Ko je pred 20 leti postalo jasno, da se širjenje vesolja pospešuje, so znanstveniki predstavili popolno, preprosto in preizkušljivo razlago. Ker pa je prihajalo vse več eksperimentalnih in opazovalnih podatkov, je razlog za temno energijo - verjetno razlog za to pospeševanje - ostal neizbežen. Čeprav je tehnično enakovredna "kozmološki konstanti" (ali energiji, ki je lastna vesolju), ni mogoče sklepati na njeno vrednost. Če pa se spomnimo, da postavljanje določenih oblik materije v prazen prostor spremeni sile, ki delujejo na to zadevo, se morda temna energija pojavi po zelo preprostem principu: ker v našem Vesolju obstaja materija kot taka.
Grozdna karta galaksij v našem vesolju. Prisotnost teh struktur lahko razloži prisotnost in moč temne energije v celoti.
Večina sil in pojavov ima izvor, ki jih je enostavno odkriti. Dva masivna predmeta doživljata silo gravitacije zaradi dejstva, da je vesoljski čas izkrivljen zaradi prisotnosti materije in energije. Vesolje se je razširilo, ker ima lastno zgodovino sprememb gostote energije v vesolju in začetne pogoje za širitev. In vsi delci v vesolju na določen način medsebojno vplivajo zaradi dobro znanih pravil teorije kvantnega polja in izmenjave vektorskih bozonov. Od najmanjših subatomskih delcev do največjih lestvic delujejo iste sile, ki poganjajo bozone in galaksije.
Močna interakcija, ki nastane zaradi prisotnosti "spremembe barve" in izmenjave gluonov, drži jedra atomov skupaj
Tudi najbolj skrivnostni pojavi v svojem jedru vsebujejo razlage, ki jih dobro razumemo. Ne vemo, zakaj je v vesolju več kot antimaterija, vendar vemo, da za to obstajajo pogoji, ki jih potrebujemo - kršitev barionske številke, kršitev C in CP. Ne vemo, kakšna je narava temne snovi, vendar so njene splošne lastnosti, kje se nahaja in kako se gruča, vse dobro razumljene. Prav tako ne vemo, ali črne luknje hranijo informacije ali ne, vendar razumemo končno in začetno stanje teh predmetov, pa tudi, kako se rodijo in kaj se sčasoma zgodi z njihovimi obzorji dogodkov.
Ponazoritev črne luknje in njenega okolja, pospeševalnega in napihljivega nabiralnega diska. Začetno in končno stanje črnih lukenj je mogoče dobro napovedati, tudi če izgube ali shranjevanja informacij ni
Toda obstaja ena stvar, ki je sploh ne razumemo: temna energija. Seveda lahko merimo pospešek vesolja in natančno razumemo njegovo veličino. Toda zakaj sploh imamo vesolje z nič nič temne energije? Zakaj prazen prostor, v katerem ni nič - ne glede na to, brez ukrivljenosti, ne sevanja, ničesar - ima pozitivno ničlo energijo? In zakaj je ta količina energije, ki je bila v prvih milijardah let zgodovine Vesolja nerazumljivo drobna in popolnoma nevidna, začela zajemati Vesolje šele, ko se je v njem pojavila Zemlja?
Ponazoritev protoplanetarnega diska, v katerem se oblikujejo planeti in planetesimalci, kar ustvarja vrzeli na disku. Pred štirimi do petimi milijardami let, ko se je oblikoval naš osončje, je temna energija istočasno začela zajemati širitev vesolja in gostoto energije
Promocijski video:
Obstaja veliko zanimivih stvari, ki jih lahko povežemo s temno energijo in vesoljem kot celoto. Veliko je praznega prostora, ki ga prežemajo kvantna polja. V vesolju ni regij, kamor prodirajo gravitacijske, elektromagnetne ali jedrske sile; so povsod. Če poskušamo izračunati tako imenovano vakuumsko pričakovano vrednost (kondenzat) različnih kvantnih polj, bomo naleteli na neskončno število izrazov in jo lahko zapišemo le približno. Vedno se bomo ukvarjali s približnimi vrednostmi. In kolikor vemo, niso uravnoteženi in vesolje se ne upočasni - dejansko pospešuje. Nekako ima tudi sam prostor malo ničle energije. In s to energijo se oddaljene galaksije v Vesolju odmikajo od nas z vedno večjo hitrostjo,čeprav počasi, a nenehno.
Vprašanje "zakaj?" nikoli ne preneha mučiti teoretikov. Zakaj se vesolje širi hitreje in hitreje? Prisotnosti te temne energije ne moremo pojasniti v ničemer. Morda imamo malo razumevanja vesolja samega. Vendar obstaja še ena možnost, o kateri se redko razmišlja: morda je ta lastnost praznega prostora določena s prisotnostjo drugih stvari - kot je materija - v Vesolju.
In obstaja razlog, da verjamemo, da je to mogoče, kar imenujemo učinek Casimir. Dobro ga poznamo.
Ponazoritev učinka Casimirja in tega, kako se sile zunaj plošč razlikujejo od sil med njimi
Kakšna je elektromagnetna sila praznega prostora? Zero, seveda. Če ne bo nabojev, tokov in zadeve za interakcijo, bo nič, nobena šala. Če pa postavite dve kovinski plošči na določeno razdaljo med njima in nato ponovno vprašate, kakšna bo elektromagnetna sila, preneha biti nič. Zaradi dejstva, da so nekateri načini kvantnih nihanj zaradi meja plošče prepovedani, ne samo predvidevamo, temveč tudi merimo necero silo med temi ploščami, ki se pojavi dobesedno iz praznega prostora. In kar je najbolj zanimivo, vse sile, vključno z gravitacijskimi silami, kažejo Casimirjev učinek.
Zemljevid več kot milijona galaksij v vesolju; na vsaki točki je ločena galaksija. Različne barve predstavljajo razdalje; rdeča - naprej
Kaj se zgodi, ko skušamo ta učinek uporabiti za celotno vesolje in izračunamo učinek? Odgovor je preprost: dobimo nekaj, kar v določeni obliki ustreza temni energiji, le - spet - drugačnega reda. In to lahko zato, ker ne vemo v celoti, kakšni so mejni pogoji vesolja ali kako pravilno izračunati kvantno-gravitacijski učinek.
Kartiranje vesolja je lahko najlažji del. Malo je verjetno, da bomo počakali na opažen ali eksperimentalni preboj, ki nas bo pripeljal do razumevanja temne energije, najbolj neugledne sile v vesolju. Morda bomo potrebovali teoretični preboj. In po možnosti bo povezana z anomalijo v sledovih, spremembo dinamične veličine ali celo sledovanjem dodatnih dimenzij. Šele pred kratkim smo našli njegovo najtežjo skrivnost za razlago. Morda bo rešitev legla v fiziki, ki jo že poznamo.
Ilya Khel