Kot vsi vemo, se vesolje nenehno širi. Toda mnogi se sploh ne zavedajo, da se postopek pospešuje in da fiziki nimajo razumne razlage za ta pojav. Skupina teoretikov je predlagala, da gre za skrivnostno "temno energijo", zdaj pa vam bomo v dostopni obliki povedali, za kaj gre.
Že skoraj dve desetletji astronomi vedo, da se širjenje vesolja pospešuje, kot da bi ga skrivnostna "temna energija" napihnila od znotraj, kot balon. Ta energija ostaja ena največjih skrivnosti v fiziki danes. Zdaj trio teoretikov trdi, da temna energija izvira iz neverjetnega vira. Kolikor se sliši srhljivo, je po njihovem mnenju v nasprotju z osnovami fizike, ki so se jih vsi naučili v šoli: količina celotne energije v vesolju ni nespremenjena in nespremenjena, lahko postopoma izgine.
Po mnenju znanstvenikov je temna energija lahko posebno polje, nekoliko podobno električni, ki zapolnjuje prostor. Po drugi strani pa je lahko del samega kozmosa, ki se imenuje kozmološka konstanta (sicer lambda izraz). Drugi scenarij je videti kot posmeh Einsteinovi teoriji relativnosti, ki trdi, da se gravitacija pojavi, ko masa in energija upogneta prostor in čas. Pravzaprav je kozmološka konstanta tudi izum Einsteina, ki jo je izumil dobesedno tako, da je svojim enačbam dodal konstanto, da bi razložil, kako se vesolje upira uničenju z lastno gravitacijo. Vendar je opustil to idejo, ko so astronomi v dvajsetih letih 20. stoletja odkrili, da vesolje ni statično, ampak se širi, kot da bi se rodilo iz eksplozije.
Ob natančnejšem opazovanju je postalo jasno, da se širjenje vesolja pospešuje in kozmološka konstanta se je spet vrnila. V okviru kvantne mehanike pa postane veliko bolj zvit. Kvantna mehanika predpostavlja, da mora sam vakuum neopazno nihati. V splošni relativnosti ta majhna kvantna nihanja proizvajajo energijo, ki bo služila kot kozmološka konstanta. Vendar pa je treba pri drugih enakih pogojih za uničenje vesolja za 120 velikosti več. Pojasnilo, zakaj je kozmološka konstanta, čeprav obstaja, vendar v zelo skromni obliki, je za fizike velika skrivnost. Ko to še ni bilo potrebno, so fiziki preprosto domnevali, da bi ga nek še neznan učinek preprosto zmanjšal na nič.
Zdaj Thibault Josette in Alejandro Perez z Univerze v Aix-Marseillu v Franciji in Daniel Sudarski z Nacionalne avtonomne univerze v Mehiki v Mexico Cityju trdijo, da so našli način, kako doseči razumno vrednost za kozmološko konstanto. Začeli so z različico splošne relativnosti, ki jo je izumil sam Einstein, imenovano unimodularna gravitacija. Splošna relativnost predpostavlja matematično simetrijo, splošno kovarianco, kar pomeni, da ne glede na to, kako določite položaj koordinate v prostoru in času, bo teoretična napoved ostala enaka. Ta simetrija zahteva ohranjanje energije in zagona. Enotna gravitacija ima bolj omejeno različico te matematične simetrije.
Ta sistem reproducira večino predpostavk splošne relativnosti. Vendar pa po njej kvantna nihanja vakuuma ne ustvarjajo gravitacije ali vplivajo na kozmološko konstanto (ki je navsezadnje le matematična konstanta in je lahko njena vrednost karkoli). Toda to ima svojo ceno: unimodularna gravitacija ne potrebuje energije za varčevanje, zato jo morajo teoretiki poljubno omejiti.
Trio znanstvenikov je pokazalo, da unimodularna gravitacija, če je sprejeta in ji je dovoljeno kršiti zakon o ohranjanju energije in giba, dejansko določa vrednost označene konstante. Argument tukaj je matematičen, v resnici pa celo majhen del energije, ki izgine v vesolju, pusti sled v obliki spremembe kozmološke konstante. "Temna energija v našem modelu je ravno rezultat tega, koliko energije in zagona je bilo izgubljenega v vesolju ves čas njegovega obstoja," pravi Perez.
Da bi dokazali, da je njihova teorija smiselna in uporabna za resničnost, so znanstveniki obravnavali dva scenarija, kako bi kršitev zakona o ohranjanju energije teoretično vplivala na temeljne probleme kvantne mehanike. Teorija neprekinjene spontane lokalizacije (CSL) na primer skuša razložiti, zakaj so lahko subatomski delci, kot so elektroni, dobesedno na dveh mestih hkrati, vendar tako veliki predmeti, kot so avtomobili ali ljudje, ne. CSL predpostavlja, da taka stanja snovi spontano nastanejo in razpadejo v odvisnosti, ki se poveča s povečanjem prostornine predmeta, kar pomeni, da velik objekt v pogojih Zemlje preprosto ne more biti "dvojnik". Proti tej teoriji govori dejstvo, da ne upošteva ohranjanja energije. Teoretiki pa so pokazali, da je vsota kršitev določb o ohranjanju energije ravno taka,da dobimo kozmološko konstanto želene velikosti.
Promocijski video:
Kljub temu se po mnenju nekaterih znanstvenikov teoretiki preprosto igrajo z matematiko. Še vedno morajo domnevati, da se kozmološka konstanta začne pri neki majhni vrednosti, vendar tega vidika ne pojasnijo. Vendar je sodobna fizika polna nerazložljivih konstant, kot sta naboj elektrona ali svetlobna hitrost, zato je to le še ena stalnica na dolgem seznamu.