Eru Myrku öflin á undanhaldi?

 

 

 

 

Í almennu afstæðiskenningunni, sem er kenning Einsteins um tímarúmið (þyngdaraflið), er hreyfingu hluta lýst með öðrum hætti en tíðkast í sígildri eðlisfræði. Í kenningunni er ekki litið svo á að þyngdarkraftar verki milli hluta heldur er þyngdaráhrifum lýst út frá rúmfræðilegum eiginleikum tíma og rúms.

Í sígildri eðlisfræði er hreyfing hluta í þrívíðu evklíðsku rúmi (sbr. rúmfræði Evklíðs) mæld í algildum tíma, sem tifar áfram óháð öllu sem fram fer. Í afstæðiskenningunni er rúmi og tíma hins vegar fléttað saman í eina heild, svonefnt tímarúm sem hefur fjögur hnit: þrjú rúmhnit og eitt tímahnit. Jöfnur Einsteins lýsa því hvernig efnið, eða réttara sagt sú orka sem fólgin er í efninu, hefur áhrif á tímarúmið.

Bandaríski stjarnfræðingurinn Hubble (sem frægur geimsjónauki er nefndur eftir) sem birti athuganir símar árið 1929, benti á að svonefnt "rauðvik" þ.e. rauðleitur litur stjörnuþoku, sem er að fjarlægjast okkur (bláleitar eru að nálgast okkur) er ekki tilviljanakenndur, heldur er það því meira sem þokan er lengra frá okkur. Því fjarlægari sem stjörnuþoka er, þeim mun hraðar flýr hún frá okkur.  Það kom mjög á óvart að flestar stjörnuþokur reyndust hafa rauðvik þ.e. þær voru að fjarlægjast okkur. Af þessu leiddi að alheimurinn gat ekki verið kyrrstæður, eins og allir höfðu talið fram til þessa, heldur virtist hann vera að þenjast út.


Edwin Powell Hubble


Þegar stjarnfræðingar voru búnir að átta sig á þeirri staðreynd að alheimurinn er að þenjast út í stað þess að vera kyrrstæður þá vaknaði sú spurning hvernig á þessari þenslu stæði.

Það virðist ótrúlegt að heimurinn sé að þenjast út, úr því að þyngdarkrafturinn ræður lögum og lofum í alheimi og hann er aðdráttarkraftur sem reynir að þjappa hlutum saman en ekki teygja þá sundur.

Líklegasta skýringin á þenslunni er sú að heimurinn hafi í upphafi búið yfir geysilegri orku sem hafi losnað úr læðingi við eitthvað sem minnir á sprengingu. Það sem blasir við sjónum nú eru eftirstöðvarnar eftir þessa sprengingu sem hefur hlotið nafnið Miklihvellur.

Til þess eru vísindin að varast þau?

Þótt vísindamenn hafi almennt verið sammála afstæðiskenningu Einsteins, þá hefur gengið bölvanlega að samrýma kenningu hans ýmsum þáttum eðlisfræðinnar svo sem lögmálum skammtafræðinnar. Hið heilaga gral eðlisfræðinnar í dag er að finna nýtt lögmál, sem sameinar þessar kenningar í eina heild, eins konar þyngdaraflsskammtafræði. Einnig hefur reynst erfitt að heimfæra uppruna alheimsins og samfall stjarna undan eigin þunga undir afstæðiskenningu Einsteins (black holes). Strengjafræðin sameinar þó eðlisfræðina og skammtafræðina að mestu leyti. 
   

Hvorki kenningar Newtons né Einsteins hafa getað skýrt til hlítar hreyfingar stjörnuþoka í fjarlægasta hluta alheimisins að teknu tilliti þeirra þyngdaraflskrafta sem ættu að ríkja ef einungis er tekið tillit sýnilegra hluta þeirra þ.e. sé miðað við sýnilega stærð þeirra. M.ö.o. þessar stjörnur hreyfast í raun mun hraðar en þær ættu að gera skv. þessum kenningum. Til að bjarga þessum ágætu kenningum "fyrir horn" hafa vísindamenn bent á, að þar hljóta að vera að verki mun sterkari öfl en áður var talið, svokölluð "myrk öfl" (dark energy). Flestir vísindamenn telja reyndar að án þessara myrku afla (og reyndar myrks efnis - dark matter) þá gætu ekki hópar stjörnuþoka haldist í stöðugu ástandi. Einnig hafa vísindamenn haldið því fram, að útrás alheimsins sé í raun að herða á sér fremur en hitt, sem mjög erfitt hefur reynst að útskýra. Skv. þessum kenningum er um 96% alls efnis og orku alheimsins ósýnileg og ómælanleg! Glætan!
Þannig varð kenningin um "svarthol" til. Um tíma voru flestir sáttir við þessar nýju kenningar og "horfðu" á svartholin aðdáunaraugum og það fór gæsahúð um á sem "skynjuðu" kraft myrku aflanna.  Einsteini voru í raun ljós öll þessi vandamál á sínum tíma en honum entist ekki aldur til að leysa þau.
    

Nýtt babb í bátinn?

Skv. athugunum Dr. Armans Shafieloo við háskólann í Oxford þá virðast myrku öflin nú vera að missa tökin á alheiminum, sem ekki virðist vera á sama útrásarhraða og áður. Þetta byggir hann á nýlegum rannsóknum sínum á fjarlægum sprengistjörnum (supernova). Reyndar gengur hann svo langt að fullyrða að myrku öflin hafi verið að veikjast síðustu 2 billjón árin og þannig dregið úr útrásarhraðanum. Nú er menn að reyna að hressa upp á eldri kenningar með því að segja að myrku öflin séu ekki jafnvirk alls staðar í geimnum og að kraftur þeirra breytist með tímanum.  Þá vitum við það.

E.t.v kemur gamli góði eterinn aftur?

Gleðilega Páska!   

 

Keep it Simple!
BB King

ref.
Reinventing Gravity, John W. Moffat, HarperCollins 2008
New Scientist, 11. apríl 2009
Gravity, from the ground up, Bernard Schutz, Cambridge University Press 2003
http://www.gravityfromthegroundup.org/
http://is.wikipedia.org/wiki/Evkl%C3%AD%C3%B0
http://is.wikipedia.org/wiki/Afst%C3%A6%C3%B0iskenningin
http://www3.gardaskoli.is/stjornur/alheim.htm

 

Athugasemdir

[Sigríður Sigurðardóttir, 15.4.2009 kl. 17:48]

Fróðlegt!

[Ásgeir Rúnar Helgason, 17.4.2009 kl. 21:38]

Takk fyrir þetta!

E.t.v. er alheimurinn í lögun eins og grasker? Það myndi skýra það hvers vegan sólkerfin fyrir utan okkar eru að herða á sér :)