Флуктуации пространства и времени: предложено новое объяснение темной энергии

29 Мая 2017 в 10:30, Илья Хель 12 033 просмотра 31

В новом исследовании ученые Университета Британской Колумбии предположили, что Вселенная расширяется из-за флуктуаций пространства и времени. На текущий момент вокруг загадочной темной энергии сгрудилось много перепутанных теорий. Новое исследование может привести к лучшему пониманию темной энергии. С конца 1920-х годов астрономы знали о том, что Вселенная находится в состоянии расширения. Первоначально предсказанная общей теорией относительности Эйнштейна, эта парадигма привела к самой широкой принятой космологической модели — теории Большого Взрыва. Однако в 90-х годах ситуация стала несколько запутанной, поскольку новейшие наблюдения показали, что Вселенная расширяется с постоянно нарастающей скоростью.

Все это привело к появлению теории темной энергии, невидимой загадочной силы, которая подталкивает расширение космоса. Подобно темной материи, которой объясняют «недостающую массу», темная энергия стала святым Граалем ученых, которые пытались объяснить ее, найти или хотя бы создать адекватный теоретический фреймворк для нее. Новое исследование Университета Британской Колумбии говорит о том, что расширение Вселенной может быть связано с флуктуациями в пространстве и времени.

Это исследование, недавно опубликованное в журнале Physical Review D, было проведено под руководством Цинди Вонгом, аспирантом кафедры физики и астрономии в UBC. Под руководством профессора Уильяма Унру (того самого, который предложил эффект Унру) и при помощи Чжэнь Чжу (другого аспиранта UBC), они бросили на темную энергию новый взгляд.

Команда начала с рассмотрения несоответствий, возникающих из двух основных теорий, которые вместе объясняют все явления природы во Вселенной. Эти теории — не что иное, как общая теория относительности и квантовая механика — объясняют, как Вселенная ведет себя на самых больших масштабах (звезды, галактики, кластеры) и наименьших (субатомные частицы).

К сожалению, две этих теории несовместимы, когда дело доходит до небольшого вопросика, известного как гравитация. Ученые до сих пор пытаются объяснить ее с точки зрения квантовой механики. Существование темной энергии и расширение Вселенной — еще одна точка разногласий. Во-первых, кандидатские теории вроде энергии вакуума, которые являют собой самые популярные объяснения темной энергии, имеют серьезные несоответствия.

Согласно квантовой механике, энергия вакуума должна иметь невероятно большую плотность энергии. Но если это так, то из общей теории относительности вытекает, что эта энергия должна иметь невероятно сильный гравитационный эффект, которого было бы достаточно, чтобы Вселенная взорвалась в размерах.

«Проблема в том, — считает профессор Унру, — что любой наивный расчет энергии вакуума выдает огромные значения. Если предположить, что есть какое-нибудь ограничение, чтобы плотность энергии не превышала намного планковскую плотность энергии (около 1095 Дж/м3), тогда можно определить постоянную Хаббла — временной промежуток, на котором Вселенная примерно удваивается в размерах — как 10-44 секунды. Получается, типичный подход состоит в том, чтобы предположить некоторое снижение этой величины, чтобы реальный темп расширения составил 10 миллиардов лет. Но это «некоторое» довольно загадочное, и никто не предложил даже наполовину убедительный механизм».

В то время как другие ученые пытались модифицировать общую теорию относительности и квантовую механику, чтобы разрешить эти несоответствия, Вонг и его коллеги искали другой путь.

«Предыдущие исследование либо пытались модифицировать квантовую механику, чтобы сделать энергию вакуума меньше, либо модифицировать ОТО, чтобы гравитация уравновешивала энергию вакуума. Но квантовая механика и ОТО — это две самых успешных теории, описывающих работу Вселенной. Вместо того чтобы пытаться модифицировать квантовую механику или ОТО, мы считаем, что сперва нужно лучше их понять. Мы серьезно относимся к большой плотности энергии вакуума, предсказанной квантовой механикой, и просто вносим ее в ОТО, не модифицируя ничего».

В рамках своего исследования Вонг и его коллеги произвели новые расчеты энергии вакуума, учитывающие высокую предсказанную плотность энергии. Затем рассмотрели возможность того, что на самых маленьких масштабах — в миллиарды раз меньше электронов — ткань пространства-времени подвержена диким флуктуациям, осциллирующим в каждой точке между расширением и сжатием.

По мере раскачивания назад и вперед, эти колебания приводят к тому, что Вселенная расширяется медленно, но с нарастающей скоростью. После выполнения своих расчетов они отметили, что это объяснение согласуется как с наличием квантовой вакуумной плотности энергии, так и с ОТО. Кроме того, все это согласуется с тем, что ученые наблюдают уже почти век.

