Gadu desmitiem zinātnieki ir neizpratnē par to, ka mūsu Visums paplašinās. No loģiskā viedokļa gravitācijai vajadzētu piesaistīt galaktikas viena otrai, taču 1990. gadu novērojumi parādīja, ka Visums ne tikai paplašinās, tas paplašinās ar strauji augošu tendenci, un pie tā ir vainojama tā saucamā tumšā enerģija.
Tumšā enerģija (nejaukt ar tumšo matēriju) ir hipotētisks spēks, kas veido līdz 68,3 procentiem no visas enerģijas novērojamajā Visumā. Un zinātnieki uzskata, ka šī enerģija atdala galaktikas viena no otras. Neskatoties uz daudzajiem netiešiem pierādījumiem par tā esamību, tomēr neviens vēl nav spējis tieši noteikt tumšās enerģijas klātbūtni vai vismaz atbilstoši izskaidrot, no kurienes tā nākusi.
Tomēr saskaņā ar jauno hipotēzi atbilde uz šo jautājumu burtiski gulēja mūsu deguna priekšā. Saskaņā ar šo hipotēzi tumšā enerģija ir absolūti ikdienišķa parādība, skatoties no viena no Visuma pamatlikumiem, kurus mēs bieži aizmirstam, apsverot šo jautājumu. Šis pamatlikums ir enerģijas taupīšanas likums. Viņi runā par viņu jau vidusskolā. Vienkāršiem vārdiem sakot, viņš saka sekojošo: enerģiju nevar tikai radīt vai iznīcināt, tā nevar vienkārši pazust. Vienīgais, ko tā var darīt, ir plūst no viena stāvokļa uz otru vai pāriet no viena ķermeņa uz otru. Lielākā daļa no mūsu fizikas pamatiem ir balstīti uz šo likumu.
Jauns dažādu institūciju fiziķu grupas pētījums liek domāt, ka, ja visuma agrākajās dienās notika pat smalks enerģijas zudums, tas varētu izskaidrot tumšās enerģijas raksturu, par kuru mūsdienās runā daudzi zinātnieki. Pētījuma autori piebilst, ka ir pilnīgi iespējams, ka šī noplūde, kaut arī ar to tika pārkāpts pamatlikums, to pārkāpa tik nenozīmīgi, ka galu galā neviens to nepamanīs.
Hipotēze ir diezgan drosmīga, tā jāatzīmē. Bet šeit ir interesanti saprast, kas tieši noveda pētniekus pie šādas hipotēzes. Lai saprastu tumšās enerģijas jautājumu un mēģinātu to izskaidrot, jums jāiet atpakaļ uz 1917. gadu, gadu, kad Einšteins mēģināja saprast, kāpēc Visums ir statisks un nemēdz sarukt vai paplašināties. Tajā laikā šī teorija bija ļoti populāra.
Lai izskaidrotu gravitācijas saites neesamību, Einšteins ieteica, ka Visumā ir jābūt kaut kam, kas universālā mērogā varētu radīt pretestību gravitācijai. Tā parādījās kosmoloģiskā konstante. Tomēr viņš atteicās no šīs idejas 1929. gadā, kad astronoms Edvīns Habls pirmo reizi ieraudzīja paplašinošā Visuma pazīmes, kuras viņš atzīmēja savos aprēķinos. Pagājušā gadsimta 90. gadu sākumā zinātnieki pierādīja, ka Visums paplašinās ar paātrinājumu, un Einšteina konstante atkal kļuva aktuāla. Astrofiziķi ir uzskatījuši, ka šī konstante, par kuru Einšteins runāja savos darbos pirms vairākām desmitgadēm, patiesībā vienmēr ir bijusi tā lieta, ko mēs šodien saucam par tumšo enerģiju.
Kas tā ir, tumšā enerģija? Vispārējā nozīmē tas tiek uzskatīts par kosmoloģiski nemainīgu, nemainīgu enerģijas blīvumu, kas rodas un vienmērīgi aizpilda Visuma telpu. No kvantu mehānikas mēs zinām, ka faktiski tukša telpa nekad nav tukša - tā ir piepildīta ar kvantu daļiņām un enerģiju, kas parādās šo daļiņu parādīšanās un izzušanas ietekmē. Un dažām no šīm daļiņām var būt atbaidīšanas spēks - tā ir ļoti tumša enerģija.
