Obsah:
Pokud se ukáže, že nová teorie je pravdivá, vesmír možná nezačal třeskem.
V nové formulaci vesmír nikdy nebyl singularitou nebo nekonečně malým a nekonečně hustým bodem hmoty. Vesmír ve skutečnosti nemusí mít vůbec žádný počátek.
"Naše teorie naznačuje, že věk vesmíru by mohl být nekonečný," řekl spoluautor studie Saurya Das, teoretický fyzik z University of Lethbridge v Albertě v Kanadě.
Nový koncept by také mohl vysvětlit, z čeho je temná hmota - tajemná, neviditelná látka, která tvoří většinu vesmíru - ve skutečnosti vyrobena, dodal Das.
Velký třesk pod palbou
Podle teorie velkého třesku se vesmír zrodil asi před 13,8 miliardami let. Veškerá hmota, která dnes existuje, byla kdysi stlačena do nekonečně hustého, nekonečně malého, ultra horkého bodu zvaného singularita. Tato malá ohnivá koule pak explodovala a dala vzniknout ranému vesmíru.
Singularita vychází z matematiky Einsteinovy teorie obecné relativity, která popisuje, jak hmota deformuje časoprostor, a další rovnice (nazývané Raychaudhuriho rovnice), která předpovídá, zda se trajektorie něčeho bude v průběhu času sbližovat nebo rozcházet. Když se vrátíme v čase, podle těchto rovnic byla veškerá hmota ve vesmíru jednou v jediném bodě – singularitě velkého třesku.
Ale to není tak docela pravda. V Einsteinově formulaci se fyzikální zákony ve skutečnosti porušují dříve, než je dosaženo singularity. Ale vědci extrapolují pozpátku, jako by fyzikální rovnice stále platily, řekl Robert Brandenberger, teoretický kosmolog z McGill University v Montrealu, který se na studii nepodílel.
"Takže když říkáme, že vesmír začíná velkým třeskem, opravdu nemáme právo to říkat," řekl Brandenberger Live Science.
Ve fyzice se objevují další problémy – totiž to, že dvě nejdominantnější teorie, kvantová mechanika a obecná teorie relativity, nelze sladit.
Kvantová mechanika říká, že chování drobných subatomárních částic je zásadně nejisté. To je v rozporu s Einsteinovou obecnou relativitou, která je deterministická, což znamená, že jakmile jsou známy všechny přírodní zákony, budoucnost je zcela předurčena minulostí, řekl Das.
Ani jedna z teorií nevysvětluje, z čeho se skládá temná hmota, neviditelná forma hmoty, která působí gravitační silou na běžnou hmotu, ale nemůže být detekována většinou dalekohledů.
Kvantová korekce
Das a jeho kolegové chtěli způsob, jak vyřešit alespoň některé z těchto problémů. Aby tak učinili, podívali se na starší způsob vizualizace kvantové mechaniky, nazývaný Bohmova mechanika. V něm skrytá proměnná řídí bizarní chování subatomárních částic. Na rozdíl od jiných formulací kvantové mechaniky poskytuje způsob, jak vypočítat trajektorii částice.
Pomocí této staromódní formy kvantové teorie vědci vypočítali malý korekční člen, který by mohl být zahrnut do Einsteinovy teorie obecné relativity. Pak přišli na to, co se stane v hlubokém čase.
Výsledek? V nové formulaci neexistuje žádná singularita a vesmír je nekonečně starý.
Způsob, jak otestovat teorii
Jedním ze způsobů, jak interpretovat termín kvantové korekce v jejich rovnici, je, že souvisí s hustotou temné hmoty, řekl Das.
Pokud ano, vesmír by mohl být naplněn supratekutou vyrobenou z hypotetických částic, jako jsou částice nesoucí gravitaci známé jako gravitony nebo ultrachladné částice podobné duchům známé jako axiony, řekl Das.
Jedním ze způsobů, jak otestovat teorii, je podívat se na distribuci temné hmoty ve vesmíru a zjistit, zda odpovídá vlastnostem navrhované supratekutiny, řekl Das.
"Pokud se naše výsledky shodují s těmi, byť jen přibližně, je to skvělé," řekl Das Live Science.
Nové rovnice jsou však jen jedním ze způsobů, jak uvést do souladu kvantovou mechaniku a obecnou teorii relativity. Například část teorie strun známá jako kosmologie strunového plynu předpovídá, že vesmír měl kdysi dlouhotrvající statickou fázi, zatímco jiné teorie předpovídají, že kdysi došlo ke kosmickému „odskoku“, kdy se vesmír nejprve smršťoval, dokud nedosáhl velmi malého velikost, pak se začal rozšiřovat, řekl Brandenberg.
Ať tak či onak, vesmír byl kdysi velmi, velmi malý a horký.
"Skutečnost, že ve velmi raných dobách existuje horká ohnivá koule: to je potvrzeno," řekl Brandenberg Live Science. "Když se pokusíte vrátit celou cestu k singularitě, tehdy nastanou problémy."
