źródło: Copernicus
Rewolucje w fizyce rozpoczynają się, gdy nie da się pogodzić obowiązujących teorii z obserwacjami. Czy kosmologia obserwacyjna burzy właśnie stary obraz świata?
Dwa lata po odkryciu swojej teorii grawitacji Einstein wprowadził do równań dodatkowy parametr – zwany stałą kosmologiczną – związany z tempem ekspansji wszechświata. Była to słuszna decyzja, chociaż Einstein kierował się, jak wiemy dzisiaj, błędnymi przesłankami. Filozoficznie bardziej odpowiadał mu statyczny wszechświat – wprowadził więc stałą kosmologiczną o takiej wartości, która wykluczała ekspansję wszechświata. Obserwacje astronomów potwierdziły jednak, że wszechświat się rozszerza, i to coraz szybciej. Stała kosmologiczna w równaniach musi to odzwierciedlać.
Kosmologowie potrafią dziś wyznaczyć wartość stałej kosmologicznej z obserwacji. Jednak interpretacja fizyczna tej stałej nie jest znana do dzisiaj – nie wiemy, co właściwie sprawia, że wszechświat się rozszerza coraz szybciej, czyli galaktyki oddalają się od siebie coraz szybciej. Problem z interpretacją wynika głównie stąd, że stałej nie można zmierzyć w laboratorium – jej efekty mogą być widoczne tylko w bardzo dużych skalach.
Mamy jednak pewne hipotezy. Najbardziej popularna zakłada, że stała ta związana jest z tzw. energią próżni. W kwantowej teorii pola próżnia nigdy nie jest całkowicie pusta, co prowadzi do wniosku, że obszar, w którym w potocznym sensie nic nie ma, zawiera energię, a ta energia, zgodnie z ideą teorii Einsteina, zakrzywia czasoprzestrzeń. Taka kwantowa interpretacja bardzo dobrze pasuje do tego, jak stała kosmologiczna wpływa na ekspansję wszechświata: ilość rozpychającej galaktyki energii rośnie wraz z ekspandującą, pustą przestrzenią – dlatego ucieczka galaktyk może przyspieszać.
Niestety próby wyliczenia wartości stałej kosmologicznej jako energii próżni prowadzą do istnej katastrofy. Otrzymujemy nonsensowne wyniki, które nie zgadzają się z obserwacjami astronomów.
Jak tę niezgodność rozwiązać? Kosmolodzy zaproponowali, że efekty rozszerzania się wszechświata wyjaśniać może hipotetyczna ciemna energia. Ale czym ona jest – i czy na pewno mamy dobre powody, by sądzić, że rzeczywiście istnieje?
Między innymi na te pytania w swoim wykładzie odpowiada Sebastian Szybka, prof. Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Jagiellońskiego. Zagadnieniem tym zajmiemy się także podczas tegorocznego Copernicus Festival: Tajemnica.
Scenariusz i prezentacja: Sebastian Szybka
Nagranie i montaż: Hanna Kilińska, Haven.Film
Program Copernicus Festival dostępny na www.copernicusfestival.com
Projekt “To skomplikowane!” został dofinansowany przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego w ramach programu Społeczna Odpowiedzialność Nauki.
Wesprzyj kanał Copernicus:
https://www.youtube.com/channel/UCCehmsLClWwxA_SDLtff6xA/join
https://patronite.pl/copernicus
Na kanale Copernicus popularyzujemy naukę. Wyjaśniamy obowiązujące teorie, czytamy nowe publikacje, przedstawiamy historyczny kontekst odkryć naukowych. Kanał związany jest z Centrum Kopernika Badań Interdyscyplinarnych Uniwersytetu Jagiellońskiego. Centrum powstało w 2008 r. z inicjatywy Michała Hellera, laureata Nagrody Templetona; od 2014 r. współorganizuje Copernicus Festival. Jeśli doceniasz sposób, w jaki popularyzujemy naukę, możesz nas wesprzeć. Dobrowolne darowizny można wpłacać na konto Fundacji Centrum Kopernika: 92 1090 2053 0000 0001 2289 4260 z dopiskiem "na działalność statutową fundacji". https://www.copernicuscenter.edu.pl/fundacja
https://www.copernicuscenter.edu.pl/fundacja
Links