Varbūt vispretrunīgi vērtējamais punkts ir tas, ka prognozētajam jaunās tumšās enerģijas apjomam šī procesa ietvaros vajadzētu būt lielākam nekā pašlaik izvirzītajam rādītājam, ņemot vērā Visuma izplešanās novērojumus - līdz 120 lieluma kārtām vairāk, lai būtu precīzāk. Tas var norādīt, ka mēs vai nu nepareizi izmērām šo tilpumu, vai arī vispār nesaprotam, no kurienes tieši nāk tumšā enerģija.
Reklāmas video:
Jaunie pētījumi liecina, ka pēdējais ir visiespējamākais scenārijs, un šajā gadījumā tiek izvirzīta jauna hipotēze. Ko darīt, ja visumā tā parādīšanās sākumā piedzīvoja zināmu enerģijas noplūdi, un šis zaudējums noteica tempu tumšās enerģijas rašanās brīdim?
“Mūsu modelī tumšo enerģiju attēlo kaut kas tāds, kas var norādīt uz enerģijas daudzumu un impulsu, kas ir zaudēts visā Visuma vēsturē,” saka viens no pētniekiem Alejandro Perezs.
Šīs jaunās hipotēzes centrā ir alternatīvs vispārējās relativitātes modelis, pie kura Einšteins nonāca 1910. gados. To sauc par vienmoduļa gravitācijas modeli. Pēc viņas teiktā, enerģija nemaz nav jāsaudzē. Tajā pašā laikā pētnieki saka, ka, aprēķinos piemērojot vienmodulārā gravitācijas modeli, kosmoloģiskās konstantes vērtība ir ideāli korelēta ar tiem novērojumiem, saskaņā ar kuriem mūsu Visums paplašinās ar paātrinājumu.
Ir arī svarīgi atzīmēt, ka šis modelis nebūt nav stingri pretrunā ar mūsu pašreizējo izpratni par Visumu. Lai arī enerģijas pazušana agrīnajā Visumā ietekmēs tumšās enerģijas tilpumu vērtību izmaiņas, tas neietekmēs neko citu vai vismaz tas nebūs pamanāms mūsu mūsdienu eksperimentos.
“Vielas enerģiju, kas veido matēriju, var pārnest uz gravitācijas lauku, un šis“enerģijas zudums”darbosies kā kosmoloģiska konstante - vēlāk tā neatšķaidīsies ar Visuma paplašināšanos,” saka cits pētnieku grupas loceklis Thibault Josse.
"Paturot to prātā, enerģijas zudumam vai radīšanai tālā pagātnē varētu būt nopietnas sekas šodien un pavisam citā līmenī un plašākā mērogā."
Tomēr šeit rodas jautājums: ja enerģijas pazušanai nav nekādas ietekmes uz Visumu, izņemot pašas tumšākās enerģijas vērtības maiņu, kā tad var pārbaudīt šīs hipotēzes pareizību vai nepareizību? Tā ir galvenā problēma.
“Mūsu priekšlikums ir ļoti vispārīgs, un visas izmaiņas enerģijas saglabāšanas likumos, iespējams, veicinās kosmoloģiskās konstantes efektivitāti. Piemēram, tas varētu uzlikt jaunus ierobežojumus fenomenoloģiskajiem modeļiem ārpus kvantu mehānikas,”saka Josse.
“No otras puses, tiešie pierādījumi tam, ka tumšo enerģiju baro parastā enerģija, kas maina tās stāvokli, šķiet ārpus realitātes, jo mums jau ir lambda termina vērtība (tā ir arī kosmoloģiska konstante), un turklāt mēs esam ierobežoti tikai pēdējais viņas (tumšās enerģijas) evolūcijas laiks”.
Kopumā šķiet, ka šī hipotēze ir tāda, kāda tā ir līdz šim, hipotēze, kas vēl nav pārbaudīta. Tomēr fiziķi saka, ka vēlas to sīkāk izpētīt, lai noteiktu varbūtības nākotnē.
“Nav runa par jebkādu noteiktību. Bet šī jaunā ideja, šķiet, ir vismaz interesanta un tāpēc ir pelnījusi uzmanību,”saka Lī Smolins, Kanādas Vaterlo Teorētiskās fizikas institūta teorētiskais fiziķis, kurš nebija iesaistīts pētījumā.
NIKOLAY KHIZHNYAK
