Maailmankaikkeus saattaa syödä itsensä sisäpuolelta, mutta älä huoli: Fyysikot, jotka tutkivat tätä ilmiötä, jota kutsutaan "avaruuden ajan rappeutumiseksi", ajattelevat, että se on epätodennäköistä.
Ajatusta siitä, että joissain kehitysskenaarioissa maailmankaikkeus tuhoutuisi kokonaan kasvavan tyhjän kuplan avulla, ei ole muistettava vuodesta 1982, jolloin teoreettinen fyysikko Witten esitti Nuclear Physics -lehdessä maailmankaikkeuden itsekritiikin mahdollisuuden. Hän kirjoitti: "Reikä muodostuu spontaanisti avaruuteen ja laajenee nopeasti äärettömyyteen absorboimalla kaiken, mitä voi tapahtua matkalla."
Ottaen huomioon, että mitään kupla tuhosi maailmankaikkeuden joko 13 miljardia vuotta ennen artikkelin julkaisua tai 38 vuotta myöhemmin, olisi järkevää olla kiinnittämättä huomiota tällaisiin teorioihin. Mutta kolme fyysikkoa Oviedon yliopistosta Espanjassa ja Uppsalan yliopistosta Ruotsista väittävät, että voimme hyötyä ajatuksesta kaiken kuluttavasta, maailmankaikkeutta tuhoavasta kuplasta.
Se, että maailmankaikkeuksemme on enimmäkseen tyhjiötä, on yksi syy siihen, että se on suhteellisen vakaassa tilassa. Kvanttikenttäteoriassa, joka yhdistää kvanttifysiikan ja avaruuden ajan dynamiikan, tyhjiö ymmärretään mahdollisimman pieneksi energiatilaksi.
"Innoissaan" kvanttitilat, joissa energiat ovat tyhjiötilan yläpuolella, eivät kestä kauan ja niillä on taipumus rauhoittua nopeasti alempien energiatilojen säteilystä fotoneilla. Toisaalta tyhjössä ei ole alhaisempia energiatiloja, joihin voi jatkaa rappeutumista, ja siksi se on vakaa tilassa.
Koska suurin osa maailmankaikkeudestamme on tyhjiössä, energian ollessa minimaalinen, meidän ei tarvitse huolehtia avaruusajan rappeutumisesta. Teoreettisessa fysiikassa tällaisilla oletuksilla ei kuitenkaan ole paikkaa.
1970-luvun alkupuolella useat venäläiset fyysikot tutkivat erikseen ajatusta siitä, että vakaan tyhjiön ja epävakaan ei-tyhjiön välillä on jotain: tyhjiön kaltainen tila näyttää olevan vakaa sen erittäin pitkän rappeutumista edeltävän ajan takia. Tämä "väärä tyhjiö" auttaa poistamaan epäjohdonmukaisuudet teorioissa varhaisista olosuhteista maailmankaikkeudessa.
Vaikka väärän tyhjiön käsitettä on ehdotettu kuvaamaan vain ennen isoa räjähdystä tapahtuvaa siirtymää, Higgs-kentällä tehdyt viimeaikaiset tutkimukset (CERN: n hiukkaskiihdyttimen havaitseminen kvanttivoimakenttä) viittaavat siihen, että voimme silti elää väärin tyhjiössä: mitä aiemmin pidettiin vakaana (alhaisin energia) Higgs-tila ei välttämättä ole alhaisin energiatila.
Mainosvideo:
Mahdollisuus, että maailmankaikkeuden vakaus on erittäin pitkäaikainen illuusio, on herättänyt kysymyksen siitä, kuinka ja mistä syystä ohut väärä tyhjiö voisi kadota. Yksi vastaus johtuu "ei mitään kuplia".
Mikään kupla on yksi esimerkki "avaruus-aika-kuplasta", jossa avaruus-ajalla on erilaisia ominaisuuksia kuplan sisällä ja ulkopuolella. Jos väärän tyhjiön tilaan muodostuu spontaanisti tyhjästä kupla, niin se kasvaa ja imee lopulta koko maailmankaikkeuden.
Mutta miksi mikään kupla ei ole vielä muodostunut? Vastaus löytyy jousuteoriasta, suositusta ja menestyvästä ehdokkaasta otsikolle "kaiken teoria", joka kuvaa pieniä kieliä ominaisuuksiltaan, joista muilla perustavanlaatuisilla hiukkasilla puuttuu. Erityisesti kielillä on värähtelytila, joka selittää kvanttigravitaation. Toisin sanoen teoriassa yhdistyvät kvanttifysiikan ilmiöt gravitaatiokenttien vaikutuksiin. Siksi jousiteoria on niin suosittu.
Merkkijonoteorian matematiikka toimii vain, jos ulottuvuuksia on enemmän kuin neljä: kolme alueellista ulottuvuutta, ajallinen ulottuvuus ja sitten monet muut ulottuvuudet, jotka ovat niin pieniä, ettei niitä voida havaita - ne on tiukasti pakattu ja piilotettu ja johdettu puhtaasti matemaattisesti.
Tämän matematiikan mukaan mikään kupla ei muodostu 4D-tilassa. Heidän paikkansa on vain "epätasaisessa" moniulotteisessa avaruus-ajassa.
Toisin sanoen, kuten tšekkiläinen kielteoreetikko Lubos Motl toteaa, mikään kupla ei ole vaarallinen, koska jos se tapahtuisi, sen on täytynyt jo tapahtua.
Tällä tavalla meidän ei tarvitse huolehtia siitä, että kupla nielaisee kaiken avaruuden ajan. Mutta jos mietit, miltä maailmankaikkeus näytti ennen isoa räjähdystä, on ehdottomasti syytä tutkia kuplia koskevaa teoriaa tarkemmin.
Kirill Panov