Од касних 1920-их, астрономи су свесни чињенице да је Универзум у експанзији. Првобитно предвиђена Еинстеиновом теоријом опште релативности, ова реализација је наставила да обавештава најчешће прихваћени космолошки модел - Теорију великог праска. Међутим, ствари су постале помало збуњујуће током деведесетих, када су побољшана запажања показала да се брзина ширења Универзума убрзава милионима година.
То је довело до теорије Мрачне енергије, мистериозне невидљиве силе која покреће ширење космоса. Отприлике попут Мрачне материје која је објаснила „несталу масу“, тада је постало неопходно пронаћи ту неухватљиву енергију или барем пружити кохерентан теоријски оквир за то. Нова студија са Универзитета Бритисх Цолумбиа (УБЦ) тежи томе да се постиже да се Универзум шири због колебања у простору и времену.
Студија - која је недавно објављена у часопису Физички преглед Д - водио га је Кингди Ванг, доктор доктора на Одсеку за физику и астрономију на УБЦ-у. Под супервизијом професора УБЦ-а Виллиама Унруха (човека који је предложио ефект Унрух-а) и уз помоћ Зхен Зху-а (још једног докторанда на УБЦ-у), они пружају ново преузимање Дарк Енерги-а.
Тим је почео обраћањем недоследности које су произишле из две главне теорије које заједно објашњавају све природне појаве у Универзуму. Ове теорије нису ништа друго до Општа релативност и квантна механика, које ефикасно објашњавају како се Универзум понаша на највећим размерама (тј. Звездама, галаксијама, кластерима) и најмањим (субатомским честицама).
Нажалост, ове две теорије нису конзистентне када је реч о малој ствари познатој као гравитација, коју научници још увек нису у стању објаснити у погледу квантне механике. Постојање Мрачне енергије и ширење Универзума су још једна тачка неслагања. За почетак, теорије кандидата попут енергије вакуума - што је једно од најпопуларнијих објашњења за Дарк Енерги - представљају озбиљне несугласице.
Према квантној механици, вакуум енергија би имала невероватно велику густину енергије. Али ако је то тачно, тада Општа релативност предвиђа да би та енергија имала невероватно јак гравитациони ефекат, онај који би био довољно моћан да свемир експлодира у величини. Како је проф. Унрух подијелио са Спаце Магазине путем е-маила:
„Проблем је што сваки наиван прорачун енергије вакуума даје огромне вредности. Ако претпоставимо да постоји нека врста пресека, тако да се не могу добити густине енергије много веће од Планцкове густине енергије (или око 1095 Јоулес / метар³) тада се открива да се добија Хуббле константа - временска скала на којој се Универзум отприлике удвостручује - величине 10-44 сец. Дакле, уобичајени приступ је рећи да се на неки начин то смањи, тако да се уместо тога добије стварна стопа ширења од око 10 милијарди година. Али то је „некако“ прилично тајанствено и нико није смислио механизам који је чак упола уверљив. “
Док су други научници желели да модификују теорије опште релативности и квантне механике да би решили ове недоследности, Ванг и његове колеге тражили су другачији приступ. Као што је Ванг објаснио Спаце Магазине путем е-поште:
„Претходне студије или покушавају да модификују квантну механику на неки начин да енергију вакуума постану малом или покушавају да измене Општу релативност на неки начин да гравитација отупи због енергије вакуума. Међутим, квантна механика и општа релативност су две најуспешније теорије које објашњавају како функционира наш Универзум ... Уместо да покушавамо модификовати квантну механику или Општу релативност, верујемо да бисмо их прво требали боље разумети. Озбиљно схватамо велику густину енергије вакуума коју предвиђа квантна механика и пуштамо је да гравитира према Општој релативности без модификације било које од њих. "
За време своје студије, Ванг и његове колеге извршили су нове скупове израчунавања енергије вакуума који су узели у обзир његову предвиђену високу густину енергије. Затим су размотрили могућност да на најситнијим вагама - милијардама пута мањим од електрона - тканина свемирског времена подлијеже дивљим флуктуацијама, које осцилирају у свакој тачки између ширења и контракције.
Како се љуља напред и назад, резултат ових осцилација је нето ефекат где се Универзум шири полако, али убрзавајућом брзином. Након вршења својих прорачуна, приметили су да је такво објашњење било у складу са постојањем густине квантне енергије вакуума и опште релативности. Поврх тога, то је такође у складу са оним што научници посматрају у нашем Универзуму скоро читав век. Као што је Унрух описао:
„Наше калкулације показале су да се човек може доследно посматрати [да] се Универзум на најситнијим размерама заправо шири и уговара апсурдно великом брзином; али то у великој мери, због просечења по тим ситним размерама, физика не би приметила ту „квантну пену“. Има малени заостали ефекат у пружању ефективне космолошке константе (ефекат мрачне енергије). На неки начин то је попут таласа на океану који путују као да је океан савршено глатки, али заиста знамо да постоји овај невероватан плес атома који чине воду, и таласи просечни током тих колебања, и делују као да површина је глатка. "
За разлику од сукобљених теорија о Универзуму, где се разне силе које управљају њиме не могу разрешити и морају се отказати, Ванг и његови колеге представљају слику где се Универзум непрестано креће. У овом сценарију, ефекти вакуум енергије заправо се само откажу и такође стварају ширење и убрзање које посматрамо све ово време.
Иако је можда прерано да се каже, слика универзума која је веома динамична (чак и на најситнијим размерама) могла би да револуционише наше разумевање простора. У најмању руку, ови теоријски налази сигурно подстичу расправу у научној заједници, као и експерименти осмишљени да понуде директне доказе. А то је, као што знамо, једини начин на који можемо унапредити своје разумевање ове ствари познате као Универзум.
