Kā visi zina, Visums pastāvīgi paplašinās. Bet daudzi pat nenojauš, ka process paātrinās un ka fiziķiem nav saprātīga skaidrojuma par šo parādību. Teorētiķu grupa ieteica, ka ir iesaistīta noslēpumaina "tumšā enerģija", un tagad mēs jums pieejamā formā pateiksim, kas tas ir.
Gandrīz divas desmitgades astronomi zina, ka Visuma paplašināšanās paātrinās, it kā noslēpumaina "tumšā enerģija" to uzpūstu no iekšpuses kā balons. Šī enerģija joprojām ir viens no lielākajiem fizikas noslēpumiem mūsdienās. Tagad teorētiķu trio apgalvo, ka tumšā enerģija nāk no pārsteidzoša avota. Lai cik rāpojoši tas izklausītos, pēc viņu domām, tas ir pretrunā ar fizikas pamatiem, ko visi mācījās skolā: kopējās enerģijas daudzums Visumā nav fiksēts un nemainīgs, tas var pamazām pazust.
Pēc zinātnieku domām, tumšā enerģija var būt īpašs lauks, mazliet kā elektrisks, kas aizpilda vietu. No otras puses, tā var būt daļa no paša kosmosa, ko sauc par kosmoloģisko konstanti (citādi lambda terminu). Otrais scenārijs izskatās kā ņirgāšanās par Einšteina relativitātes teoriju, kas apgalvo, ka gravitācija rodas, kad masa un enerģija izliek telpu un laiku. Faktiski kosmoloģiskā konstante ir arī Einšteina izgudrojums, un viņš to izdomāja burtiski, pievienojot konstantu saviem vienādojumiem, lai izskaidrotu, kā Visums pretojas iznīcināšanai pēc savas smaguma. Tomēr viņš atteicās no idejas, kad astronomi 20. gados atklāja, ka Visums nav statisks, bet paplašinās, it kā tas būtu dzimis no sprādziena.
Pēc rūpīgāka novērojuma kļuva skaidrs, ka Visuma paplašināšanās paātrinās, un kosmoloģiskā konstante atkal atgriezās. Kvantu mehānikas ietvaros tas tomēr kļūst daudz viltīgāks. Kvantu mehānika pieņem, ka pašam vakuumam ir jāmainās nemanāmi. Parasti relativitātes ziņā šīs sīkās kvantu svārstības rada enerģiju, kas kalpos kā kosmoloģiskā konstante. Tomēr, ja visas pārējās lietas ir vienādas, tam ir jābūt par 120 lielumiem lielākiem, lai iznīcinātu Visumu. Tātad izskaidrojums tam, kāpēc kosmoloģiskā konstante, kaut arī tā pastāv, taču ļoti pieticīgā formā, fiziķiem ir liela mistērija. Kad tas vēl nebija vajadzīgs, fiziķi vienkārši pieņēma, ka kāds vēl nezināms efekts to vienkārši samazinās līdz nullei.
Tagad Thibault Josette un Alejandro Perez no Aix-Marseille universitātes Francijā un Daniel Sudarski no Meksikas Nacionālās autonomās universitātes Mehiko apgalvo, ka viņi ir atraduši veidu, kā iegūt saprātīgu kosmoloģiskās konstantes vērtību. Tie sākās ar vispārējās relativitātes versiju, kuru pats Einšteins izgudroja, ko sauca par nemodulāru gravitāciju. Vispārējā relativitāte pieņem matemātisku simetriju, vispārēju kovarianti, kas nozīmē, ka neatkarīgi no tā, kā jūs nosakāt koordinātu pozīciju telpā un laikā, teorētiskā prognoze paliks nemainīga. Šī simetrija prasa enerģijas un impulsa saglabāšanu. Nemodulārajai gravitācijai ir ierobežotāka šīs matemātiskās simetrijas versija.
Šī sistēma atveido lielāko daļu vispārējās relativitātes pieņēmumu. Tomēr saskaņā ar to vakuuma kvantu svārstības nerada gravitāciju un neietekmē kosmoloģisko konstanti (kas galu galā ir tikai matemātiska konstante, un tās vērtība var būt jebkas). Bet tam ir sava cena: nemodulārai gravitācijai nav nepieciešama enerģija, lai to saglabātu, tāpēc teorētiķiem tā ir jāierobežo patvaļīgi.
Zinātnieku trio ir parādījis, ka nemodulārais smagums, ja to pieņem un ļauj pārkāpt enerģijas un impulsa saglabāšanas likumu, faktiski nosaka norādītās konstantes vērtību. Arguments šeit ir matemātisks, bet patiesībā pat neliela enerģijas daļa, kas pazūd Visumā, atstāj pēdas kosmoloģiskās konstantes izmaiņu veidā. "Mūsu modeļa tumšā enerģija ir tieši rezultāts tam, cik daudz enerģijas un impulsa ir zaudēts Visumā visā tā pastāvēšanas laikā," saka Peress.
Lai pierādītu, ka viņu teorija ir saprātīga un piemērojama realitātei, zinātnieki aplūkoja divus scenārijus, kā enerģijas saglabāšanas likuma pārkāpšana teorētiski ietekmētu kvantu mehānikas pamatproblēmas. Piemēram, nepārtrauktas spontānas lokalizācijas (CSL) teorija mēģina izskaidrot, kāpēc subatomiskās daļiņas, piemēram, elektroni, var burtiski atrasties divās vietās vienlaikus, bet tik lieli objekti kā automašīnas vai cilvēki - nevar. CSL pieņem, ka šādi matērijas stāvokļi spontāni rodas un sadalās atkarībā, kas palielinās, palielinoties objekta tilpumam, kas nozīmē, ka liels objekts vienkārši nevar būt "dubultā" Zemes apstākļos. Tieši pret šo teoriju tajā netiek ņemta vērā enerģijas saglabāšana. Tomēr teorētiķi ir parādījuši, ka enerģijas saglabāšanas noteikumu pārkāpumu summa ir tieši tā,lai iegūtu vēlamā lieluma kosmoloģisko konstanti.
Reklāmas video:
Neskatoties uz to, pēc dažu zinātnieku domām, teorētiķi vienkārši spēlē ar matemātiku. Viņiem joprojām jāpieņem, ka kosmoloģiskā konstante sākas ar nelielu vērtību, taču viņi šo aspektu nepaskaidro. Tomēr mūsdienu fizika ir pilna ar neizskaidrojamām konstantēm, piemēram, elektrona lādiņu vai gaismas ātrumu, tāpēc šī ir tikai vēl viena konstante garā sarakstā.