Univerzum je možda postojao zauvek, prema novom modelu koji primjenjuje kvantne korektivne članove kako bi dopunio Ajnštajnovu teoriju opšte relativnosti. Model takođe može objasniti tamnu materiju i tamnu energiju, rješavajući višestruke probleme odjednom.
Široko prihvaćena starost univerzuma, prema proceni opšte relativnosti, iznosi 13,8 milijardi godina. U početku se smatra da je sve što je postojalo zauzimalo samo jednu beskonačno gustu tačku ili singularitet. Tek nakon što je ova tačka počela da se širi u “Velikoj eksploziji”, svemir je zvanično počeo.
Iako singularnost Velikog praska proizlazi direktno i neizbježno iz matematike opće relativnosti, neki naučnici to vide kao problematično, jer matematika može objasniti samo ono što se dogodilo odmah nakon – ne u ili pre – singularnosti.
“Singularnost Velikog praska je najozbiljniji problem opšte relativnosti, jer se tamo
ruše zakoni fizike”, rekao je Ahmed Farag Ali sa univerziteta Benha i Zewail City of Science and Technology, u Egiptu, za Phys.org.
Ali i koautor Saurya Das na Univerzitetu Lethbridge u Alberti, Kanada, pokazali su u radu objavljenom u Physics Letters B da se Singularnost Big Banga može rešiti njihovim novim modelom u kojem univerzum nema početak i nema kraja.
Ponovno preispitivanje starih ideja
Fizičari naglašavaju da se njihovi kvantni korektivni članovi ne primenjuju ad hoc u pokušaju da se konkretno eliminiše singularnost Big Banga. Njihov rad zasniva se na idejama teoretskog fizičara Dejvida Bohma, koji je takođe poznat po doprinosu filozofiji fizike. Počevši od pedesetih godina prošlog veka, Bohm je istraživao zamjenu klasičnih geodezija (najkraća putanja između dvije tačke na zakrivljenoj površi) sa kvantnim trajektorijama.
U svom članku, Ali i Das su primenili ove Bohmovske trajektorije u jednačinu koja je razvijena 50-ih godina prošlog veka od strane fizičara Amala Kumara Raychaudhurija na Univerzitetu Predsjedništva u Kolkati, Indija. Raychaudhuri je bio i Dasov učitelj kada je bio student studija ove institucije devedesetih godina prošlog vijeka.
Koristeći kvantno korigovane jednačine Raychaudhuri, Ali i Das dobijaju kvantno korigovane jednačine Friedmana, koje opisuju širenje i evoluciju univerzuma (uključujući i veliki udar) u kontekstu opšte relativnosti. Iako to nije prava teorija kvantne gravitacije, model sadrži elemente iz kvantne teorije i opšte relativnosti. Ali i Das takođe očekuju da će se njihovi rezultati zadržati čak i kada se formuliše potpuna teorija kvantne gravitacije.
Nema singularnosti niti tamne materije
Pored toga što ne predviđa singularnost Velikog praska, novi model ne predviđa ni singularnost “velikog sažimanja”. U opštoj relativnosti, jedna moguća sudbina svemira je da počinje da se smanjuje sve dok se ne sruši u sebe u velikom sažimanju i ponovo postane beskrajno gusta tačka.
Ali i Das objašnjavaju u svom članku da njihov model izbjegava singularnosti zbog ključne razlike između klasične geodezije i bohemijskih putanja. Klasične geodezije konačno prelaze jedne druge, a tačke na kojima one konvergiraju su singularnosti. Nasuprot tome, trajektorije Bohma nikada ne pređu jedne druge, tako da se singularnosti ne pojavljuju u jednačinama.
U kosmološkom smislu, naučnici objašnjavaju da se kvantne korekcije mogu smatrati kao kosmološki konstantni član (bez potrebe za tamnom energijom) i termički član. Ovi izrazi čuvaju svemir u konačnoj veličini, i stoga mu daju beskrajno doba. Izrazi takođe prave predviđanja koja se blisko slažu sa trenutnim zapažanjima kosmološke konstante i gustine univerzuma.
Nova gravitaciona čestica
U fizičkom smislu, model opisuje svemir kao ispunjen kvantnim fluidom. Naučnici predlažu da ova tečnost može biti sastavljena od gravitona-hipotetičkih bezmasnih čestica koje prenose silu gravitacije. Ako postoje, smatra se da gravitoni igraju ključnu ulogu u teoriji kvantne gravitacije.
U srodnom članku, Das i drugi saradnik Rajat Bhaduri sa Univerziteta McMaster, Kanada, dodatno su dali značaj ovom modelu. Oni pokazuju da gravitoni mogu da formiraju Bose-Ajnštajnov kondenzat (nazvan po Einsteinu i drugom indijskom fizičaru, Satyendranath Bose) na temperaturama koje su bile prisutne u svemiru u svim vremenima.
Motivirani potencijalom modela da reši singularnost Velikog praska i računanje tamne materije i tamne energije, fizičari planiraju da u budućnosti bolje analiziraju ovaj model. Njihov budući rad uključuje ponovnu studiju uzimajući u obzir male nehomogene i anizotropne perturbacije, ali ne očekuju da će male perturbacije značajno uticati na rezultate.
“Zadovoljstvo je napomenuti da takve direktne korekcije mogu potencijalno riješiti toliko pitanja istovremeno”, rekao je Das.
Izvor: https://phys.org/news/2015-02-big-quantum-equation-universe.html
