Podíl:
Top 10 teorií o temné energii
Lidstvo shromáždilo obrovské množství informací o našem vesmíru a jak to funguje. Jsme hrdí na to, že jsme nejvíce inteligentní druh na Zemi a zatím nejsilnější druh v celém vesmíru.
Nicméně informace, které máme o struktuře našeho vesmíru, jsou odvozeny z pouhých 4 procent, které můžeme pozorovat, měřit a analyzovat - pravidelné, obyčejné hmoty. Zbývajících 96 procent je "tmavé" věci. Je to tmavé, protože o tom nic nevíme (a protože fyzici mají tendenci k nedostatku kreativity v jmenovacím oddělení).
Z toho 96%, zhruba 68% je temná energie. To z něj činí největší součást vesmíru a právě teď je nejhrozivější. Tisíce vědců po celém světě pracují na rozluštění této záhadné energie, která vede k tomu, jak náš vesmír vytváří velké struktury.
Bez temné energie by náš vesmír nakonec skončil ve "velkém kruhu" - osudu, v němž dominoval gravitace, kde se vesmír rychle rozpadá. Takže i když nevíme, jaká temná energie je, měli bychom být vděční, že je to tam.
Zde jsou top 10 teorií o tom, jaká temná energie by mohla být a co nám každý scénář může vyprávět o osudu našeho vesmíru.
Doporučený obrázek: národní geografie10 Je to vlastnictví prostoru
Tato teorie je odvozena z Einsteinovy teorie gravitace, konkrétně ze skutečnosti, že "prázdný prostor" může mít svou vlastní energii - nazvanou "kosmologickou konstantou." Einstein také věřil, že prostor může vzniknout z ničeho a jak je vytvořeno více prostoru , v důsledku toho může dojít k větší energii.
To by vysvětlovalo rychlou expanzi vesmíru, který pozorujeme. Tento druh vesmíru by se navždy rozšířil navždy, dokud každý objekt ve vesmíru nebyl tak daleko od všech ostatních objektů, že všechno by skončilo v chladné tmě.
9 Teorie všeho
Mnoho astronomů se domnívá, že hledání temné energie je marné. Místo toho přednášejí, že nalezení nepolapitelné "teorie všeho" (nikoliv film Stephen Hawking) by přirozeně řešilo problém temné energie.
Tato teorie by měla být schopna vysvětlit chování všech objektů ve vesmíru - od velkých až po neuvěřitelně malé. Prozatím naše teorie o tom, jak funguje vesmír, jsou rozděleny do velkých teorií (jako teorie gravitace) a teorií malého rozsahu (jako kvantová mechanika).
Přestože řešení problému temné energie je logicky zdravé, nalezení této teorie se ukázalo jako nemožné ani pro nejjasnější mysl ve fyzice. Normální fyzikální zákony se zdají "rozpadat", když dosáhne kvantové úrovně. Ale bohužel, hledání pokračuje.
8 Vytváří novou základní sílu
Základní síly, o kterých víme (gravitace, elektromagnetismus, slabá síla a silná síla), působí v různých rozmezích. Některé ovlivňují pouze atomové objekty, zatímco jiné způsobují pohyby planet a podněcují tvorbu galaxií.
Tato teorie temné energie říká, že existuje základní síla, kterou jsme ještě nenalezli, že působí na obrovské stupnice a lze ji pozorovat pouze tehdy, když vesmír dosáhne určité velikosti. Bude to fungovat, aby se postavilo proti gravitaci, a tudíž vytáhl předměty ve vesmíru od sebe navzájem.
Vědci tvrdí, že protože tato síla působí v tak velkém měřítku, ještě jsme se s ní v našem každodenním životě nesetkali a měření na Zemi nemohou být touto silou ovlivněna. Nikdo skutečně neví, jestli by tato síla byla dočasná nebo trvalá. Ale v závislosti na tom by se vesmír buď navždy rozvíjel, zchladil se, nebo se zvětšil a pravidelně kontraktoval po zbytek času.
7 Einsteinova teorie gravitace je nesprávná
Pokuste se říct jednomu z nejchytřejších fyziků, kteří kdy žili, že jeho (pravděpodobně) nejslavnější teorie je špatná ... yikes. Einsteinova teorie relativity uvádí, že každé tělo ve vesmíru je přitahováno ke každému jinému tělu, přičemž síla této přitažlivosti závisí pouze na hmotách objektů a vzdálenosti mezi nimi.
Někteří fyzici však tvrdí, že tato teorie může být nesprávná a vyvíjejí nové teorie gravitace, které vysvětlují temnou energii. V těchto teoriích zvrátit účinky gravitace na velkých měřítkách, aby se objekty vzájemně odpuzovaly.
Ačkoli tyto teorie nemají hodně experimentální podpory (protože Einsteinův model gravitace nám prozatím fungoval velmi dobře), vysvětlovali by, proč se vesmír rozšiřuje. S těmito novými gravitačními modely by náš vesmír po zrychlené expanzi opět dosáhl stavu studené temnoty.
6 Dilatace času
Pokud jste někdy viděli film Mezihvězdný, pravděpodobně jste slyšeli o rozšiřování času. Je to fenomén, který nastává, když objekty pohybující se v blízkosti rychlosti světla zaznamenávají zpomalení času.
To je stejný nápad prezentovaný v paradoxu dvojčat, kde jeden dvojčák nastoupí kosmickou loď, která se pohybuje blízko rychlosti světla, zatímco jeho bratr zůstává na Zemi. Když se znovu setkají po letech odloučení, dvojčata na Zemi je výrazně starší než jeho astronautův bratr.
