2009]. Гравитационной (космологической) проверки, отличающей вариант m = 2 от ΛCDM, нет.

2.4. Тёмная энергия: идея продолжена

Взгляд «тёмная энергия — размножающаяся популяция» в главной статье развит дальше [1, шаг 8]. В варианте «ёмкость среды» размножение ограничено местом, как у биологических популяций: Δχ² ≈ −3,9 (постоянная ёмкость) и −7,6 (убывающая) относительно Λ, но байесово Λ слабо предпочтена (ln B = −1,26 и −1,76 при широких приорах). Вариант «размножение затухает» (r ∝ a^−γ) из самой кинетики даёт пересечение w = −1 при z ≈ 0,45: Δχ² = −11,2, ln B ≈ +0,55, после поправки на число опробованных вариантов — ничья. Его собственное предсказание: через ~10–35 млрд лет темп упадёт ниже порога 3H и тёмная энергия начнёт «вымирать»; ускорение кончится лишь через ≳ 100 млрд лет (при γ = 1 не кончается). Приведённые числа по DR2 получены без возмущений и вне предрегистрации; статус — не доказано. Условия проверки этих вариантов на DESI DR3 зарегистрированы в открытом реестре OSF 25.10.2026 (DOI 10.17605/OSF.IO/W328H) [1, шаг 8; прил. Г].

2.5. Тёмная материя и единая природа

Тёмная материя в главной статье описана отдельным механизмом: «эпидемией» χ + X → χ + χ в горячей плазме [Bringmann et al., 2021]; в варианте со стерильным нейтрино «пищей» служат активные нейтрино [Bringmann et al., 2023]. Нынешние данные оставляют окно масс ≈ 25–140 кэВ (в базовом варианте; ≈ 45–140 кэВ с учётом линз и спутников) — это область, разрешённая данными, а не предсказание; собственное предсказание — обязательная линия распада с энергией в половину массы и яркостью не ниже расчётного минимума [1, шаг 5; 3]. В большей части окна такая линия пока ниже чувствительности приборов. Статус — работает (совместимо).

Единая природа. Опровергнуты проверенные формы связи тёмной энергии и тёмной материи, отличимые от ΛCDM: превращение тёмной материи в тёмную энергию (модель V5 обзора [3], где тёмная энергия рождается за счёт распада тёмной материи: ln B ≈ −3,4 против ΛCDM; с возмущениями модель даёт сильный поздний эффект Сакса–Вольфа, то есть лишнюю крупномасштабную рябь реликтового излучения: Δχ² ≈ +80…+110) [3; 1, прил. А]; единая тёмная жидкость типа газа Чаплыгина (Δχ² ≈ +215 по фону, σ₈ ≈ 0,48, то есть структуры почти вдвое слабее наблюдаемых) и тёмная материя как локально «сжатая» тёмная энергия, то есть её сгустки [1, прил. А]. Уцелела лишь форма m = 2, которая неотличима от ΛCDM. Единство записи само по себе байесова выигрыша не даёт [1, шаг 8]. Итог — не доказано. В нынешней программе общей остаётся только кинетика (саморепликация в широком смысле): тёмная материя (стерильное нейтрино, «эпидемия» в ранней плазме) и тёмная энергия (популяция с рабочей частотой или «ёмкостью среды») — разные популяции частиц.

Кривые вращения. Объяснение версии 1 (давление размножающихся частиц держит звёзды на периферии) ошибочно по знаку: отрицательное давление уменьшает активную гравитационную массу ρ + 3p. Снято уже в версии 2; статус — опровергнуто.

Заключение

Версия 2 нашла, что единый тёмный сектор из размножающихся частиц согласуется с данными лишь при m ≈ 2. Именно этот случай стал рабочей частотой главной статьи программы, а постоянный темп, исключённый версией 2, исключён и полным расчётом (при Ω_m из реликтового излучения). Надежда различить модель по росту возмущений не оправдалась из-за тёмного вырождения. Тёмная энергия как популяция продолжена в вариантах «ёмкость среды» и «размножение затухает» (не доказано; проверка на DESI DR3 предрегистрирована), тёмная материя — в механизме «эпидемии» со стерильным нейтрино (окно 25–140 кэВ в базовом варианте, обязательная линия). Единая природа тёмной энергии и тёмной материи — не доказано; проверенные формы связи, отличимые от ΛCDM, опровергнуты; общей у двух тёмных компонентов остаётся только кинетика саморепликации.

Раскрытие информации

Расчёты, код и проверка литературы выполнены с помощью ИИ-ассистента (Claude) под руководством автора. Чат с ИИ предоставляется по запросу. В этой версии новых расчётов нет, кроме двух арифметических проверок в разделе 2.1 (α = Ω_Λ0 при m = 2; q₀ ≈ −0,53); остальные числа взяты из главной статьи [1] и обзора [3]. Идея единой популяции тёмных частиц — авторская; ИИ не является соавтором, ответственность за содержание несёт автор.

