Jedna od najvećih misterija moderne kosmologije je činjenica da se širenje našeg svemira ne usporava pod uticajem gravitacije, kako bismo očekivali, već se, naprotiv, ubrzava. Standardno objašnjenje za ovu zagonetnu pojavu je postojanje „tamne energije“, hipotetičke sile koja deluje suprotno od gravitacije i gura galaksije sve brže jedne od drugih. Međutim, „tamna energija“ je više oznaka za nešto što fundamentalno ne razumemo nego konačan odgovor. To je dodatak našim jednačinama koji čini da se račun poklapa sa posmatranjima.

Širenje svemira bez tamne materije.

Sada, nova i intrigantna teorija nudi radikalno drugačije objašnjenje. Umesto da u svemir dodaje nove, misteriozne sastojke, ova teorija predlaže promenu samih pravila po kojima merimo prostor i vreme. Ona sugeriše da ubrzano širenje možda nije posledica nepoznate energije, već prirodna posledica složenije geometrije prostor-vremena. U nastavku donosimo pet ključnih spoznaja iz ove teorije koja bi mogla da eliminiše potrebu za tamnom energijom.

Ključne spoznaje iz teorije koja bi mogla eliminisati tamnu energiju

Ubrzanje bez "tamne energije"

Centralni i najvažniji rezultat nove teorije je da se ubrzano širenje svemira može objasniti bez potrebe za uvođenjem tamne energije ili takozvane kosmološke konstante u Ajnštajnove jednačine. Prema ovom modelu, ubrzanje proizilazi direktno iz same geometrije prostor-vremena. Umesto da u kosmos „dodaje nove sastojke“ kako bi objasnila posmatranja, ova teorija „menja pravila merenja“ razdaljine i vremena. Ovo je revolucionarna promena u odnosu na standardni model kosmologije, gde je tamna energija neophodan dodatak da bi jednačine koje opisuju evoluciju svemira uopšte funkcionisale.

Merenja nisu apsolutna, već zavise od kretanja

Ova teorija uvodi fundamentalnu promenu u našem razumevanju geometrije, zamenjujući standardnu Rimanovu geometriju opšte relativnosti takozvanom Fajnlerovom geometrijom. Ključna razlika je jednostavna, ali duboka: u standardnoj geometriji, izmereni intervali (kao što su razdaljina i vreme) ne zavise od smera kretanja ili brzine posmatrača. U Fajnlerovoj geometriji, metrika kojom se mere ovi intervali može zavisiti i od smera i od brzine. Iako je ova ideja kontra-intuitivna, ona je izuzetno moćna, jer ta zavisnost od kretanja, ugrađena u samu definiciju prostor-vremena, omogućava da se fenomen ubrzanja pojavi prirodno.

Materija i geometrija su usklađene do najsitnijih detalja

U standardnoj opštoj relativnosti, svojstva materije i energije (poput gasa ili zračenja) sažimaju se u matematički objekat koji odbacuje fine detalje o njihovoj strukturi i asimetrijama. Ovi odbačeni detalji poznati su kao „viši momenti“. Međutim, u Fajnlerovom okviru, pošto sama geometrija zavisi od smera i brzine, ovi detalji o materiji prirodno i direktno doprinose gravitaciji. Ovo je moguće jer, u ovom okviru, materija i geometrija „žive“ u istom apstraktnom prostoru (faznom prostoru) koji uključuje i pozicije i brzine. Time se stvara dublja i detaljnija veza, gde su materija i geometrija „usklađene na istom nivou detalja“, umesto da se informacije o materiji pojednostavljuju.

Nova pravila ne ruše proverenu lokalnu fiziku

Jedna od prvih briga kod ovako radikalne promene jeste da li ona narušava Ajnštajnovu teoriju relativnosti, koja je bezbroj puta potvrđena u našem Sunčevom sistemu i na manjim skalama. Analiza pokazuje da nova geometrija uvodi samo „blage deformacije“ takozvanih svetlosnih konusa, koji određuju uzročno-posledične veze u svemiru. Prevedeno na razumljiv jezik, to znači da za posmatrače i čestice koje se kreću sporo u odnosu na kosmički referentni okvir (što uključuje nas, Zemlju i ceo Sunčev sistem), razlike u odnosu na standardnu teoriju ostaju zanemarljivo male. Ovaj pristup uspešno čuva sve dobro testirane pretpostavke opšte relativnosti na običnim brzinama i skalama, dok istovremeno prilagođava dinamiku širenja na kosmičkoj skali.

Ovo je testabilna nauka, a ne samo filozofija

Najvažnija karakteristika svake dobre naučne teorije je mogućnost njene provere posmatranjima. Fajnlerov model, iako egzotičan, nije izuzetak i mora proći iste rigorozne testove kao i standardni model. Konkretne provere uključuju:

• Merenja supernova: Poređenje sjaja i udaljenosti dalekih supernova kako bi se mapirala istorija širenja svemira.
• Galaktička prebrojavanja: Analiza rasporeda galaksija i traženje pravilnih obrazaca poznatih kao barionske akustične oscilacije.
• Kosmičko mikrotalasno pozadinsko zračenje: Proučavanje ostatka zračenja iz ranog svemira, koje sadrži informacije o njegovoj geometriji i sastavu.
• Rast struktura: Praćenje kako su se prvobitne, male fluktuacije u gustini razvile u galaksije i jata galaksija koje danas vidimo.
• Gravitaciona sočiva: Merenje kako masivni objekti krive putanju svetlosti, što direktno testira geometriju prostor-vremena.

Poređenje predviđanja ovog modela sa postojećim i budućim podacima će ili potvrditi teoriju ili će nam, u suprotnom, izoštriti razumevanje kosmičke dinamike. U oba slučaja, nauka pobeđuje.

Perspektiva koja otvara nove mogućnosti

„Ovo je uzbudljiv pokazatelj da bismo mogli da objasnimo ubrzano širenje svemira bez tamne energije, zasnovano na generalizovanoj geometriji prostor-vremena. Nova geometrija otvara potpuno nove mogućnosti za bolje razumevanje zakona prirode u kosmosu.“

– Kristijan Fajfer (Christian Pfeifer), fizičar, Centar za primenjenu svemirsku tehnologiju i mikrogravitaciju (ZARM)

Promena pravila ili dodavanje sastojaka?

Ova nova teorija postavlja nas pred fundamentalni izbor: da li da objasnimo ubrzanje svemira dodavanjem novog, potpuno nepoznatog sastojka kao što je tamna energija, ili da preispitamo i modifikujemo sama fundamentalna pravila merenja i geometrije. 

Zaista bi bilo odlično da dobijemo elegantno objašenje zašto se svemir ubrzno širi i uz to dublje razumevanje njegovih zakona.

Elegancija novog pristupa leži u pokušaju da se fenomen objasni sa što manje pretpostavki i sastojaka, oslanjajući se isključivo na dublju vezu između materije i geometrije. Iako je pred njom dug put provere, ova ideja nas podstiče da razmišljamo izvan okvira. 

Izvor: earth.com