Del:
Top 10 teorier om mørk energi
Mennesket har samlet en enorm mængde information om vores univers og hvordan det virker. Vi er stolte af at være den mest intelligente art på Jorden, og hidtil den mest dygtige slags i hele universet.
Den information, vi har om vores universums struktur, er imidlertid afledt af blot 4 procent, som vi kan observere, måle og analysere - almindeligt, almindeligt materiale. De resterende 96 procent er "mørke" ting. Det er mørkt fordi vi ikke ved noget om det (og fordi fysikere har tendens til at mangle kreativitet i navngivningsafdelingen).
Af det 96 procent er omkring 68 procent mørk energi. Dette gør det til den største komponent i universet, og lige nu den mest mystiske. Tusindvis af forskere rundt om i verden arbejder på at dechifrere denne mystiske energi, der synes at styre, hvordan vores univers skaber store strukturer.
Uden mørk energi vil vores univers i sidste ende ende i en "Big Crunch" - en tyngdekraftsdomineret skæbne, hvor universet hurtigt kollapser i sig selv. Så selvom vi ikke ved, hvad mørk energi er, bør vi være taknemmelige for, at det er der.
Her er de top 10 teorier om, hvad mørk energi kunne være, og hvad hvert scenario kan fortælle os om vores universs skæbne.
Udvalgte billed kredit: national geografi10 Det er en egenskab af rummet
Denne teori er afledt af Einsteins gravitationsteori, specielt fra det faktum, at "tomt rum" kan have sin egen energi-dubbed "den kosmologiske konstant." Einstein troede også, at rummet kunne komme til at eksistere fra intet, og som mere plads er skabt , mere energi kan derfor holdes indenfor den.
Dette ville forklare den hurtige udvidelse af det univers, vi observerer. Denne slags univers ville fortsætte med at ekspandere for evigt, indtil hvert objekt i universet var så langt væk fra alle andre ting, at alt ville ende i koldt mørke.
9 teori om alting
Mange astronomer mener, at søgningen efter mørk energi er forgæves. I stedet foredler de at finde den sværeste "teori om alt" (ikke Stephen Hawking-filmen) selvfølgelig ville løse problemet med mørk energi.
Denne teori skal kunne forklare opførelsen af alle objekter i universet - fra meget stor til utrolig lille. For tiden er vores teorier om hvordan universet virker opdelt i storskala teorier (som tyngdeorienteringen) og småskala teorier (som kvantemekanik).
Selvom løsningen af problemet med mørk energi er denne måde logisk forsvarlig, har det vist sig umuligt at finde denne teori for selv de lyseste sind i fysikken. Normale fysiske love synes at "bryde ned", når man når kvantniveauet. Men desværre går søgningen videre.
8 Det skaber en ny grundlæggende kraft
De grundlæggende kræfter vi kender til (tyngdekraft, elektromagnetisme, svag kraft og stærk kraft) virker inden for forskellige områder. Nogle påvirker kun atomformede genstande, mens andre forårsager planeternes bevægelser og fremmer dannelsen af galakser.
Denne teori om mørk energi siger, at der er en grundlæggende kraft, vi endnu ikke har fundet, at handlinger på enorme skalaer og kun kan observeres, når universet når en vis størrelse. Det ville arbejde for at modvirke tyngdekraften og dermed trække objekter i universet væk fra hinanden.
Forskere hævder, at fordi denne kraft virker på så stor skala, har vi endnu ikke ramt det i vores hverdag, og målinger foretaget på Jorden kan ikke blive påvirket af det. Ingen ved virkelig, om denne kraft ville være midlertidig eller permanent. Alt afhængigt af dette vil universet enten udvide sig for evigt og blive koldt eller udvide og indgå regelmæssigt i resten af tiden.
7 Einsteins Gravity Theory er forkert
Prøv at fortælle en af de smarteste fysikere, der nogensinde har levet, at hans (nok) mest berømte teori er forkert ... yikes. Einsteins relativitetsteori fortæller, at hver krop i universet tiltrækkes til hver anden krop, med den styrke, der tiltrækker sig udelukkende på masserne af objekterne og afstanden mellem deres centre.
Men nogle fysikere har hævdet, at denne teori måske er forkert og har udviklet nye gravitationsteorier for at forklare mørk energi. I disse teorier vendes de tyngdekrafts virkninger på store skalaer, således at genstande afviser hinanden.
Selv om disse teorier ikke har meget eksperimentel opbakning (da Einsteins gravitetsmodel har fungeret ret godt for os så langt), ville de forklare hvorfor universet ekspanderer. Med disse nye gravitationsmodeller ville vores univers igen nå en tilstand af koldt mørke efter en tilstand med hurtig ekspansion.
6 Tidsløsning
Hvis du nogensinde har set filmen interstellar, har du sikkert hørt om tidsudvidelse. Det er et fænomen, der opstår, når objekter, der bevæger sig tæt på lysets hastighed, oplever en langsommere tid.
