După cum știe toată lumea, universul se extinde constant. Dar mulți nici nu își dau seama că procesul se accelerează și că fizicienii nu au o explicație sănătoasă pentru acest fenomen. Un grup de teoreticieni a sugerat că este implicată o „energie întunecată” misterioasă, iar acum vă vom spune într-o formă accesibilă ce este.
De aproape două decenii, astronomii știu că expansiunea universului se accelerează, de parcă o misterioasă „energie întunecată” o umflă din interior, ca un balon. Această energie rămâne unul dintre cele mai mari mistere din fizică astăzi. Acum un trio de teoreticieni susține că energia întunecată provine dintr-o sursă uimitoare. Oricât de înfricoșător ar părea, în opinia lor, merge împotriva fundamentelor fizicii pe care toată lumea le-a învățat la școală: cantitatea de energie totală din Univers nu este fixă și neschimbată, ea poate dispărea treptat.
Potrivit oamenilor de știință, energia întunecată poate fi un câmp special, cam electric, care umple spațiul. Pe de altă parte, poate face parte din cosmosul însuși, care se numește constantă cosmologică (altfel termenul lambda). Al doilea scenariu arată ca o batjocură a teoriei relativității a lui Einstein, care susține că gravitația are loc atunci când masa și energia pleacă spațiul și timpul. De fapt, constanta cosmologică este, de asemenea, o invenție a lui Einstein și el a inventat-o literal adăugând o constantă ecuațiilor sale pentru a explica modul în care universul rezistă distrugerii prin propria gravitație. Cu toate acestea, a abandonat ideea când, în anii 1920, astronomii au descoperit că universul nu era static, ci se extindea, ca și când ar fi fost născut dintr-o explozie.
După o observare mai atentă, a devenit clar că expansiunea universului se accelerează, iar constanta cosmologică s-a întors din nou. Cu toate acestea, în cadrul mecanicii cuantice, devine mult mai viclean. Mecanica cuantică presupune că vidul în sine trebuie să oscileze imperceptibil. În relativitatea generală, aceste mici fluctuații cuantice produc energie care va servi drept constantă cosmologică. Cu toate acestea, toate celelalte lucruri fiind egale, trebuie să fie cu 120 de ordine de mărime mai mari pentru a distruge universul. Deci, explicația de ce constanta cosmologică, deși există, dar într-o formă foarte modestă, este un mare mister pentru fizicieni. Când nu era încă necesar, fizicienii au presupus pur și simplu că un efect încă necunoscut îl va reduce pur și simplu la zero.
Acum Thibault Josette și Alejandro Perez de la Universitatea Aix-Marseille din Franța și Daniel Sudarski de la Universitatea Națională Autonomă din Mexic din Mexico City susțin că au găsit o modalitate de a obține o valoare rezonabilă pentru constanta cosmologică. Au început cu o versiune a relativității generale, pe care Einstein însuși a inventat-o, numită gravitația unimodulară. Relativitatea generală presupune simetrie matematică, covarianță generală, ceea ce implică faptul că, indiferent de modul în care determinați poziția unei coordonate în spațiu și timp, predicția teoretică va rămâne aceeași. Această simetrie necesită conservarea energiei și a impulsului. Gravitația unimodulară are o versiune mai limitată a acestei simetrii matematice.
Acest sistem reproduce majoritatea ipotezelor relativității generale. Cu toate acestea, potrivit acestuia, fluctuațiile cuantice ale vidului nu creează gravitație sau afectează constanta cosmologică (care, la urma urmei, este doar o constantă matematică, iar valoarea sa poate fi orice). Dar acest lucru are un preț: gravitația unimodulară nu necesită energie pentru a se conserva, așa că teoreticienii trebuie să o limiteze în mod arbitrar.
Un trio de oameni de știință au arătat că gravitația unimodulară, dacă este acceptată și i se permite să încalce legea conservării energiei și a impulsului, stabilește de fapt valoarea constantei desemnate. Argumentul este matematic, dar, de fapt, chiar și o mică parte a energiei care dispare în Univers lasă o urmă sub forma unei modificări a constantei cosmologice. „Energia întunecată din modelul nostru este tocmai rezultatul cât de multă energie și impuls s-au pierdut în univers de-a lungul întregii sale existențe”, spune Perez.
Pentru a demonstra că teoria lor este rezonabilă și aplicabilă realității, oamenii de știință au luat în considerare două scenarii ale modului în care încălcarea legii conservării energiei ar afecta teoretic problemele fundamentale ale mecanicii cuantice. De exemplu, teoria localizării spontane continue (CSL) încearcă să explice de ce particulele subatomice, cum ar fi electronii, pot fi literalmente în două locuri în același timp, dar obiecte atât de mari precum mașinile sau oamenii nu. CSL presupune că astfel de stări de materie apar spontan și se dezintegrează în dependență, ceea ce crește odată cu creșterea volumului unui obiect, ceea ce înseamnă că un obiect mare pur și simplu nu poate fi „dublu” în condițiile Pământului. Împotriva acestei teorii este faptul că nu ține cont de conservarea energiei. Cu toate acestea, teoreticienii au arătat că suma încălcărilor prevederilor privind conservarea energiei este doar asta,pentru a da o constantă cosmologică de mărimea dorită.
Video promotional:
Cu toate acestea, potrivit unor oameni de știință, teoreticienii se joacă pur și simplu cu matematica. Încă trebuie să presupună că constanta cosmologică începe de la o valoare mică, dar nu explică acest aspect. Cu toate acestea, fizica modernă este plină de constante inexplicabile, cum ar fi încărcarea unui electron sau viteza luminii, deci aceasta este doar o altă constantă pe o listă lungă.
