Som alle ved, ekspanderer universet konstant. Men mange er ikke engang klar over, at processen accelererer, og at fysikere ikke har en sund forklaring på dette fænomen. En gruppe teoretikere foreslog, at en mystisk "mørk energi" var involveret, og nu vil vi fortælle dig i en tilgængelig form, hvad det er.
I næsten to årtier har astronomer vidst, at udvidelsen af universet accelererer, som om en mystisk "mørk energi" puster den indefra som en ballon. Denne energi er stadig et af de største mysterier inden for fysik i dag. Nu argumenterer en trio teoretikere for, at mørk energi kommer fra en fantastisk kilde. Så uhyggeligt som det måske lyder, går det efter deres mening i modstrid med det fysiske fundament, som alle lærte i skolen: mængden af total energi i universet er ikke fast og uændret, den kan gradvist forsvinde.
Ifølge forskere kan mørk energi være et specielt felt, lidt som elektrisk, der fylder rummet. På den anden side kan det være en del af selve kosmos, der kaldes den kosmologiske konstant (ellers lambda-udtrykket). Det andet scenario ligner en hån mod Einsteins relativitetsteori, der hævder, at tyngdekraften opstår, når masse og energi bøjer rum og tid. Faktisk er den kosmologiske konstant også en opfindelse af Einstein, og han opfandt den bogstaveligt ved at tilføje en konstant til sine ligninger for at forklare, hvordan universet modstår ødelæggelse ved sin egen tyngdekraft. Han opgav dog ideen, da astronomer i 1920'erne opdagede, at universet ikke var statisk, men ekspanderede, som om det var født af en eksplosion.
Ved nærmere observation blev det klart, at udvidelsen af universet accelererede, og den kosmologiske konstant vendte tilbage igen. Inden for kvantemekanikens rammer bliver det dog meget mere snedigt. Kvantemekanik antyder, at vakuumet i sig selv skal svinge umærkeligt. Generelt relativitet, disse små kvanteudsving producerer energi, der vil tjene som den kosmologiske konstant. Men alt andet lige skal det være 120 størrelsesordener større for at ødelægge universet. Så forklaringen på, hvorfor den kosmologiske konstant, selvom den eksisterer, men i en meget beskeden form, er et stort mysterium for fysikere. Når det endnu ikke var nødvendigt, antog fysikere simpelthen, at en endnu ukendt effekt blot ville reducere den til nul.
Nu hævder Thibault Josette og Alejandro Perez fra University of Aix-Marseille i Frankrig og Daniel Sudarski fra National Autonomous University of Mexico i Mexico City, at de har fundet en måde at udlede en rimelig værdi for den kosmologiske konstant. De startede med en version af generel relativitet, som Einstein selv opfandt, kaldet unimodular tyngdekraft. Generel relativitet antager matematisk symmetri, generel kovarians, hvilket betyder, at uanset hvordan du bestemmer placeringen af en koordinat i rum og tid, forbliver den teoretiske forudsigelse den samme. Denne symmetri kræver bevarelse af energi og momentum. Unimodular tyngdekraft har en mere begrænset version af denne matematiske symmetri.
Dette system gengiver de fleste antagelser om generel relativitet. Imidlertid skaber kvantesvingninger i vakuumet ifølge det ikke tyngdekraft eller påvirker den kosmologiske konstant (som trods alt bare er en matematisk konstant, og dens værdi kan være hvad som helst). Men dette har en pris: uformel tyngdekraft kræver ikke energi for at spare, så teoretikere må begrænse det vilkårligt.
En trio af forskere har vist, at umodulær tyngdekraft, hvis den accepteres og får lov til at overtræde loven om bevarelse af energi og momentum, faktisk indstiller værdien af den udpegede konstant. Argumentet her er matematisk, men faktisk efterlader en lille del af den energi, der forsvinder i universet, et spor i form af en ændring i den kosmologiske konstant.”Den mørke energi i vores model er nøjagtigt resultatet af, hvor meget energi og momentum der er gået tabt i universet gennem hele dets eksistens,” siger Perez.
For at bevise, at deres teori er rimelig og anvendelig for virkeligheden, så forskerne på to scenarier for, hvordan overtrædelse af loven om bevarelse af energi teoretisk ville påvirke de underliggende kvantemekaniske problemer. For eksempel forsøger teorien om kontinuerlig spontan lokalisering (CSL) at forklare, hvorfor subatomære partikler som elektroner bogstaveligt talt kan være to steder på samme tid, men så store genstande som biler eller mennesker ikke kan. CSL antager, at sådanne tilstandstilstande spontant opstår og opløses i afhængighed, hvilket øges med en stigning i et objekts volumen, hvilket betyder, at et stort objekt simpelthen ikke kan være "dobbelt" under jordens forhold. Mod denne teori er det faktum, at det ikke tager højde for bevarelsen af energi. Teoretikere har imidlertid vist, at summen af overtrædelser af bestemmelserne om energibesparelse er netop det,for at give en kosmologisk konstant af den ønskede størrelse.
Salgsfremmende video:
Ikke desto mindre spiller ifølge nogle forskere teoretikere simpelthen med matematik. De er stadig nødt til at antage, at den kosmologiske konstant starter ved en lille værdi, men de forklarer ikke dette aspekt. Imidlertid er moderne fysik fuld af uforklarlige konstanter, som ladningen af et elektron eller lysets hastighed, så dette er bare endnu en konstant på en lang liste.