Связь с серией SRDP. Статья — исторический этап программы; современное состояние — шаги 5 и 8 главной статьи программы SRDP [1].

Литература

Программа SRDP

1. Москвин С. Л. Саморепликация как механизм эволюции Вселенной: гипотеза SRDP — от возникновения Вселенной до сегодняшнего дня (главная статья программы SRDP, версия 3) // Zenodo. 2026. Концептуальный DOI: 10.5281/zenodo.21759021.
2. Москвин С. Л. Теория саморепликации: тёмные частицы как возможная единая природа тёмной энергии и тёмной материи (версия 2) // Zenodo. 2026. DOI: 10.5281/zenodo.22849111 (версия 1: DOI 10.5281/zenodo.21772929; все версии: 10.5281/zenodo.21772928).
3. Москвин С. Л. Обзор механизмов саморепликации в космологии и их проверка данными DESI, Planck и сверхновых (версия 3) // Zenodo. 2026. Концептуальный DOI: 10.5281/zenodo.23300742. Сопутствующая к шагам 5 и 8 (модель V5, окно масс стерильного нейтрино).

Другие источники

Bringmann et al., 2021 – Bringmann T., Depta P. F., Hufnagel M., Ruderman J. T., Schmidt-Hoberg K. Dark matter from exponential growth // Physical Review Letters. 2021. Vol. 127. Art. 191802. DOI: 10.1103/PhysRevLett.127.191802. arXiv:2103.16572

Bringmann et al., 2023 – Bringmann T., Depta P. F., Hufnagel M., Kersten J., Ruderman J. T., Schmidt-Hoberg K. Minimal sterile neutrino dark matter // Physical Review D. 2023. Vol. 107. Art. L071702. DOI: 10.1103/PhysRevD.107.L071702. arXiv:2206.10630

Calvão, Lima, Waga, 1992 – Calvão M. O., Lima J. A. S., Waga I. On the thermodynamics of matter creation in cosmology // Physics Letters A. 1992. Vol. 162. P. 223–226. DOI: 10.1016/0375-9601(92)90437-Q

Freaza, de Souza, Waga, 2002 – Freaza M. P., de Souza R. S., Waga I. Cosmic acceleration and matter creation // Physical Review D. 2002. Vol. 66. Art. 103502. DOI: 10.1103/PhysRevD.66.103502

Kamenshchik, Moschella, Pasquier, 2001 – Kamenshchik A., Moschella U., Pasquier V. An alternative to quintessence // Physics Letters B. 2001. Vol. 511. P. 265–268. DOI: 10.1016/S0370-2693(01)00571-8

Kunz, 2009 – Kunz M. Degeneracy between the dark components resulting from the fact that gravity only measures the total energy-momentum tensor // Physical Review D. 2009. Vol. 80. Art. 123001. DOI: 10.1103/PhysRevD.80.123001. arXiv:astro-ph/0702615 (препринт: The dark degeneracy: On the number and nature of dark components)

Lima, Germano, Abramo, 1996 – Lima J. A. S., Germano A. S. M., Abramo L. R. W. FRW-type cosmologies with adiabatic matter creation // Physical Review D. 1996. Vol. 53. P. 4287–4297. DOI: 10.1103/PhysRevD.53.4287

Lima, Jesus, Oliveira, 2010 – Lima J. A. S., Jesus J. F., Oliveira F. A. CDM accelerating cosmology as an alternative to ΛCDM model // Journal of Cosmology and Astroparticle Physics. 2010. No. 11. Art. 027. DOI: 10.1088/1475-7516/2010/11/027. arXiv:0911.5727

Planck Collaboration, 2020 – Planck Collaboration. Planck 2018 results. VI. Cosmological parameters // Astronomy & Astrophysics. 2020. Vol. 641. Art. A6. DOI: 10.1051/0004-6361/201833910

Prigogine et al., 1988 – Prigogine I., Geheniau J., Gunzig E., Nardone P. Thermodynamics of cosmological matter creation // Proceedings of the National Academy of Sciences. 1988. Vol. 85. P. 7428–7432. DOI: 10.1073/pnas.85.20.7428

Ramos, Vargas dos Santos, Waga, 2014 – Ramos R. O., Vargas dos Santos M., Waga I. Matter creation and cosmic acceleration // Physical Review D. 2014. Vol. 89. Art. 083524. DOI: 10.1103/PhysRevD.89.083524. arXiv:1404.2604

Sandvik et al., 2004 – Sandvik H. B., Tegmark M., Zaldarriaga M., Waga I. The end of unified dark matter? // Physical Review D. 2004. Vol. 69. Art. 123524. DOI: 10.1103/PhysRevD.69.123524. arXiv:astro-ph/0212114

Steigman, Santos, Lima, 2009 – Steigman G., Santos R. C., Lima J. A. S. An accelerating cosmology without dark energy // Journal of Cosmology and Astroparticle Physics. 2009. No. 06. Art. 033. DOI: 10.1088/1475-7516/2009/06/033