Anot naujo fizikinio modelio, kuriame be Alberto Einsteino bendrosios reliatyvumo teorijos įtraukti ir kvantinės fizikos terminai, Visata galėjo egzistuoti amžinai. Be to, toks modelis padeda atsikratyti dviejų rimtų, fizikams kol kas neįmenamų galaktinio ir tarpgalaktinio masto problemų – tamsiosios materijos ir tamsiosios energijos.
Anot naujo fizikinio modelio, kuriame be Alberto Einsteino bendrosios reliatyvumo teorijos įtraukti ir kvantinės fizikos terminai, Visata galėjo egzistuoti amžinai. Be to, toks modelis padeda atsikratyti dviejų rimtų, fizikams kol kas neįmenamų galaktinio ir tarpgalaktinio masto problemų – tamsiosios materijos ir tamsiosios energijos. Kitaip tariant, papildžius modelį vienu šūviu nušauti trys zuikiai, rašo phys.org.
Mokslininkų bendruomenėje dabar vyrauja suvokimas, kad Visatos amžius, laikantis Bendrosios reliatyvumo teorijos postulatų, yra 13,8 mlrd. metų. Pradžioje, anot šios teorijos viskas, kas egzistuoja dabar, buvo susispaudę viename begalinio tankio taške – singuliariume, kuriame mums žinomi fizikos dėsniai negaliojo. Ir tik tada, kai šis taškas pradėjo itin greitai plėstis „Didžiojo sprogimo“ akimirką, oficialiai atsirado Visata.
Nors Didžiojo sprogimo ir singuliariumo sąvokos neišvengiamai randasi iš Bendrosios reliatyvumo teorijos matematinių išraiškų, kai kurie mokslininkai tai vertina kaip trūkumą – matematika gali paaiškinti tik tai, kas vyko iškart po Didžiojo sprogimo, bet ne tai, kas buvo singuliariumo metu ar iš kur jis atsirado.
„Didžiojo sprogimo singuliariumas – pats didžiausias Bendrosios reliatyvumo teorijos trūkumas, nes atrodo taip, tarsi pasiekus singuliariumą fizikos dėsniai liaujasi galioję“, - sakė Benha universiteto ir Zewailo mokslo ir technologijų miestelio (abu – Egipte) mokslininkas Ahmedas Faragas Ali.
A. F. Ali su kolega Saurya Dasu, dirbančiu Kanados Albertos universitete, parašytame moksliniame darbe, kurį publikavo recenzuojamas leidinys „Physics Letters B“, teigiama, jog Didžiojo sprogimo singuliariumo problemą galima išspręsti jų naujuoju modeliu, kuriame Visata neturi nei pradžios, nei pabaigos.
Senos idėjos, nauji prieskoniai
Fizikai pabrėžia, kad jų kvantinės korekcijos sąlygos į modelį įtrauktos ne iš noro eliminuoti Didįjį sprogimą ir singuliariumą. Jų darbo pagrindas – fiziko teoretiko Davido Bohmo, pagarsėjusio savo fizikos filosofijos darbais, idėjos. Maždaug nuo praėjusio amžiaus vidurio D. Bohmas svarstė galimybes klasikinę geodeziją (trumpiausio kelio tarp dviejų taškų nelygiame paviršiuje) papildyti kvantinėmis trajektorijomis.
Savo mokslo darbe A.F. Ali ir S. Dasas D. Bohmo kvantines trajektorijas pritaikė lygčiai, kurią taip pat praėjusio amžiaus viduryje išvystė Kalkutos universiteto (Indija) fizikas Amalas Kumaras Raychaudhuri, kuris taip pat buvo S. Daso mokytojas, kol jis Kalkutos universitete mokėsi praėjusio amžiaus pabaigoje.
