I den nye undersøgelse, forskere ved University of British Columbia foreslået, at universet udvider sig på grund af udsving i tid og rum. I øjeblikket er omkring det mystiske mørke energi, der er overfyldt med en masse forvirrede teorier. Ny forskning kan føre til en bedre forståelse af mørk energi. Siden slutningen af 1920-x år, astronomerne vidste, at universet er i en tilstand af ekspansion. Oprindeligt forudset af den Generelle relativitetsteori, er dette paradigme har ført til den mest bredt vedtaget kosmologiske model — Big Bang-teorien. Men i 90-erne situationen er blevet lidt forvirrende, fordi den seneste observationer viste, at universet udvider sig med stigende hastighed.
Alt dette har ført til fremkomsten af teorien om at mørk energi, den mystiske usynlige kraft, der skubber en udvidelse af rummet. Som mørkt stof, der kan forklare “missing mass” af mørke energi, er blevet den Hellige Gral af forskere, der forsøgte at forklare hende med at finde, eller i det mindste at skabe en tilstrækkelig teoretisk ramme for det. En ny undersøgelse fra University of British Columbia tyder på, at Universets udvidelse kan være forbundet med udsving i tid og rum.
Den undersøgelse, der for nylig blev offentliggjort i tidsskriftet Physical Review D, var udført under ledelse af Cindy Wong, en ph.d. – studerende på Institut for fysik og astronomi ved UBC. Under vejledning af Professor William Unruh (den ene, der foreslog, at Unruh-effekten), og med hjælp af Zhen Zhu (en anden UBC ph.d. – studerende), de kastede en mørk energi, et nyt udseende.
Holdet begyndte med en gennemgang af de uoverensstemmelser, der opstår fra to primære teorier, der tilsammen forklare alle fysiske fænomener i Universet. Disse teorier — ikke, at andre som den Generelle relativitetsteori og kvantemekanik forklare, hvordan universet opfører sig på de største skalaer (stjerner, galakser, hobe), og den mindste (sub-atomare partikler).
Desværre, disse to teorier er uforenelige, når det kommer til små spørgsmål, der er kendt som tyngdekraften. Forskere stadig forsøger at forklare det ud fra det synspunkt af kvantemekanik. Eksistensen af mørk energi og udvidelse af Universet — et andet punkt af uenighed. Første kandidat fra den teori, som vakuum energi, som repræsenterer den mest populære forklaringer for mørk energi, har alvorlige uoverensstemmelser.
Ifølge kvantemekanikken, vakuum energi skal have en højere energitæthed. Men hvis så, derefter fra den Generelle relativitetsteori indebærer, at denne energi skal have en utrolig stærk gravitationelle virkning, der ville være tilstrækkelige til, at universet eksploderede i størrelse.
“Problemet — siger Professor Unruh — at enhver naiv beregning af vakuum energi giver en enorm værdi. Hvis vi antager, at der er nogle grænser for energi massefylde ikke overstiger langt Planck energitæthed (omkring 1095 j/m3), så kan vi bestemme, Hubble-konstant — den periode, hvor universet omtrent fordobles i størrelse — som 10-44 sekunder. Det viser sig, at den typiske fremgangsmåde er at påtage sig en vis reduktion af denne værdi, at den reelle pris for en udvidelse af 10 milliarder år. Men dette “noget” er ganske mystisk, og ingen har tilbudt selv halvdelen af en overbevisende mekanisme.”
Mens andre forskere har forsøgt at ændre den Generelle relativitetsteori og kvantemekanik til at løse disse uoverensstemmelser, Wong og hans kolleger ønskede en anden vej.
“Tidligere forskning eller har forsøgt at ændre kvantemekanikken til at lave vakuum energi, mindre, eller at ændre den Generelle relativitetsteori, så at tyngdekraften ville balancere energien af vakuum. Men kvantemekanik og Almen relativitet er to af de mest succesfulde teorier, der beskriver Universet. I stedet for at forsøge at ændre kvantemekanikken eller Almen relativitet, mener vi, at du først nødt til at forstå dem bedre. Vi tager alvorligt, at den største tæthed af vakuum energi forudsagt af kvantemekanikken, og bare gjort det i OTO, ikke ændre noget”.
I deres undersøgelse, Wong og hans kolleger har foretaget nye beregninger af vakuum energi, i betragtning af den høje forudsagt energitæthed. Så er muligheden der på den mindste skala — milliarder gange mindre end elektroner — det stof, som rumtiden er omfattet af vilde udsving, oscillerende ved hvert punkt mellem udvidelse og sammentrækning.
Som at rokke frem og tilbage, er disse vibrationer, der fører til det faktum, at universet udvider sig, langsomt, men med stigende hastighed. Efter udførelse af deres beregninger, de bemærkede, at denne forklaring er i overensstemmelse med tilstedeværelsen af quantum vacuum energitæthed, og med den Generelle relativitetsteori. Hertil kommer, at det er i overensstemmelse med, hvad forskerne har observeret i næsten et århundrede.
“Vores beregninger viste, at universet på de mindste skalaer virkelig udvider sig og trækker med absurd høje hastighed. Men på en stor skala på grund af et gennemsnit af små-skala fysik ikke bemærke dette, “quantum skum”. Den har en kort restløbetid kraft i skabelsen af den kosmologiske konstant (mørk energi effekt). På en måde er det som bølger i havet, der bevæger sig ligesom havet, helt glat, men i virkeligheden ved vi, at under den tilsyneladende enkelhed skjuler en gal dans af atomer i vandet, og bølgerne gennemsnitlige disse udsving, så overfladen er glat”.
I modsætning til de modstridende teorier om Universet, som forskellige kræfter, der styrer det, kan ikke leve i den verden, og skal annullere hinanden i filmen Wong og hans kolleger, universet er i konstant bevægelse. Virkningerne af vakuum energi vzaimozachet, med deraf følgende udvidelse og acceleration, vi ser det hele tiden.
Selv om det er for tidligt at sige, at dette billede er meget dynamisk Univers (selv i den mindste skala) kunne omdanne vores forståelse af rum-tid. Mindst disse teoretiske indsigter være sikker på at stimulere debatten i det videnskabelige samfund, samt forsøg, der bliver nødt til at tilbyde direkte beviser. Og dette, så vidt vi ved, den eneste måde at forstå Universet, trin for trin.
Udsving i tid og rum: den foreslåede nye forklaring af mørk energi
Ilya Hel