Energia întunecată şi gravitaţia
Cosmologii cred că expansiunea universului este reglată atât de forţa gravitaţională, cât şi de misterioasa energie întunecată, care acţionează în sens contrar celei gravitaţionale. În imaginea de mai sus (credit: NASA) energia întunecată este reprezentată de grila mov de deasupra, iar gravitaţia de grila verde de jos. Gravitaţia este generată de toată materia din univers, dar efectele sale sunt localizate, dat fiind faptul că scade rapid odată cu distanţa.
Sunt nenumărate concepţii greşite despre univers. Uneori ce credem că ştim este doar o ipoteză, imposibil de demonstrat. Ştiinţa are limitele sale evidente, chiar dacă ultimii 200 de ani au reprezentat o adevărată revoluţie, cu descoperiri incredibile. Iată o listă de afirmaţii scurte, dar esenţiale, despre universul nostru.
Lista a fost creată de fizicianul Sean Carrol, unul dintre cei mai înfocaţi popularizatori ai teoriei câmpurilor cuantice.
1. Modelul Big Bang ne spune pur și simplu că universul nostru s-a extins și răcit, pornind de la o stare fierbinte şi densă. Avem dovezi copleșitoare că este adevărat.
2. Big Bangul nu reprezintă un punct în spațiu, ci un moment în timp: o singularitate, definită de o densitate şi curbură infinite. Este complet ipotetic și, probabil, nu complet adevărat (este o predicție clasică, ignorând mecanica cuantică).
3. Oamenii folosesc uneori „Big Bang" ca o variantă scurtă pentru „starea fierbinte și densă de acum aproximativ 14 miliarde de ani". Eu fac asta tot timpul. E în regulă, atâta timp cât este clar la ce te referi.
4. E posibil ca Big Bangul să fi reprezentat începutul universului. Sau poate că nu a fost; poate că a existat spațiu și timp înainte de Big Bang. Nu știm cu certitudine.
5. Chiar dacă Big Bangul reprezintă începutul, universul nu a „început să existe". Nu poți să „apari" înainte de a exista timpul. Este mai bine să spunem pur și simplu că „Big Bangul reprezintă începutul timpului" (dacă o fi aşa, ceea ce nu știm sigur).
6. Teorema Borde-Guth-Vilenkin spune că, luând în calcul o serie de ipoteze, spațiu-timpul a fost o singularitate în trecut. Dar se referă doar la spațiu-timpul clasic, deci nu spune nimic definitiv despre lumea reală.
7. Universul nu s-a născut „deoarece vidul cuantic este instabil". Nu este clar dacă întrebarea „De ce s-a născut?" are un răspuns, dar „instabilitatea" nu este răspunsul.
8. Dacă universul a avut un moment iniţial, aceasta nu încalcă legea conservării energiei. Când iei în calcul gravitaţia, energia totală a oricărui univers închis este exact zero.
9. Energia „materiei" non-gravitaționale (particule, câmpuri etc.) nu se conservă pe măsură ce universul se extinde. Puteți încerca să stabiliţi echilibrul prin includerea gravitației, dar nu este simplu.
10. Universul nu se extinde în „ceva", din câte știm. Relativitatea generală descrie geometria intrinsecă a spațiu-timpului, care poate deveni mai mare fără a avea nimic în exterior.
11. Inflația, ideea că universul a suferit o expansiune super-accelerată la începuturi, poate fi corectă sau nu; nu știm. Aş spune că e vorba de 50%, un procent mai mic decât cel avansat de mulți cosmologi, dar mai mare decât al altora.
12. Universul timpuriu era caracterizat de o entropie scăzută. Arăta ca un gaz fierbinte, dar asta e doar o entropie înaltă, dacă ignorăm gravitaţia. Un Big Bang cu entropie mare ar fi fost extrem de neregulat, nu neted.
13. Lumea întunecată există. Diferenţele de pe harta radiaţiei fundamentale de fond indică, dincolo de orice îndoială rezonabilă, existența unei influenţe gravitaționale într-o altă direcție decât cea în care se află materia obișnuită.
14. Încă nu am detectat direct materia întunecată, dar majoritatea eforturilor noastre s-au concentrat pe WIMP (particule masive care interacţionează slab). Există mulți alți candidați, dar nu avem încă tehnologia pentru a efectua măsurători.
15. Poate că energia întunecată nu există; este de conceput că accelerația universului este cauzată în schimb de o gravitaţie modificată. Dar ideea energiei întunecate este mai simplă și se potriveşte mai bine cu datele existente.
16. Energia întunecată nu reprezintă o nouă forţă; este o nouă substanță. Forța care determină universul să accelereze este gravitaţia.
17. Avem o idee destul de clară și probabil corectă despre ce ar putea fi energia întunecată: energia vidului, constanta cosmologică. O energie inerentă spațiului însuși. Dar nu suntem siguri.
18. Nu știm de ce energia vidului este mult mai mică decât cele mai puţin ambiţioase estimări. E un adevărat mister.
19. Nici materia întunecată, nici energia întunecată nu sunt ceva de genul eterului, idee a secolului al XIX-lea.
