Kao što svi znaju, svemir se neprestano širi. Ali mnogi ni ne shvaćaju da se proces ubrzava i da fizičari nemaju zdravo objašnjenje za ovaj fenomen. Skupina teoretičara sugerirala je da je u pitanju misteriozna "tamna energija", a sada ćemo vam u pristupačnom obliku reći što je to.
Gotovo dva desetljeća astronomi znaju da se širenje svemira ubrzava, kao da ga tajanstvena "tamna energija" napuhuje iznutra, poput balona. Ova energija ostaje jedna od najvećih misterija u fizici danas. Sada trio teoretičara tvrdi da tamna energija dolazi iz nevjerojatnog izvora. Koliko god jezivo zvučalo, po njihovom mišljenju to se protivi osnovama fizike koje su svi naučili u školi: količina ukupne energije u Svemiru nije fiksna i nepromijenjena, ona može postupno nestati.
Prema znanstvenicima, tamna energija može biti posebno polje, pomalo nalik električnom, koje ispunjava prostor. S druge strane, to može biti dio samog kozmosa, koji se naziva kozmološka konstanta (inače pojam lambda). Drugi scenarij izgleda kao izrugivanje Einsteinovoj teoriji relativnosti, koja tvrdi da se gravitacija događa kada masa i energija savijaju prostor i vrijeme. Zapravo, kozmološka konstanta također je izum Einsteina, a izumio ju je doslovno dodajući konstantu svojim jednadžbama kako bi objasnio kako se svemir odupire uništenju vlastitom gravitacijom. Međutim, napustio je tu ideju kada su 1920-ih astronomi otkrili da svemir nije statičan, već se širi, kao da je rođen u eksploziji.
Pomnim promatranjem postalo je jasno da se širenje svemira ubrzavalo, a kozmološka se konstanta ponovno vratila. Međutim, u okviru kvantne mehanike ona postaje puno lukavija. Kvantna mehanika sugerira da sam vakuum mora neprimjetno oscilirati. Općenito u relativnosti, te malene kvantne fluktuacije proizvode energiju koja će služiti kao kozmološka konstanta. Međutim, pod jednakim uvjetima, uništenje svemira mora biti veće za 120 redova veličine. Dakle, objašnjenje zašto je kozmološka konstanta, iako postoji, ali u vrlo skromnom obliku, velika je tajna za fizičare. Kad to još nije bilo potrebno, fizičari su jednostavno pretpostavljali da će ga neki još nepoznati učinak jednostavno svesti na nulu.
Sada Thibault Josette i Alejandro Perez sa Sveučilišta Aix-Marseille u Francuskoj i Daniel Sudarski s Nacionalnog autonomnog sveučilišta Mexico u Mexico Cityju tvrde da su pronašli način da izvuku razumnu vrijednost za kozmološku konstantu. Počeli su s verzijom opće relativnosti, koju je izumio sam Einstein, pod nazivom unimodularna gravitacija. Opća relativnost pretpostavlja matematičku simetriju, opću kovarijanciju, što podrazumijeva da, bez obzira na to kako odredite položaj koordinate u prostoru i vremenu, teorijsko predviđanje ostat će isto. Ova simetrija zahtijeva očuvanje energije i zamaha. Unimodularna gravitacija ima ograničeniju verziju ove matematičke simetrije.
Ovaj sustav reproducira većinu pretpostavki opće relativnosti. Međutim, prema njemu, kvantne fluktuacije vakuuma ne stvaraju gravitaciju niti utječu na kozmološku konstantu (koja je, uostalom, samo matematička konstanta i njezina vrijednost može biti bilo što). Ali to ima svoju cijenu: unimodularnoj gravitaciji nije potrebna energija za očuvanje, pa je teoretičari moraju samovoljno ograničiti.
Trio znanstvenika pokazao je da unimodularna gravitacija, ako se prihvati i dopusti da krši zakon očuvanja energije i impulsa, zapravo postavlja vrijednost označene konstante. Argument je ovdje matematički, ali zapravo čak i mali dio energije koji nestaje u Svemiru ostavlja trag u obliku promjene kozmološke konstante. "Tamna energija u našem modelu upravo je rezultat toga koliko je energije i zamaha izgubljeno u svemiru tijekom cijelog njegovog postojanja", kaže Perez.
Kako bi dokazali da je njihova teorija razumna i primjenjiva na stvarnost, znanstvenici su promatrali dva scenarija kako bi kršenje zakona očuvanja energije teoretski utjecalo na osnovne probleme kvantne mehanike. Na primjer, teorija kontinuirane spontane lokalizacije (CSL) pokušava objasniti zašto subatomske čestice poput elektrona mogu doslovno biti na dva mjesta istovremeno, ali tako veliki objekti poput automobila ili ljudi ne mogu. CSL pretpostavlja da takva stanja materije spontano nastaju i raspadaju se u ovisnosti, koja se povećava s povećanjem volumena predmeta, što znači da veliki objekt jednostavno ne može biti "dvostruk" u uvjetima Zemlje. Protiv te teorije je da ne uzima u obzir očuvanje energije. Međutim, teoretičari su pokazali da je zbroj kršenja odredbi o očuvanju energije upravo to,da se dobije kozmološka konstanta željene veličine.
Promotivni video:
Ipak, prema nekim znanstvenicima, teoretičari se jednostavno igraju matematike. Još uvijek moraju pretpostaviti da kozmološka konstanta započinje s nekom malom vrijednošću, ali ne objašnjavaju ovaj aspekt. Međutim, moderna je fizika puna neobjašnjivih konstanti, poput naboja elektrona ili brzine svjetlosti, pa je ovo samo još jedna konstanta na podužem popisu.
