Ekspansja wszechświata nie potrzebuje ciemnej energii

Około 20 lat temu astronomowie dokonali zaskakującego odkrycia: nie tylko wszechświat rozszerza się (to w końcu wiadomo było od dziesięcioleci) ale ekspansja wszechświata przyspiesza. Aby to wyjaśnić, kosmologowie odwołali się do tajemniczej siły zwanej „ciemną energią”, która służy rozciąganiu przestrzeni. Trzej matematycy, Blake Temple, Zeke Vogler i Joel Smoller , mają inne wytłumaczenie dla przyspieszającej ekspansji wszechświata, które nie zawiera pojęcia ciemnej energii.  Jak twierdzą naukowcy oryginalne równania Einsteina w Ogólnej Teorii Względności faktycznie przewidują przyspieszenie rozszerzania się wszechświata ze względu na niestabilność.

Wkrótce po tym, jak Albert Einstein napisał swoje równania dotyczące Względnej Względności, które opisują grawitację, okazało się, że jego wszechświat zapadałby się. Einstein dołożył więc do swoich równań kolejną stałą przyrody, zwaną stałą kosmologiczną, odpowiedzialną za zmniejszenie pola grawitacyjnego. Włączył więc czynnik antygrawitacyjny, aby zrównoważyć przyciąganie grawitacyjne i wytworzyć statyczny wszechświat. Później Einstein nazwał stałą kosmologiczną swoim największym błędem.

Kiedy nowocześni kosmologowie zaczęli wyjaśniać obserwowane przyśpieszenie rozszerzania się wszechświata, odkurzyli stałą kosmologiczną Einsteina i wymyślili ciemną energię, która była niejako ucieleśniała tę stałą.

Wyjaśnienie oparte na sztucznej i mało estetycznej koncepcji ciemnej energii nie zadowoliło naszych matematyków. Postanowili oni znaleźć najlepsze wytłumaczenie, jakie moglibyśmy uzyskać dla przypadku  przyspieszania galaktyk w oryginalnej teorii Einsteina bez ciemnej energii.

Oryginalna teoria Ogólnej Teorii Względności dała prawidłowe prognozy w każdym innym kontekście, powiedziała Temple, i nie ma bezpośredniego dowodu ciemnej energii. Po co zatem więc dodawać  jakąś poprawkę  (ciemna energia lub stała kosmologiczna) do równań, które już wydają się poprawne? W przeciwieństwie do błędnych równań, które trzeba modyfikować, aby uzyskać odpowiednie rozwiązanie, matematycy twierdzą, że równania Einsteina są poprawne, ale założenie o równomiernie rozszerzającym się wszechświecie galaktyk jest błędne, ponieważ takie rozwiązanie jest niestabilne.

Modele kosmologiczne zaczynają się od „wszechświata Friedmanna”, który zakłada, że ​​cała materia rozszerza się ale w każdym momencie jest równomiernie rozmieszczona w przestrzeni. Temple, Smoller i Vogler opracowali rozwiązania rówanań Ogólnej Względności (dla przyśpieszającego wszechświata) bez odwoływania się do ciemnej energii. Twierdzą oni, że  jedno z rozwiązań równań opisujące  czasoprzestrzeń Friedmanna jest w rzeczywistości niestabilne: każda perturbacja gęstości materii powoduje, że wszechświat zaczyna się rozszerzać coraz szybciej.
Temple porównuje to do odwróconego wahadła. Kiedy wahadło zwisa, jest stabilne w swoim najniższym punkcie. Jeśli jednak je odwrócimy w górę to być może będzie w równowadze, ale każdy mały podmuch spowoduje, że obróci się w dół.

Nie powinniśmy oczekiwać, że nasz wszechświat jest wszechświatem  Friedmanna, ponieważ jest on niestabilny, powiedział Temple. Zamiast tego powinniśmy się spodziewać lokalnych czasoprzestrzeni, które rozszerzają się coraz szybciej. Co ciekawe, lokalne czasoprzestrzenie będące wynikiem niestabilności rozszerzają się z tym samym przyśpieszeniem, jak przewiduje teoria ciemnej energii. Czy zatem jest ona jeszcze potrzebna?

 

  • 17
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  

Dodaj komentarz