Mūsu Visuma izcelsmē ir kaut kas dīvaini līdzīgs, ko sauc par kosmisko inflāciju, un tumšās enerģijas paātrinātā paplašināšanās, kas galu galā izlems tā likteni. Tas rada aizdomas, ka šīs parādības var būt savstarpēji saistītas. Šonedēļ Endrjū Gilets uzdeva savus jautājumus: ja mūžīgās inflācijas teorija ir patiesa, tad vai tumšā enerģija varētu būt priekšvēstnesis par atgriešanos šajā pirmatnējā stāvoklī?
Tas nav tikai iespējams. Tas pat neprasa, lai teorija būtu pareiza. Sāksim savu sarunu ar posmu pirms Visuma dzimšanas tādā formā, kādā tas mums ir zināms - ar kosmisko inflāciju.
Kad pasaulē nāca Visums, kuru mēs zinām un kurš bija pilns ar vielu un starojumu, tam bija vairākas diezgan dīvainas īpašības: telpiski tas bija plakans, tā temperatūra visur bija vienāda, tajā nebija īpaši augstas enerģijas paliekas, un tam bija ļoti dīvaini modeļi reģionu veidā ar pārmērība un samazināts blīvums. Iespējams, ka Visums ir dzimis jau ar šiem apstākļiem. Kosmiskās inflācijas teorija ir šāda: ja Visums sāktos ar eksponenciālas ekspansijas periodu, kurā kosmosam piemīt milzīgs enerģijas daudzums, un tad šis periods beigtos, tad karsts Lielais sprādziens būtu noticis jau visu šo apstākļu klātbūtnē. Pagāja zināms laiks, lai saprastu sekas, un tas aizņēma vēl vairāk laikaapstiprināt teoriju ar datiem par kosmiskā mikroviļņu fona svārstībām. Bet tagad kosmiskā inflācija tiek uzskatīta par pirmo un vissvarīgāko Visuma vēsturē, ko mēs varam apstiprināt ar pierādījumiem.
Mūžīgā inflācija ir tādas inflācijas sekas, kuras pamatā ir īpašumi, par kuriem mēs reti domājam. Parasti, kad dabā notiek pāreja, teiksim, verdoša ūdens trauks, kurā ūdens pāriet no šķidruma uz gāzveida stāvokli, šis pārejas process sākas dažādos punktos. Šie punkti paplašinās un saplūst kopā, līdz brīdim, kad tie sasniedz virsmu, izveidojas lieli burbuļi. Runājot par ūdeni, mēs sakām, ka tas vārās. Vārīšanās procesā mazi burbuļi paceļas un saplūst lielākos burbuļos, līdz tie nonāk virsmā. Bet pastāv problēma ar inflāciju. Teritorijas, kurās inflācija nebeidzas noteiktā laika posmā, turpina eksponenciāli paplašināties, un tas neļauj tām vietām, kur tā beidzās “vārīties”. Tāpēc Visumam, kuru novērojam, jābūt pilnībā vienā burbulī,kur inflācija ir beigusies, nevis daudzos burbuļos, kas vārās kopā.
Bet šī spektra tālākajā galā mēs redzam faktu, ka mūsu Visuma paplašināšanās acīmredzami paātrinās. Labākais izskaidrojums tam, pamatojoties uz mūsu visprecīzākajiem mērījumiem, ir tas, ka kosmosam piemīt neliela enerģijas sastāvdaļa, kuru mēs saucam par tumšo enerģiju. Šī enerģētiskā sastāvdaļa ir visuresoša un vienmērīgi atrodas visos telpas punktos. Un tas ir ārkārtīgi mazs. Ja mēs to pārveidosim par masu pēc Einšteina formulas E = mc2, tas būs vienāds tikai ar vienu protonu uz Visuma kubikmetru. Bet telpa ir ne tikai milzīga, bet arī paplašinās! Laika gaitā šī tumšā enerģija kļūst arvien svarīgāka. Laika gaitā, pēc apmēram astoņiem miljardiem gadu, tas paātrina Visuma paplašināšanos un pēc tam kļūst par Visumā dominējošo enerģijas komponentu.
