Kad pirms 20 gadiem kļuva skaidrs, ka Visuma paplašināšanās paātrinās, zinātnieki iesniedza pilnīgu, vienkāršu un pārbaudāmu skaidrojumu. Bet, kad tika iegūti arvien vairāk eksperimentālu un novērojumu datu, tumšās enerģijas iemesls - domājams, šī paātrinājuma iemesls - palika neskaidrs. Lai arī tas ir tehniski līdzvērtīgs “kosmoloģiskajai konstantei” (vai enerģijai, kas raksturīga pašai kosmosam), tās vērtību nevar secināt. Bet, ja atceramies, ka noteiktu matērijas veidu ievietošana tukšā telpā maina spēkus, kas darbojas uz šo lietu, iespējams, tumšā enerģija rodas pēc ļoti vienkārša principa: jo mūsu Visumā matērija pastāv kā tāda.
Galaktiku klasteru karte mūsu Visumā. Šo struktūru klātbūtne var izskaidrot tumšās enerģijas klātbūtni un spēku visā tās kopumā.
Lielākajai daļai spēku un parādību ir izcelsme, kuru ir viegli atklāt. Divi masīvi objekti izjūt gravitācijas spēku sakarā ar to, ka kosmosa laiks tiek sagrozīts matērijas un enerģijas klātbūtnes dēļ. Visums ir paplašinājies, jo tam ir sava enerģijas enerģijas blīvuma izmaiņu vēsture un sākotnējie paplašināšanās apstākļi. Un visas Visuma daļiņas mijiedarbojas noteiktā veidā, pateicoties labi zināmiem kvantu lauka teorijas noteikumiem un vektoru bozonu apmaiņai. Sākot ar mazākajām subatomiskajām daļiņām un beidzot ar lielākajiem mērogiem, tie paši spēki darbojas, lai vadītu bozonus un galaktikas.
Spēcīgā mijiedarbība, kas rodas "krāsas maiņas" klātbūtnes un gluonu apmaiņas dēļ, satur atomu kodolus kopā
Pat visnoslēpumaināko parādību pamatā ir labi saprotami skaidrojumi. Mēs nezinām, kāpēc Visumā ir vairāk matēriju nekā antimateriāls, bet mēs zinām, ka notiek apstākļi, kas mums nepieciešami - baronu skaita pārkāpums, C un CP pārkāpums. Mēs nezinām, kāda ir tumšās matērijas būtība, bet tās vispārīgās īpašības, kur tā atrodas un kā tā sagrupējas, ir labi saprotama. Mēs arī nezinām, vai melnie caurumi saglabā informāciju vai nē, bet mēs saprotam šo objektu galīgo un sākotnējo stāvokli, kā arī to, kā tie dzimst un kas laika gaitā notiek ar viņu notikumu horizontu.
Melnā cauruma un tā vides, paātrinoša un piepūšamā diska ilustrācija. Melno caurumu sākotnējo un beigu stāvokli var labi paredzēt, pat ja informācijas zaudēšana vai glabāšana nav paredzēta
Bet ir viena lieta, ko mēs vispār nesaprotam: tumšā enerģija. Protams, mēs varam izmērīt Visuma paātrinājumu un precīzi saprast tā lielumu. Bet kāpēc mums pat ir Visums ar tumšu enerģiju, kas nav nulle? Kāpēc tukšai telpai, kurā nav nekā - neatkarīgi no izliekuma, izstarojuma, nekas - ir pozitīva enerģija, kas nav nulle? Un kāpēc šis enerģijas daudzums, kas bija nesaprotami niecīgs un pilnīgi neredzams Visuma vēstures pirmo miljardu gadu laikā, sāka uztvert Visumu tikai ar brīdi, kad tajā parādījās Zeme?
