Както всички знаят, Вселената непрекъснато се разширява. Но мнозина дори не осъзнават, че процесът се ускорява и че физиците нямат разумно обяснение за това явление. Група теоретици предположиха, че е замесена мистериозна „тъмна енергия“и сега ще ви разкажем в достъпна форма каква е тя.
От близо две десетилетия астрономите знаят, че разширяването на Вселената се ускорява, сякаш мистериозна "тъмна енергия" я надува отвътре, като балон. Тази енергия остава една от най-големите загадки във физиката днес. Сега трио теоретици твърдят, че тъмната енергия възниква от удивителен източник. Колкото и зловещо да звучи, според тях това противоречи на основите на физиката, които всеки е научил в училище: количеството на общата енергия във Вселената не е фиксирано и непроменено, то може постепенно да изчезне.
Според учените тъмната енергия може да е специално поле, малко като електрическо, което запълва пространството. От друга страна, той може да бъде част от самия космос, който се нарича космологична константа (иначе ламбда термин). Вторият сценарий изглежда като подигравка с теорията на относителността на Айнщайн, която твърди, че гравитацията възниква, когато масата и енергията огъват пространството и времето. Всъщност космологичната константа също е изобретение на Айнщайн и той я измисли буквално, като добави константа към своите уравнения, за да обясни как Вселената се противопоставя на разрушението от собствената си гравитация. Той обаче се отказа от идеята, когато през 20-те години астрономите откриха, че Вселената не е статична, а се разширява, сякаш е родена от експлозия.
При по-внимателно наблюдение стана ясно, че разширяването на Вселената се ускорява и космологичната константа се връща отново. В рамките на квантовата механика обаче тя става много по-хитра. Квантовата механика приема, че самият вакуум трябва да трепне неусетно. Като цяло относителността тези малки квантови колебания произвеждат енергия, която ще служи като космологична константа. Въпреки това, при равни други условия, тя трябва да бъде 120 порядъка по-голяма, за да унищожи Вселената. Така че обяснението защо космологичната константа, макар и да съществува, но в много скромна форма, е голяма загадка за физиците. Когато все още не беше необходимо, физиците просто предполагаха, че някакъв все още неизвестен ефект просто ще го намали до нула.
Сега Тибо Йозет и Алехандро Перес от Университета на Екс-Марсилия във Франция и Даниел Сударски от Националния автономен университет в Мексико в Мексико твърдят, че са намерили начин да извлекат разумна стойност за космологичната константа. Те започнаха с версия на общата теория на относителността, която самият Айнщайн измисли, наречена едномодулна гравитация. Общата теория на относителността предполага математическа симетрия, обща ковариация, което предполага, че независимо от това как определяте позицията на координата в пространството и времето, теоретичното прогнозиране ще остане същото. Тази симетрия изисква запазване на енергия и инерция. Едномодулната гравитация има по-ограничена версия на тази математическа симетрия.
Тази система възпроизвежда повечето предположения за общата теория на относителността. Според него обаче квантовите колебания на вакуума не създават гравитация или влияят на космологичната константа (която в крайна сметка е просто математическа константа и нейната стойност може да бъде всякаква). Но това има своя цена: немодуларната гравитация не изисква енергия за запазване, така че теоретиците трябва да я ограничават произволно.
Трима учени показаха, че едномодулната гравитация, ако бъде приета и позволена да нарушава закона за запазване на енергията и импулса, всъщност определя стойността на определената константа. Аргументът тук е математически, но всъщност дори малка част от енергията, която изчезва във Вселената, оставя следа под формата на промяна в космологичната константа. „Тъмната енергия в нашия модел е точно резултат от това колко енергия и инерция е загубена във Вселената за цялото й съществуване“, казва Перес.
За да докажат, че тяхната теория е разумна и приложима за реалността, учените разглеждат два сценария за това как нарушаването на закона за запазване на енергията теоретично би повлияло на основните проблеми на квантовата механика. Например, теорията за непрекъснатата спонтанна локализация (CSL) се опитва да обясни защо субатомни частици като електрони могат буквално да бъдат на две места едновременно, но такива големи обекти като автомобили или хора не могат. CSL приема, че такива материални състояния спонтанно възникват и се разпадат в зависимост, която се увеличава с увеличаване на обема на даден обект, което означава, че голям обект просто не може да бъде „двоен“в условията на Земята. Срещу тази теория е фактът, че тя не отчита запазването на енергията. Теоретиците обаче показват, че сумата от нарушения на разпоредбите за опазване на енергията е точно това,за да се даде космологична константа с желания размер.
Промоционално видео:
Въпреки това, според някои учени, теоретиците просто си играят с математиката. Те все още трябва да приемат, че космологичната константа започва с някаква малка стойност, но те не обясняват този аспект. Съвременната физика обаче е пълна с необясними константи, като заряда на електрон или скоростта на светлината, така че това е просто още една константа в дългия списък.
