Mint mindenki tudja, az univerzum folyamatosan bővül. De sokan észre sem veszik, hogy a folyamat felgyorsul, és hogy a fizikusoknak nincs ésszerű magyarázatuk erre a jelenségre. Elméleti szakemberek egy csoportja azt sejtette, hogy egy titokzatos "sötét energia" érintett, és most hozzáférhető formában eláruljuk, hogy mi ez.
Közel két évtizede a csillagászok tudják, hogy az univerzum tágulása felgyorsul, mintha egy titokzatos "sötét energia" felfújná azt belülről, mint egy lufi. Ez az energia napjainkban a fizika egyik legnagyobb rejtélye. Most egy elméleti hármas állítja, hogy a sötét energia elképesztő forrásból származik. Bármilyen hátborzongatóan hangzik is, véleményük szerint ellentmond a fizika alapjainak, amelyeket mindenki az iskolában tanult: az Univerzumban az összes energia mennyisége nincs rögzítve és változatlan, fokozatosan eltűnhet.
A tudósok szerint a sötét energia egy különleges, egy kicsit olyan terület lehet, mint az elektromos, amely kitölti a teret. Másrészt része lehet magának a kozmosznak, amelyet kozmológiai állandónak (egyébként lambda kifejezésnek) neveznek. A második forgatókönyv úgy néz ki, mint egy gúny Einstein relativitáselméletében, amely azt állítja, hogy a gravitáció akkor következik be, amikor a tömeg és az energia meghajlítja a teret és az időt. Valójában a kozmológiai állandó is Einstein találmánya, és szó szerint úgy találta ki, hogy állandóval egészítette ki egyenleteit, hogy megmagyarázza, hogy az univerzum miként áll ellen a gravitációja által történő rombolásnak. Azonban elvetette az ötletet, amikor a csillagászok az 1920-as években felfedezték, hogy az univerzum nem statikus, hanem tágul, mintha robbanásból született volna.
Közelebbi megfigyelés után világossá vált, hogy az univerzum tágulása felgyorsul, és a kozmológiai állandó ismét visszatért. A kvantummechanika keretein belül azonban sokkal ravaszabbá válik. A kvantummechanika azt sugallja, hogy magának a vákuumnak észrevétlenül kell oszcillálnia. Általános relativitáselméletükben ezek az apró kvantumingadozások olyan energiát termelnek, amely kozmológiai állandóként szolgál. Mindazonáltal, ha minden más dolog egyenlő, 120 nagyságrenddel nagyobbnak kell lennie az univerzum elpusztításához. Tehát annak magyarázata, hogy a kozmológiai állandó miért létezik, de nagyon szerény formában, nagy rejtély a fizikusok számára. Amikor még nem volt rá szükség, a fizikusok egyszerűen azt feltételezték, hogy néhány eddig ismeretlen hatás egyszerűen nullára csökkenti.
Most Thibault Josette és Alejandro Perez, a franciaországi Aix-Marseille Egyetem és Daniel Sudarski, a mexikói mexikói Nemzeti Autonóm Egyetem állítása szerint találtak módot arra, hogy ésszerű értéket nyerjenek a kozmológiai állandó számára. Az általános relativitáselmélet egyik változatával kezdték, amelyet Einstein maga talált ki, unimoduláris gravitációnak nevezve. Az általános relativitáselmélet matematikai szimmetriát, általános kovarianciát feltételez, ami azt jelenti, hogy bárhogy is határozza meg a koordináta helyzetét térben és időben, az elméleti előrejelzés ugyanaz marad. Ez a szimmetria megköveteli az energia és a lendület megőrzését. Az unimoduláris gravitációnak korlátozottabb változata van ennek a matematikai szimmetriának.
Ez a rendszer reprodukálja az általános relativitáselmélet legtöbb feltételezését. Szerinte azonban a vákuum kvantumingadozásai nem hoznak létre gravitációt, és nem befolyásolják a kozmológiai állandót (ami végül is csak matematikai állandó, és értéke bármi lehet). Ennek azonban ára van: a nem moduláris gravitáció megőrzéséhez nincs szükség energiára, ezért az elméleti szakembereknek ezt önkényesen kell korlátozniuk.
Tudósok hármasa kimutatta, hogy az unimoduláris gravitáció, ha elfogadják és megengedik neki az energia és a lendület megőrzésének törvényének megsértését, valóban meghatározza a kijelölt állandó értékét. Az érvelés itt matematikai, de valójában az Univerzumban eltűnő energia egy kis része is nyomot hagy a kozmológiai állandó változásának formájában. "A modellünkben található sötét energia pontosan annak az eredménye, hogy mennyi energia és lendület veszett el az univerzumban a teljes létezése során" - mondja Perez.
Annak bizonyítására, hogy elméletük ésszerű és alkalmazható a valóságra, a tudósok két forgatókönyvet vizsgáltak meg arról, hogy az energia-megmaradás törvényének megsértése hogyan befolyásolja elméletileg a kvantummechanika mögöttes problémákat. Például a folyamatos spontán lokalizáció (CSL) elmélete megpróbálja megmagyarázni, hogy a szubatomi részecskék, mint az elektronok, miért lehetnek szó szerint egyszerre két helyen, de olyan nagy tárgyak, mint az autók vagy az emberek, nem. A CSL azt feltételezi, hogy az anyag ilyen állapotai spontán módon keletkeznek és szétesnek a függőségben, ami az objektum térfogatának növekedésével nő, ami azt jelenti, hogy egy nagy objektum egyszerűen nem lehet "kettős" a Föld körülményei között. Ezzel az elmélettel szemben az a tény áll, hogy nem veszi figyelembe az energia megőrzését. Az elméleti szakemberek azonban kimutatták, hogy az energiatakarékosságra vonatkozó rendelkezések megsértésének összege éppen az,hogy a kívánt méretű kozmológiai állandót adja.
Promóciós videó:
Ennek ellenére egyes tudósok szerint az elméleti szakemberek egyszerűen matekkal játszanak. Még mindig feltételezniük kell, hogy a kozmológiai állandó valamilyen kis értéknél indul, de nem magyarázzák ezt a szempontot. A modern fizika azonban tele van megmagyarázhatatlan konstansokkal, például egy elektron töltésével vagy a fénysebességgel, így ez csak egy állandó a hosszú listán.