«Наши расчеты показали, что Вселенная на самых крошечных масштабах действительно расширяется и сжимается с абсурдно большой скоростью. Но в широких масштабах из-за усреднения мелких масштабов, физики не замечают этой «квантовой пены». Она обладает небольшим остаточным эффектом в создании космологической постоянной (эффекта темной энергии). В некотором роде это похоже на волны в океане, которые движутся так, будто океан идеально гладкий, но на деле мы знаем, что под этой мнимой простотой прячется бешеный танец атомов, составляющих воду, и волны усредняют эти флуктуации, поэтому поверхность гладкая».

В отличие от противоречивых теорий Вселенной, в которой различные силы, управляющие ею, не могут жить в мире и должны отменять одна другую, в картине Вонга и его коллег Вселенная постоянно движется. Эффекты энергии вакуума взаимоисключаются, при этом приводя к расширению и ускорению, которые мы наблюдаем все это время.

Хотя слишком рано говорить что-то определенное, этот образ высокодинамичной Вселенной (даже в мельчайших масштабах) может перевернуть наше понимание пространства-времени. По крайней мере эти теоретические выводы обязательно стимулируют дебаты в научном сообществе, а также эксперименты, которые должны будут предложить прямые доказательства. И это, насколько мы знаем, единственный способ понять Вселенную, шаг за шагом.

Флуктуации пространства и времени: предложено новое объяснение темной энергии

Приложение
Hi-News.ru

Новости высоких технологий в приложении для iOS и Android.

31 комментарий

  1. Vladimir8

    обьясняют взаимодействие но то что все скрыто в квантовой физике понятно уже всем. ОТО мы слишком хорошо знаем а вот КФ только начали понимать если ее вообще возможно понять ;) Итог этой статьи - темная энергия это непроявленная энергия вакуума. Вроде как мощные силы есть но на поверхности все спокойно и никак не проявляется​.

    • Kajus Bonus

      Физики пришли к пониманию эфира, который сами же отвергли и оборжали.

      • iDenis

        Тесла утверждал что эфир есть. (отправлено из приложения Hi-News.ru)

        • Kajus Bonus

          И не только утверждал, но и активно использовал. Но вот почему-то его современникам, которые были бородатыми дельцами от науки, идея эфира не понравилась. Видимо к данному моменту передохли и они, и их приемники, и процесс пошел. Кто бы что не думал, а инквизиция прекрасно работает и в наше время, особенно в области научных открытий.

          • iDenis

            Я в его биографии читал что он, однажды, продемонстрировал на выставке электромобиль(или радиоуправляемый кораблик). Его спросили откуда берется энергия? Тесла ответил что из эфира. Ему не поверили конечно).

      • mohavk2

        Эфир уже не в тренде. Сейчас уже модно верить в бутират. Эффект тот же, использование бутирата приводит к пониманию бутирата. (отправлено из приложения Hi-News.ru)

      • ARDZDF

        Эфир и ТМ это разные вещи. Прочитал вы видкипею _хотя бы_ прежде чем писать бред. Хотя как обычно на этом сайте

        • Kajus Bonus

          Забей в ютубе "Чирцов", посмотри пару лекций, потом в вики забей MOND. Чирцов конечно не про эфир говорит, но связать можно при желании. Ну и ещё одно. Звёзды имеют красное смещение, движутся с ускорением и потому принято считать, что их расталкивает ТМ. А тот факт, что мы находимся на краю галактического диска никто не учитывает? Относительно точки вне галактического диска, другая точка, двигающаяся по спирали внутри него иногда будет воспринимать окружающие объекты, как двигающиеся с ускорением, хотя по факту это её собственное ускорение. Чем ближе к краю галактического диска находится точка, тем выше будет ускорение. И не надо никакой ТМ вообще. Точно так же и свет будет "изгибаться" из-за этого самого ускорения объектов в галактическом диске. Выдумывает всякую хрень, а по простому это называется "жопу по трусам подгонять".

          • Aldo

            Жесть, никогда мне это в голову не приходило. А ведь ты офигенно прав. Где про это всё прочитать? (отправлено из приложения Hi-News.ru)

    • Vladimir8

      Обрезало полкомментария ;) лень переписывать. Если коротко по мне так самое простая и логичная гипотеза. Я думаю потом поймут что вакуум вибрирует вблизи массивных тел совершенно по другому и секрет невидимой темной материи будет решен. Это кстати отлично подтверждает теорию Э. Верлинде которая мне очень нравится. https://hi-news.ru/science/erik-verlinde-dlya-menya-gravitaciya-ne-sushhestvuet.html