Protoplanetārā diska ilustrācija, kurā veidojas planētas un plaknes simboli, izveidojot spraugas diskā. Pirms četriem līdz pieciem miljardiem gadu, kad veidojās mūsu Saules sistēma, tumšā enerģija vienlaikus sāka uztvert Visuma paplašināšanos un enerģijas blīvumu
Reklāmas video:
Ir daudz interesantu lietu, ko mēs varam saistīt ar tumšo enerģiju un Visumu kopumā. Ir daudz tukšas vietas, ko caurstrāvo kvantu lauki. Visumā nav reģionu, kur iekļūtu gravitācijas, elektromagnētiskie vai kodolieroču spēki; viņi ir visur. Ja mēģināsim aprēķināt dažādu kvantu lauku tā saukto paredzamo vakuuma vērtību (kondensātu), mēs sastapsimies ar bezgalīgu skaitu terminu un to varēsim uzrakstīt tikai aptuveni. Mēs vienmēr nodarbosimies ar aptuvenām vērtībām. Un, cik mēs zinām, tie nav līdzsvaroti, un Visums nepalēninās - tas faktiski paātrinās. Kaut kādā veidā kosmosā ir maz enerģijas, kas nav nulle. Un šī enerģija liek attālām galaktikām Visumā attālināties no mums ar arvien pieaugošu ātrumu,kaut arī lēnām, bet pastāvīgi.
Jautājums "kāpēc?" nekad nebeidz mocīt teorētiķus. Kāpēc Visums paplašinās arvien ātrāk? Mēs neko nevaram izskaidrot šīs tumšās enerģijas klātbūtnē. Varbūt mums ir maz izpratnes par pašu Visumu. Tomēr ir vēl viena iespēja, par kuru reti tiek domāts: iespējams, šo tukšās vietas īpašību nosaka citu lietu - piemēram, matērijas - klātbūtne Visumā.
Un ir iemesls uzskatīt, ka tas ir iespējams, ko sauc par Kazimira efektu. Mēs viņu labi pazīstam.
Kazimira efekta ilustrācija un tas, kā spēki ārpus plāksnēm atšķiras no spēkiem starp tiem
Kāds ir tukšas vietas elektromagnētiskais spēks? Nulle, protams. Ja nebūs maksas, strāvas un mijiedarbības nozīmes, tā būs nulle, bez jokiem. Bet, ja jūs novietojat divas metāla plāksnes noteiktā attālumā starp tām un tad atkal jautāsit, kāds būs elektromagnētiskais spēks, tas vairs nebūs nulle. Sakarā ar to, ka plāksnes robežu dēļ ir aizliegti daži kvantu svārstību režīmi, mēs ne tikai prognozējam, bet arī izmērām spēku, kas nav nulle starp šīm plāksnēm, kas burtiski rodas no tukšas vietas. Un kas ir pats interesantākais, visiem spēkiem, ieskaitot gravitācijas spēkus, ir Kazimira efekts.
Vairāk nekā miljona galaktiku karte Visumā; katrā punktā ir atsevišķa galaktika. Dažādas krāsas attēlo attālumus; sarkans - tālāk
Kas notiek, kad mēs mēģinām piemērot šo efektu visam visumam un aprēķināt efektu? Atbilde ir vienkārša: mēs iegūstam kaut ko tādu, kas kaut kādā veidā atbilst tumšajai enerģijai, tikai - atkal - citāda kārtība. Un tas var būt tāpēc, ka mēs pilnībā nezinām, kādi ir Visuma robežas apstākļi vai kā pareizi aprēķināt kvantu-gravitācijas efektu.
Visuma kartēšana var būt vienkāršākā sastāvdaļa. Maz ticams, ka mēs gaidīsim novērotu vai eksperimentālu izrāvienu, kas novedīs mūs pie izpratnes par tumšo enerģiju, visuma grūtāko spēku Visumā. Mums var būt vajadzīgs teorētisks izrāviens. Un, iespējams, tas būs saistīts ar pēdas anomāliju, dinamiskā lieluma izmaiņām vai pat ar papildu dimensiju izsekošanu. Mēs tikai nesen atradām tā vissarežģītāko noslēpumu. Varbūt risinājums atradīsies fizikā, kuru mēs jau zinām.
Iļja Khel