Kaip visi žino, visata nuolat plečiasi. Tačiau daugelis net nesuvokia, kad procesas spartėja ir kad fizikai neturi protingo paaiškinimo šiam reiškiniui. Grupė teoretikų pasiūlė paslaptingą „tamsiąją energiją“, o dabar mes jums prieinama forma pasakysime, kas tai yra.
Beveik du dešimtmečius astronomai žinojo, kad visatos plėtimasis spartėja, tarsi paslaptinga „tamsioji energija“ją iš vidaus pripūstų tarsi balioną. Ši energija išlieka viena didžiausių fizikos paslapčių šiandien. Dabar teoretikų trijulė teigia, kad tamsi energija kyla iš nuostabaus šaltinio. Kad ir kaip šiurpiai skambėtų, jų nuomone, tai prieštarauja fizikos pagrindams, kurių visi išmoko mokykloje: Visatos energijos kiekis nėra fiksuotas ir nepakitęs, jis gali palaipsniui išnykti.
Pasak mokslininkų, tamsioji energija gali būti ypatingas laukas, šiek tiek panašus į elektrinį, užpildantis erdvę. Kita vertus, tai gali būti paties kosmoso dalis, kuri vadinama kosmologine konstanta (kitaip lambda terminas). Antrasis scenarijus atrodo kaip pasityčiojimas iš Einšteino reliatyvumo teorijos, teigiančios, kad gravitacija atsiranda, kai masė ir energija lenkia erdvę ir laiką. Iš tikrųjų kosmologinė konstanta taip pat yra Einšteino išradimas, ir jis ją išrado pažodžiui, prie savo lygčių pridėdamas konstantą, kad paaiškintų, kaip visata priešinasi savo gravitacijai. Tačiau jis atsisakė šios minties, kai 1920-aisiais astronomai atrado, kad visata nėra statiška, bet plečiasi, tarsi gimusi sprogimo metu.
Atidžiau stebėjus paaiškėjo, kad visatos plėtimasis spartėja, o kosmologinė konstanta vėl grįžo. Tačiau kvantinės mechanikos rėmuose jis tampa kur kas gudresnis. Kvantinė mechanika rodo, kad pats vakuumas turi svyruoti nepastebimai. Apskritai, palyginti su reliatyvumu, šie maži kvantiniai svyravimai sukuria energiją, kuri tarnaus kaip kosmologinė konstanta. Tačiau jei visi kiti dalykai yra lygūs, visatos sunaikinimas turi būti 120 dydžių didesnis. Taigi paaiškinimas, kodėl kosmologinė konstanta, nors ir egzistuoja, tačiau labai kuklia forma, yra didelė fizikų paslaptis. Kai tai dar nebuvo būtina, fizikai paprasčiausiai manė, kad dėl kažkokio dar nežinomo efekto jis paprasčiausiai sumažės iki nulio.
Dabar Thibault Josette ir Alejandro Perezas iš Aix-Marseille universiteto Prancūzijoje ir Daniel Sudarski iš Meksikos nacionalinio autonominio universiteto Meksikoje teigia, kad jie rado būdą, kaip gauti pagrįstą kosmologinės konstantos vertę. Jie prasidėjo nuo bendros reliatyvumo versijos, kurią sugalvojo pats Einšteinas, pavadinta nemoduline gravitacija. Bendras reliatyvumas prisiima matematinę simetriją, bendrą kovariaciją, o tai reiškia, kad nesvarbu, kaip jūs nustatysite koordinatės padėtį erdvėje ir laike, teorinė prognozė išliks ta pati. Ši simetrija reikalauja energijos ir impulsų išsaugojimo. Nemodulinė gravitacija turi ribotesnę šios matematinės simetrijos versiją.
Ši sistema atkartoja daugumą bendrojo reliatyvumo prielaidų. Tačiau, pasak jo, kvantiniai vakuumo svyravimai nesukuria gravitacijos ir neturi įtakos kosmologinei konstantai (kuri juk yra tik matematinė konstanta, o jos vertė gali būti bet kokia). Bet tai turi savo kainą: nemoduliniam gravitacijai taupyti nereikia energijos, todėl teoretikai turi ją savavališkai apriboti.
Mokslininkų trijulė parodė, kad nemodulinis sunkumas, jei jis priimamas ir jam leidžiama pažeisti energijos ir impulso išsaugojimo dėsnį, iš tikrųjų nustato paskirtos konstantos vertę. Argumentas čia yra matematiškas, tačiau iš tikrųjų net ir nedidelė Visatoje dingstančios energijos dalis palieka pėdsaką pasikeitus kosmologinei konstantai. „Tamsioji mūsų modelio energija yra būtent to rezultatas, kiek energijos ir impulso buvo prarasta visatoje per visą jos egzistavimą“, - sako Perezas.
Norėdami įrodyti, kad jų teorija yra pagrįsta ir pritaikoma tikrovei, mokslininkai apžvelgė du scenarijus, kaip energijos išsaugojimo dėsnio pažeidimas teoriškai paveiktų pagrindines kvantinės mechanikos problemas. Pavyzdžiui, nuolatinės spontaniškos lokalizacijos (CSL) teorija bando paaiškinti, kodėl subatominės dalelės, tokios kaip elektronai, tiesiogine to žodžio prasme gali būti dviejose vietose tuo pačiu metu, tačiau tokie dideli objektai kaip automobiliai ar žmonės negali. CSL daro prielaidą, kad tokios materijos būsenos savaime kyla ir suyra priklausomybėje, kuri didėja didėjant objekto tūriui, o tai reiškia, kad didelis objektas Žemės sąlygomis tiesiog negali būti „dvigubas“. Prieš šią teoriją yra tai, kad ji neatsižvelgia į energijos taupymą. Tačiau teoretikai parodė, kad nuostatų dėl energijos taupymo pažeidimų suma yra būtent tokia,suteikti norimo dydžio kosmologinę konstantą.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Nepaisant to, pasak kai kurių mokslininkų, teoretikai paprasčiausiai žaidžia matematika. Jie vis dar turi manyti, kad kosmologinė konstanta prasideda nuo kokios nors mažos vertės, tačiau jie nepaaiškina šio aspekto. Tačiau šiuolaikinė fizika yra pilna nepaaiškinamų konstantų, tokių kaip elektrono krūvis ar šviesos greitis, todėl tai tik dar viena konstanta ilgame sąraše.