    • DimRex

      Нет .. Не так !
      Эта статья Обыкновенное Доказательство .. Видов .научного ..Манипулирования ..Типа как у нас в 90х на Базарах Группы .Кручу -Верчу .
      рассказать по Правде Хочу ! Только За Ваши деньги ..и наши Услуги ..
      нет Там никакой Науки .. потому что Манипуляция .идет .На поле = Софизма ; матрица !=КУРКА -ЯЙКО .
      Оператор по ней Вам ,знаком еще с Времен РСДРП
      Это =От Забора до Обеда !
      Вакуум =-Вакуум .
      КФ. КМ..
      Суть Проста . Матрица =Курка -Яйко ..не может быть системой Отсчета ..потому что Рожденные на Этой Матрице = Дети ..постоянно в Виде научных Уродов ..;От ЗАБОРА до ОБЕДА!
      У Нас .. в Мире науки ..Только Одна физика ..Имеет ..Координаты =Будущее ..
      То есть Садим Семена сегодня =вырастут -Завтра .. В Отличии от Китайских садим Сегодня выросли =Вчера !
      Физика Кравченко .
      Два в Одном ..Без всяких материй =времен и прочих Голливуд симуляторов Образа .
      Физика до Структура и в ней плавает физика Структура =
      Два в одном в Режиме позиционной асимметрии .
      Просто И понятно ..Есть Матрица =Без Лица ..которая Проявляется в Трех Лицах на основе Оператора 4х4-Эндо Иррацио ,\
      Все !. Все понятно ..по Примитиву и Пределам .
      Без Лишних Пируэтов .. в Темных Попугаях и Красных удавах ..

  2. RiotMakeR

    очередная пустая теория ... любая теория, основанная на манипуляции понятием "пространство-время" обречено на ошеломительный провал ... глупый провал

  3. deaddreams

    Интересная идея!

  4. Niko Ar

    Всю реальность можно рассматривать как когерентные флуктуации просранства.

    • Niko Ar

      Опечатка в слове пространство.
      Всю реальность можно рассматривать как когерентные флуктуации пространства.

  5. mislitel

    Есть у меня бредовая идея на эту тему, но только кто будет слушать очередной бред
    .

  6. Baksov

    "что на самых маленьких масштабах — в миллиарды раз меньше электронов"
    Интересно, кто-нибудь может представить такие размеры?
    Тяжело мне читать такие статьи, ещё тяжелее понять такие фантастические теории.

    • deaddreams

      а зачем представлять такие размеры? Чем поможет такое представление в понимании теории? Достаточно владеть математикой. Если у вас есть мат. аппарат позволяющий вычислить площадь поверхности трехмерного объекта и n-мерного, что вам даст, или чего вас лишит, тот факт, что мы не можете себе представить, скажем, 10ти мерный объект?

      • Baksov

        Тут без математики понятно, что такого не может быть. Но вы можете продолжать расчёты.

  7. Kashtan

    . (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

  8. Kashtan

    Есть интересная теория, что темная материя - это не что иное как гравитация от сверх массивных объектов из параллельной вселенной, сами объекты пространство время прорвать не могут, а гравитациям продавливает. От сюда и появляется что массы нет, а гравитациях есть. То есть гравитация Это есть тёмная энергия. (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

  9. toge

    величины 10^95 Дж/м3 и 10^-44 по-моему ненаучны, такие числа к природе не имеют отношения

    • nim_cch

      Всем пох главное ловэ. Ученые должны генерировать новый контент )

      • Baksov

        Вот с вами я полностью соглашусь. Чтобы в массах интерес к науке не ослабевал, а соответственно и финансирование, надо выдумывать всякие новые теории и чем фантастичней, тем лучше.

  10. macss

    "темная материя"... пространство/время.
    Никакого расширения Вселенной нет и никогда не было.
    Смещение двойной линии D - кратное, так как означает количество
    Галактик между наблюдателем и источником света.
    Галактика- объект/шар оболочка которого состоит из v^2, то есть
    пространства/времени. "Темная материя" - согласно квантовой теории
    имеет невероятно большую плотность материи и энергии.
    Единственное место в котором может находится эта материя -
    это в оболочке шара Галактики. Так один кубический сантиметр
    этого вещества весит более 10 тонн.
    Если до ближайшей к Солнцу звезды около 4 световых лет, то
    диаметр Галактики (по построению) составляет приблизительно 6
    световых лет. Теперь посчитайте вес Нашей Галактики.

  11. imamontik

    Вы такие теории тут пишите идеальные раз все так просто - идите в университет и получайте грант на доказательства своих теорий.
    А то "Я умный - А Вы все дураки" (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  12. fyodorilych

    Как какая-то энергия может быть в больших кол-ах в вакууме?? Вакуум - это же пустота, в идеале в нем никаких частиц даже быть не должно, а если и есть - чего они смогут запасти? (отправлено из приложения Hi-News.ru)

Новый комментарий

Для отправки комментария вы должны авторизоваться или зарегистрироваться.