Около нас постоянно се пораждат невидими червееви дупки: физици предложиха нова концепция за тъмната енергия
Вселената се уголемява. Нещо повече, тя се уголемява с все по-бързи темпове. За да обяснят този развой, физиците вкараха понятието „ тъмна сила “ – незнайна мощ, която раздалечава галактиките една от друга и кара пространството да се раздува все по-бързо.
Най-простото пояснение на тъмната сила е по този начин наречената космологична константа. По създание това е силата, присъща на самия вакуум – празното пространство. Идеята звучи добре, само че с нея има проблем. Когато теоретиците се пробват да изчислят цената на тази константа въз основа на законите на квантовата механика, те получават число, което е 120 порядъка (т.е. 10¹²⁰ пъти по-голямо) от това, което следят астрономите.
Това разминаване се назовава „ най-лошото предугаждане в историята на физиката “. И това кара учените да търсят други, по-радикални хрумвания.
Ново проучване на екип от физици предлага да се обмисли една такава концепция. Какво ще стане, в случай че тъмната сила не е фундаментално свойство на вакуума, а непряк резултат от непрекъснатите промени в самата тъкан на пространство-времето на микроскопично равнище? Например, резултат от появяването и изгубването на безчет квантови червееви дупки?
Какво съставлява квантовата пяна?
В мащабите, с които сме привикнали, пространство-времето се показва като безпрепятствено и непрестанно. Но теорията планува, че в случай че увеличим мащаба до крайния планковски мащаб, картината ще се промени фрапантно. Там пространството престава да бъде статично. То се трансформира в квантова пяна – бълбукащ, безреден океан от сила, в който виртуалните частици непрекъснато се пораждат и умират, а самата геометрия на пространство-времето се колебае.
В тази пяна могат непринудено да се появят микроскопични структури, в това число дребни, краткотрайни червееви дупки – хипотетични тунели, свързващи разнообразни точки от пространството. Тяхната поява не е просто местна пертурбация, а съществена смяна в топологията на Вселената.
Топологията е раздел от геометрията, който учи свойствата на фигурите, които не се трансформират при тяхната непрекъсната дисторция. Например от топологична позиция чашата за кафе и поничката са едно и също нещо: обект с една дупка. Не можете да превърнете сфера (без дупки) в поничка (с една дупка), без да я счупите. Създаването на червеева дупка е тъкмо такова скъсване. Това е акт на смяна на главната съгласуваност на пространството.
Ето по какъв начин наподобява смяната на главната съгласуваност на пространството, да вземем за пример при пораждането на червеева дупка. Топологичната ѝ характерност се трансформира от χ₁ на χ₂ Как работи това?
Именно тази смяна в топологията е същността на новата концепция. В общоприетата Обща доктрина на относителността на Айнщайн появяването на такива микрочервейни дупки съвсем не оказва въздействие върху космологията като цяло. Техният резултат се осреднява и става неосезаем в огромни мащаби.
Но създателите на проучването прибавят спомагателен съставен елемент към гравитационните уравнения, прочут като член на Гаус-Боне. Този математически обект разказва световната кривина на пространството. В четириизмерното пространство-време (три пространствени измерения плюс време) той се държи като топологичен инвариант. Това значи, че до момента в който топологията на пространството не се трансформира, тя остава непрекъсната и не въздейства на локалната физика – т.е. на метода, по който се движат планетите или се популяризира светлината. Тя просто е там, като един тип фонова характерност.
Но какво се случва, в случай че топологията се промени? Например, в случай че в квантовата пяна се породи червеева дупка?
Тук се случва най-интересното нещо. Процедурата, която при нормалните условия няма резултат, внезапно генерира нов член в гравитационните уравнения, когато топологията се промени. От математическа позиция той наподобява и се държи тъкмо като космологичната константа.
Ключовият аспект е, че тъмната сила в този модел не е константа, пришита към вакуума. Тя поражда като директно разследване от динамичен развой: непрекъснатата смяна в топологията на пространство-времето на квантово равнище.
От какъв брой червейни дупки се нуждае нашата Вселена?
Всяка доктрина би трябвало да издържи теста на числата. Колко мощен ще бъде този нов резултат? Големината на тази „ ефикасна тъмна сила “ зависи от два параметъра: интензивността на връзката (константа, идваща от теорията на струните) и, най-важното, плътността на зараждащите червееви дупки.
С други думи, колкото по-активна е квантовата пяна и колкото по-често в нея се появяват микрочервейни дупки, толкоз по-силен е резултатът на подтикване на Вселената.
Авторите са създали калкулации. За да може получената от тях космологична константа да съответствува с следената стойност, плътността на червейните дупки би трябвало да е към 10¹⁶ (десет квадрилиона) броя на пространствен метър в секунда. Това звучи като голямо число, само че по стандартите на съществуващите модели на квантовата пяна това е рационална оценка. И сигурно наподобява доста по-реалистична от разминаването от 120 порядъка в общоприетия модел.
Така физикът Джон Уилър си показва „ квантовата пяна “: в извънредно дребни, Планкови мащаби, пространството престава да бъде безпрепятствено и се трансформира в безреден, трогателен се океан от сила Новата вероятност
Тази публикация не дава финален отговор на въпроса за природата на тъмната сила. Тя е научен модел, който занапред би трябвало да бъде тестван и вграден в една по-широка картина на света.
Той обаче заменя една неразбираема, статична константа с динамичен, физически развой. Тъмната сила престава да бъде нещо външно и се трансформира в свойство на самата жива и изменяща се тъкан на действителността.
Нещо повече, в случай че приемем, че плътността на червеевите дупки не е била непрекъсната в историята на Вселената, това значи, че силата на тъмната сила може да се трансформира. А това, от своя страна, може да помогне да се обяснят някои други космологични загадки.
