Vai Visums paplašināsies uz visiem laikiem, vai arī tas galu galā pārvērtīsies par niecīgu plankumu?
Jūnijā publicētais raksts liek domāt, ka bezgalīga izplešanās nav iespējama, un tas ir ļoti satraucis visu fizikas sabiedrību.
“Cilvēki reaģē ļoti emocionāli, jo, ja tas tiek atklāts un pierādīts, tas būs iespaidīgi,” sacīja Vīnes Tehniskās universitātes fiziķis Timms Vraze.
Tagad Vraze un viņa kolēģi ir publicējuši atsevišķu pētījumu, kas līdzsvaro iepriekšējo rakstu. Tas nozīmē, ka joprojām nevar izslēgt teoriju par nepārtraukti paplašinošos Visumu.
Tumša enerģija un kosmosa izplešanās
Mūsu Visumu caurstrāvo milzīgs neredzams spēks, kas, šķiet, pretojas gravitācijai. Fiziķi šo spēku sauc par tumšo enerģiju. Tiek uzskatīts, ka tieši viņa pastāvīgi "stumj" mūsu Visumu uz āru, provocējot paplašināšanos.
Bet jūnijā fiziķu grupa publicēja rakstu, kurā apgalvoja, ka tumšā enerģija laika gaitā mainās. Tas nozīmē, ka Visums nepaplašināsies uz visiem laikiem, bet galu galā var sabrukt tādā apjomā, kāds tas bija pirms Lielā sprādziena.
Reklāmas video:
Gandrīz uzreiz fiziķi atklāja teorijas trūkumus: vairākas neatkarīgas grupas pēc tam publicēja dokumentus, ierosinot hipotēzes labojumus. Rakstā, kas publicēts 2. oktobrī žurnālā Physical Review D, teikts, ka sākotnējo hipotēzi nevar pamatot, jo tā nevar izskaidrot Higsa bozona esamību, par kuru mēs zinām, ka pastāv lielais hadronu sadursme. Neskatoties uz to, saskaņā ar Vraze, kurš ir šī raksta līdzautors, ar dažiem teorētiskiem pielāgojumiem hipotēze par sabrūkošo Visumu joprojām var būt dzīvotspējīga.
Kā izskaidrot visu, kas jebkad pastāvējis?
Stīgu teorija, ko dažreiz dēvē par visa teoriju, ir matemātiski elegants, bet eksperimentāli nepierādīts modelis Einšteina relativitātes teorijas apvienošanai ar kvantu mehāniku. Stīgu teorija pieņem, ka visas daļiņas, kas veido Visumu, faktiski nav punkti, bet gan viendimensiju virknes, kas vibrē. Šo vibrāciju atšķirības ļauj mums redzēt vienu daļiņu kā fotonu, otru - kā elektronu.
Tomēr, lai stīgu teorija būtu dzīvotspējīgs Visuma izskaidrojums, tajā jāiekļauj tumšā enerģija.
Pēc Vrazes teiktā, tumšo enerģiju var iedomāties kā bumbiņu starp kalniem un ielejām, kas attēlo potenciālās enerģijas daudzumu. Ja bumba atrodas kalna virspusē, tā var būt nekustīga, bet mazākā traucējuma dēļ tā var nokrist, tāpēc tā ir nestabila. Ja bumba atrodas ielejā, tā nekustas, tai ir zema enerģija un tā ir stabilā situācijā, jo spēcīgs spiediens izraisītu tās atgriešanos.
Teorētiķi, kas strādā pie stīgu teorijas, jau sen ir pieņēmuši, ka tumšā enerģija Visumā ir nemainīga un nemainīga. Citiem vārdiem sakot, bumba atrodas ielejās starp kalniem, tā nenoliec kalnu virsotnes un laika gaitā nemainās.
Bet jūnijā izvirzītā hipotēze liek domāt, ka, lai stīgu teorija darbotos, ainavā nedrīkst būt kalni vai ielejas virs jūras līmeņa. (Šajā koncepcijā mūsu Visums atrodas virs jūras līmeņa, kas ir metafora tam punktam, kurā tumšā enerģija sāk vai nu paplašināt Visumu, vai arī to saraut.)
Drīzāk reljefam ir neliels slīpums un "tumšās enerģijas bumba" ripo uz leju. "Ritoties lejā, paliek arvien mazāk tumšās enerģijas," sacīja Vraze. "Bumbas augstums atbilst tumšās enerģijas daudzumam mūsu Visumā."
Šajā teorijā tumšā enerģija galu galā varētu "slīdēt" zem jūras līmeņa un sākt vilkt Visumu atpakaļ uz tā pirms Lielā sprādziena izmēru.
Bet ir viena problēma.
Ir pierādīts, ka šādas nestabilas kalnu virsotnes pastāv, jo pastāv Higsa bozons, sacīja Wraze. Un ir eksperimentāli pierādīts, ka Higsa daļiņas var eksistēt šajās kalnu virsotnēs (“nestabilos Visumos”) un var tikt traucētas pie mazākās pieskāriena.
Grūtības ar Visumu stabilitāti
Kamruns Vafa, kurš strādā pie stīgu teorijas Hārvarda apgabalā un jūnija hipotēzes vecākā autora, apstiprināja, ka sākotnējai hipotēzei patiešām ir "grūtības ar nestabiliem Visumiem". Turpmākie raksti ir atspoguļojuši šo problēmu.
Tomēr, pēc Vraze teiktā, pat ja hipotēze tiks pārskatīta, "mēs joprojām nebūsim stabilā Visumā - drīzāk viss pārējais mainīsies". Saskaņā ar pārskatīto versiju, kalnu virsotnes var pastāvēt, bet stabilas ielejas nevar (iedomājieties zirga seglu formu). Bumbai vajadzētu sākt rullēt, un tumšajai enerģijai laika gaitā vajadzētu mainīties.
Bet, ja hipotēze ir pilnīgi nepareiza, tad tumšā enerģija var būt nemainīga, mēs sēdēsim ielejā starp diviem kalniem, un Visums turpinās paplašināties.
Viņš cer, ka nākamo 10-15 gadu laikā satelīti, kas precīzāk mēra Visuma izplešanos, palīdzēs mums saprast, vai tumšā enerģija ir nemainīga vai mainīga. Vafa piekrita: "Šis ir aizraujošs periods kosmoloģijā, un cerams, ka tuvāko gadu laikā mēs redzēsim eksperimentālus pierādījumus tam, ka mūsu Visumā mainās tumšā enerģija."