A. K. Raychaudhuri lygčiai pritaikius kvantines korekcijas, A. F. Ali ir S. Dasas išvedė Friedmanno lygtis su kvantinėmis korekcijomis. Šios lygtys aprašo Visatos plėtimąsi ir evoliuciją (taip pat – Didįjį sprogimą) Bendrojo reliatyvumo teorijos kontekste. Ir nors tai nėra tikroji kvantinės gravitacijos teorija, šiame modelyje yra ir kvantinės, ir bendrojo reliatyvumo teorijų elementai. A. F. Ali ir S. Dasas tikisi, kad jų darbo rezultatai atlaikys kolegų fizikų kritišką patikrinimą net ir tada, kai bus suformuluota pilnavertė kvantinės gravitacijos teorija.
Nei singuliariumo, nei visokių tamsių dalykų
Naujajame modelyje neliko vietos ne tik Didžiojo sprogimo singuliariumui, iš kurio Visata gimė – jis apsieina ir be Didžiojo susitraukimo singuliariumo, kuriame, anot fizikų teoretikų, kažkada labai tolimoje ateityje Visata baigs savo egzistavimą. Anot bendrojo reliatyvumo teorijos, viena iš galimų Visatos baigčių – jos susitraukimas ir tapimas tokiu pačiu begalinio tankio tašku, iš kokio ji ir atsirado.
A. F. Ali ir S. Dasas savo rašinyje aiškina, kad jų modelyje singuliariumų išvengiama dėl esminio skirtumo tarp klasikinės geodezijos ir D. Bohmo kvantinių trajektorijų. Klasikinės geodezijos aprašomi keliai ilgainiui neišvengiamai susikerta, o jų susikirtimo taškai yra prilygintini singuliariumams. Tuo tarpu D. Bohmo trajektorijos nesusikerta niekada, todėl ir singuliariumų lygtyse nėra.
Anot mokslininkų, kalbant kosmologiniais terminais kvantines korekcijas galima būtų vertinti kaip kosmologinės konstantos terminą (be tamsiosios energijos sąvokos poreikio) ir kaip spinduliuotės terminą. Šie terminai palaiko Visatos baigtinį dydį ir todėl suteikia jai begalinį amžių. O taip pat šie terminai pateikia prognozes, kurie yra gana artimai suderinami su dabartiniais kosmologinės konstantos ir Visatos tankio stebėjimais.
Nauja gravitaciją perduodanti dalelė
Kalbant fizikiniais terminais, naujasis modelis Visatą nusako kaip būtybę, kupiną kvantinio skysčio. Mokslininkai kelia idėją, kad šis skystis gali būti sudarytas iš gravitonų – hipotetinių masės neturinčių dalelių, kurios yra gravitacijos jėgos mediatoriai. Jeigu gravitonai iš tiesų egzistuoja, manoma, kad jie yra vienas iš gravitacijos teorijos pagrindų.
Susijusiame moksliniame darbe S. Dasas su kitu mokslininku, McMasterio universiteto (Kanada) fiziku Rajatu Bhaduri, suteikė papildomo pagrindimo šiam modeliui. Jie parodė, kad gravitonai gali sudaryti Bose-Einsteino kondensatą (pavadintą A. Einsteino ir kito fiziko, Satyendranatho Bose, vardu) tokiose temperatūrose, kurių būta visose Visatos egzistavimo epochose.
Fizikai, kuriems motyvaciją dirbti dabar suteikia jų modelio gebėjimas vienu ypu išspręsti Didžiojo sprogimo singuliarimo, tamsiosios materijos ir tamsiosios energijos problemas, ketina dar akyliau išanalizuoti savo modelį. Ateityje jei savo tyrimą pakartos įvertindami ir nedideles nehomogeniškas bei anizotropines perturbacijas, bet jie nesitiki, kad šios perturbacijos reikšmingai paveiks rezultatus.
„Labai malonu matyti, kad tokios aiškios korekcijos gali vienu kartu išspręsti tiek daug problemų“, – sakė S. Dasas.
