Neverovatna tvrdnja naučnika: Crvotočine skriveno menjaju našu realnost?

Foto: Phil Morley / Panthermedia / Profimedia

Naučnici u Grčkoj su predstavili matematički okvir kako bi pomogli u objašnjenju do sada nerazjašnjenog problema u našem razumevanju kako gravitacija funkcioniše na nivou celog univerzuma. Prenosimo tekst objavljen u Popular Mechanics.

Konkretno, kosmolozi još uvek ne mogu da objasne kako je došlo do ubrzanog širenja univerzuma u "skoroj kosmološkoj prošlosti" - što je veoma relativan termin - jer svi pokušaji kvantifikacije te promene do sada dovode do sukoba sa postojećim matematičkim modelima. Grčki naučnici predlažu nešto posebno zanimljivo: mikroskopske crvotočine, čija priroda i gustina mogu objasniti delove koji nedostaju. Ove prostorno-vremenske strukture, poput mikroskopskih klikera, zahtevaju samo malo fino podešavanje teorija koje su već u opticaju.

Preporučujemo

U novom radu, koji je objavljen u časopisu "Physical Review D" Američkog fizičkog društva, autori objašnjavaju da je "pozitivna kosmološka konstanta" koja bi trebalo da kvantifikuje naš univerzum u ekspanziji, zapravo stvorila matematičke probleme: "[Q]uantna teorijska analiza predviđa vrednost do 120 redova veličine veću od one koja je posmatrana."

Ako želimo da uravnotežimo dve mogućnosti, objašnjavaju naučnici, moramo dodati bar još jedan novi komplikovani faktor. Dva glavna predloga za to su, prvo, promenljiva kosmološka konstanta objašnjena idejom tamne energije; ili drugo, produbljivanje naše teorije o tome kako gravitacija funkcioniše na kosmičkoj skali, od glatke pozadine do složenije, "fjordske" kompleksnosti.

Ovaj rad predlaže kombinaciju obe opcije: Šta ako je rešenje verodostojnija struktura pozadinske gravitacije prekrivena instantonima i crvotočinama, a njihova složenija struktura prirodno objašnjava određeni iznos tamne energije?

Definišimo neke pojmove. Kada kosmolozi pokušavaju da modeliraju univerzum, koriste metode poput topologije i teorije mnogostrukosti. Ugrađuju onoliko varijabli ili ideja koliko ih u tom trenutku imaju, ostavljajući praznine gde nešto još nije poznato. I, kao na časovima matematike u srednjoj školi, cilj je uvek da se sve strane jednačine u matematičkom modelu izjednače.

Fizika različitih skala jednostavno još uvek nije lako usklađena. Konkretna opažanja Alberta Ajnštajna i njegovih prethodnika su se pretvorila u prelepe teorije koje objašnjavaju vidljivi svet i delove svemira; kvantna mehanika iskrivljuje te delove dok više ne mogu da se uklope u završenu slagalicu. Razmatranje prostor-vremena kao mnogostrukosti, ili površine koja je vođena međusobno povezanim matematičkim strukturama na velikoj skali, omogućava fizičarima da traže pravo novo mesto za određeni deo slagalice.

Jedan način na koji se prostor-vreme ponaša nepredvidivo naziva se "kvantna pena". Na izuzetno malom nivou, naučnici veruju da se čak i kvantni fenomeni raspadaju i stvaraju male mehuriće u kojima principi više ne važe. Ovo je je neka vrsta "disruptivne kvantne mehanike" same kvantne mehanike. A u ovoj "peni" crvotočine bi mogle postojati na način koji povezuje kosmičke ideje bez narušavanja većih pravila.

Termin "crvotočina" može biti čak i varljiv, jer one mogu biti tuneli, ali mogu biti i jednostavno rupe koje prolaze kroz više dimenzije koje se nalaze "iza scene". Teorija mnogostrukosti omogućava naučnicima da dodaju ove dimenzije i bar pokušaju da ih racionalizuju, nešto što je teško učiniti koristeći trodimenzionalni ljudski um.

Kada prihvatimo mogućnost da u kvantnoj peni postoje crvotočine, objašnjavaju naučnici u radu, niz drugih relevantnih matematičkih operacija i transformacija nadovezuju se na tu osnovu. Rešenje, "efektivna kosmološka konstanta", pojavljuje se kada primenimo Gaus-Bonetovu teoremu: "Varijacija Gaus-Bonetovog izraza na mnogostrukosti koja ima topološke promene zbog formiranja crvotočina nije nula."

U astrofizici, to je kao da su "bacili mikrofon".

Što se tiče toga gde se u ovo uključuje tamna energija, ona je i dalje deo našeg radnog modela univerzuma, sa ili bez crvotočina. U ovom slučaju, crvotočine bi direktno objašnjavale bar deo te tamne energije: "Ne očekuje se da gustina crvotočina u dinamičkom prostor-vremenu bude konstantna, stoga dobijena efektivna kosmološka konstanta takođe dobija dinamičku prirodu, tj. odgovara efektivnom sektoru tamne energije."

Drugim rečima, kretanje mikroskopskih crvotočina stvara promenljivu konstantu. A da bi se objasnila posmatrana kosmološka konstanta, sve što nam treba je "1016 mikroskopskih crvotočina," ili 10 kvadriliona, "po kubnom metru u sekundi." To je, zaključuju naučnici, sasvim moguće, prema procenama.

(Telegraf Nauka/Popular Mechanics)