Šie divi inflācijas un paātrinātas ekspansijas periodi vēlāk var šķist ļoti atšķirīgi. Atšķirība šajās enerģijas skalās ir vienkārši kolosāla, tā ir no 10 līdz 120. jaudai! Bet abi periodi atspoguļo enerģiju, kas raksturīga kosmosam, un abi liek Visumā matērijai eksponenciāli paplašināties. Un laika klātbūtnē (sekundes daļas inflācijai un triljonus gadu tumšai vielai) viņi visu, kas nav saistīts, Visumā uzņems vienā struktūrā un izkaisīs to. Šādu modeļu ir daudz, un to pamatā visi apvieno inflāciju un tumšo enerģiju.
Tātad, kādas ir iespējas, ka Visums sāks pārstrādāt savu veidošanos? Viņi ir lieli
Reklāmas video:
1. Ja tumšā enerģija patiešām ir kosmoloģiska konstante, tā varētu būt atlikusī enerģija no inflācijas perioda, kad viss sākās. Ja tā, tad ir pamats teikt, ka laika klātbūtnē tas var vēl vairāk vājināties, pārejot uz jaunu, daudz zemākas enerģijas stāvokli. Varbūt šāda pāreja dos impulsu liela skaita ārkārtīgi mazas masas daļiņu, piemēram, neitrīno, asu, parādīšanās vai kaut kas vēl eksotiskāks. Šīs daļiņas savukārt apvienos un izveidos savus zvaigžņu, planētu un varbūt cilvēces analogus pietiekami ilgā laika posmā. Ja mēs nevaram redzēt šo procesu, tas vispār nenozīmē, ka tas nav iespējams. Varbūt tas ir liktenis, kas sagaida mūsu Visumu ļoti, ļoti tālā nākotnē, pat ja tam būs nepieciešami gadu googoli.
2. Tumšā enerģija var nebūt kosmoloģiska konstante, bet laika gaitā tā var pieaugt. Ja tas tā ir, tad tas augs un augs, kas var novest pie "liela plosīšanās" scenārija, kad laika gaitā visas savienotās struktūras Visumā plīsīs. Bet šajā scenārijā, ko izstrādājis Ēriks Gaisers, pastāv iespēja, ka pēdējā brīdī, tieši pirms kosmosa sabrukšanas aizmirstībā, kosmosa raksturīgā enerģija, kas neatšķiras no inflācijas scenārijiem, veiks pāreju uz Lielo sprādzienu! Šāds "atdzīvinātā Visuma" scenārijs var piepildīties ne tikai mūsu tālā nākotnē. Tajā mūsu Visums var būt daudz vecāks, nekā šķiet. Iespējams, ka tas ir bezgala vecs.
Nu, tagad mūsu rīcībā esošie pierādījumi norāda, ka tumšā enerģija patiešām ir kosmoloģiska konstante. Tas nozīmē, ka 2. scenārijs ir izslēgts. Ja pārejai nav zemāka enerģijas stāvokļa, tad var arī izslēgt iespēju Nr. 1. Bet tagad mums nav pietiekami daudz datu, lai pat vienu no tiem noraidītu. Ja man būtu iespēja izdarīt likmes, es teiktu, ka visticamāk ir variants ar zemāku enerģijas stāvokli. Bet ideju, ka tumšā enerģija patiešām ir nemainīga un pastāv mūžīgi, labāk atbalsta pieejamie dati. Kamēr nezinām droši, labāk neizslēdzam iespējamās iespējas. Kosmosa kuģis Euclid, NASA platleņķa infrasarkanās apsekošanas teleskops WFIRST un visbeidzotLSST lielais sinoptiskais pētījumu teleskops palīdzēs mums vēl precīzāk izmērīt tumšo enerģiju, un tas sniegs jaunus pierādījumus, kas pamato vai nu pirmo, vai otro teoriju. Un jauni atklājumi teorētiskajā augstas enerģijas fizikā var mums pastāstīt vairāk par pirmo jēdzienu. Jebkurā gadījumā, Endrjū, atbilde uz jūsu jautājumu ir šāda: tumšā enerģija var vēstīt par atgriešanos karstā Lielajā sprādzienā no inflācijas stāvokļa, taču tas nav atkarīgs no inflācijas mūžīgā rakstura.bet tas nav atkarīgs no inflācijas mūžīgā rakstura.bet tas nav atkarīgs no inflācijas mūžīgā rakstura.
Ītans Sīgels