Nedávný dokument Edwarda Kipreosa, profesora na univerzitě v Georgii, tvrdí, že pouze pohyblivý objekt sám o sobě prochází časovou dilatací. (Obvykle se člověk, který pozoruje rychle se pohybující objekt, také setká s účinky.)
To by znamenalo, že čas v minulosti byl v minulosti rychlejší. To eliminuje potřebu mít odpudivou sílu nebo látku, protože zdánlivá expanze vesmíru by byla pouhým nesprávným výpočtem vzdáleností, které byly ovlivněny časovou dilatací.
Pokud by tato teorie byla pravdivá, nebylo by to pouze v rozporu s jinou z Einsteinových slavných teorií (jeho teorie zvláštní relativity), ale také by znamenalo, že náš vesmír se bude nadále rozšiřovat kvůli účinkům Hubbleovy konstanty.
5 Exotická nová částic
Myšlenka částic a polí je už po staletí. Víme, že elektron vytváří elektrické pole a v poslední době je gravitační pole spojeno s "částicemi síly" gravitonu. "Parciální fyzici a teoretici jsou spokojeni s myšlenkou, že energie určitého pole musí být přenášena jeho částice síly namísto samotného pole.
Tento koncept lze přeložit do temné energie, přičemž temná hmota (další 27 procent vesmíru) je její částice síly. Tento nápad se zdá být hodnověrný, zejména proto, že některé částice síly jsou nepozorovatelné, jako graviton. Existuje však jen málo důkazů, které tuto teorii podporují, protože jsme nenalezli způsob, jak měřit žádné vlastnosti spojené s temnou energií nebo temnou hmotou.
4 f (R) teorie
f (R) teorie jsou modely aktuálního zakřivení vesmíru (s zakřivením označeným jako R). V roce 2007 výzkumníci z Chicagské univerzity ukázali, že se specifickou hodnotou R je vytvořen model vesmíru, ve kterém není temná energie potřebná k vysvětlení expanze vesmíru.
Tento typ vesmíru se konfrontuje způsobem, který minimalizuje jeho celkové zakřivení při vytváření extra gravitační síly, která může buď přitahovat nebo odpuzovat předměty v závislosti na souboru podmínek.
Teoretici univerzity v Chicagu se shodují na tom, že k tomu, aby tato teorie mohla držet, musí extra síla zmizet tam, kde gravitace je poměrně silná (například na měřítku planet a galaxií) a objevuje se pouze na největším měřítku. Tým astronomů na Pekinské univerzitě začal provádět měření clusterů, aby zjistili, zda tato teorie f (R) může být správným popisem našeho vesmíru.
3 Multiverse a antropický princip
Jednou z největších neúspěchů moderní fyziky je předpověď skutečné hodnoty temné energie. Kvantová teorie předpovídá velmi malé množství, ale fyzikové počítali číslo více než desetkrát větší! (Tato naměřená hodnota temné energie je kosmologická konstanta - stejná hodnota z bodu 10 tohoto seznamu.)
Zde přichází antropický princip - myšlenka, že základní konstanty fyziky a chemie (jako je rychlost světla, gravitační konstanta apod.) Jsou "správné" pro podporu života v našem konkrétním vesmíru, ale mohou mít různé hodnoty v jiných vesmírech. V nekonečné soustavě paralelních vesmírů se nezdá být nepravděpodobné, že náš vesmír se stane právě tím, který má správnou hodnotu temné energie, aby umožnil vznik života.
2 Virtuální částice
Kvantová mechanika je divná. Umožňuje, aby se věci objevovaly a vynořovaly, rozbíjely všechny koncepty, které se učíme ve fyzice středních škol. ("Materiál nemůže být vytvořen nebo zničen," mumlili jsme.)
Tato teorie používá myšlenku virtuálních částic - malých kousků hmoty, které se objevují jen pro malé případy a pak zmizí. Tento konstantní vzhled a zmizení částic uvolňuje energii, protože se hmotu přemění na energii, když tyto částice zmizí.
Fyzici věří, že prostor samotný může dosáhnout dostatečné souvislé energie, aby vytvořil "negativní tlak", který způsobuje expanzi vesmíru. Je-li tato teorie pravdivá, energetický prostor získaný z těchto virtuálních částic by mohl být tajemnou temnou energií a náš vesmír by se i nadále rozšiřoval tak dlouho, dokud se tento proces objeví.
1 Quintessence
Počet teorií v tomto seznamu ukazuje, jak daleko jsme z porozumění dvou třetin našeho vesmíru. Zatím každá teorie má obrovské důsledky pro osud vesmíru nebo chudého Einsteina.
Dešifrování temné energie může otevřít dveře zcela novému oboru fyziky nebo radikálně změnit existující. To je důvod, proč tolik fyziků a astronomů dnes pochybuje o této velké, tajemné "temné věci", která řídí vývoj našeho vesmíru.
Tato poslední teorie temné energie je zdaleka nejodvážnější. Vesmír ovládaný "kvintesencí" je jeden plný "energetické tekutiny". Jiní fyzici rádi nazývají tuto energii "fantomovou energií".
Myšlenkou je, že kvintesence se mění s časem a místem a že její energetická hustota se v průběhu času zvyšuje. Tento vesmír by se setkal s násilným osudem, který fyzici nazývají "Big Rip" (opět s velmi doslovným pojmenováním), ve kterém by vesmír doslova explodoval, protože atomy nemohou držet krok s tím, jak rychle jsou odtrženy a roztaženy.
Všechno, co je uvnitř a venku, by bylo zničeno. Vesmír by vyšel s třeskem.