Dette er den samme idé, der præsenteres i twin paradoxet, hvor en tvilling styrer et rumskib, der bevæger sig tæt på lysets hastighed, mens hans bror forbliver på jorden. Når de mødes igen efter år med adskillelse, er tvilling på jorden væsentligt ældre end sin astronautbror.
Et nyligt papir af Edward Kipreos, en professor ved University of Georgia, hævder, at kun det bevægelige objekt selv undergår tidsudvidelse. (Normalt oplever personen, der observerer det hurtige objekt, også virkningerne.)
Dette ville betyde, at tiden var hurtigere i fortiden. Dette eliminerer behovet for at have en afstødende kraft eller stof, da den tilsyneladende udvidelse af universet blot ville være en fejlberegning af afstande, der er blevet påvirket af tidsudvidelse.
Hvis denne teori er sand, ville den ikke kun modsige sig en anden af Einsteins berømte teorier (hans teori om særlig relativitet), men det ville også betyde, at vores univers fortsætter med at udvide på grund af virkningerne af Hubble Constant.
5 En eksotisk ny partikel
Ideen om partikler og marker har eksisteret i århundreder nu. Vi ved, at en elektron skaber et elektrisk felt, og for nylig er gravitationsfeltet blevet associeret med "graviton" -gravityens "kraftpartikel." Partikelfysikere og teoretikere er fortrolige med tanken om, at energien i et bestemt felt skal overføres ved sin kraftpartikel i stedet for af feltet selv.
Dette begreb kan oversættes til mørk energi, med mørk materie (de 27 procent af universet), der er dens kraftpartikel. Denne ide virker plausibel, især fordi nogle kraftpartikler ikke er observerbare, som graviton. Der er dog lidt beviser til støtte for denne teori, fordi vi ikke har fundet en måde at måle nogen af de egenskaber, der er forbundet med mørk energi eller mørkt materiale hidtil.
4 f (R) teorier
f (R) teorier er modeller af universets nuværende krumning (med krumning betegnet som R). I 2007 viste forskere fra University of Chicago, at med en bestemt værdi af R er der skabt en model af universet, hvor mørk energi ikke er nødvendig for at forklare universets ekspansion.
Denne type univers forvirrer sig selv på en måde, der minimerer sin samlede krumning, samtidig med at der produceres en ekstra tyngdekraftlignende kraft, som enten kan tiltrække eller afvise objekter afhængigt af et sæt betingelser.
University of Chicago teoretikere er enige om, at for denne teori at holde, skal den ekstra kraft forsvinde, hvor tyngdekraften er relativt stærk (for eksempel på planeter og galakser) og vises kun på de største skalaer. Et team af astronomer ved Peking Universitet er begyndt at tage målinger af klynger for at se om denne f (R) teori kunne være en korrekt beskrivelse af vores univers.
3 multiverser og det antropiske princip
En af de største fejl i moderne fysik er forudsigelsen af den faktiske værdi af mørk energi. Quantum teorien forudsiger et meget lille antal, men fysikere beregnet et tal over 10 gange større! (Denne målte værdi af mørk energi er den kosmologiske konstant-den samme fra punkt 10 på denne liste.)
Det er her det antropiske princip kommer ind - ideen om, at fundamentale konstanter af fysik og kemi (som lysets hastighed, tyngdekraften konstant osv.) Er "bare rigtige" for at støtte livet i vores særlige univers, men kan have forskellige værdier i andre universer. I et uendeligt sæt parallelle universer virker det ikke usandsynligt, at vores univers lige tilfældigvis er den med den korrekte værdi af mørk energi for at tillade dannelsen af livet.
2 virtuelle partikler
Kvantemekanik er underligt. Det gør det muligt for ting at komme ind og ud af eksistensen og knuse ethvert koncept, vi lærer i gymnasiet fysik. ("Materiel kan ikke oprettes eller ødelægges", mumlede vi.)
Denne teori bruger ideen om virtuelle partikler - små bit af materiel, der kun forekommer i små tilfælde og derefter forsvinder. Dette konstante udseende og forsvinden af partikler frigiver energi, fordi stof omdannes til energi, når disse partikler forsvinder.
Fysikere mener, at dette er, hvordan rummet i sig selv kan opnå tilstrækkelig vedvarende energi til at skabe et "negativt tryk", der skaber universets ekspansion. Hvis denne teori er sandt, kan energirummets gevinster fra disse virtuelle partikler være den mystiske mørke energi, og vores univers fortsætter med at udvide så længe denne proces opstår.
1 Quintessence
Antallet af teorier på denne liste viser, hvor langt vi er fra at forstå to tredjedele af vores univers. Hidtil har hver teori haft store implikationer for universets skæbne eller for fattige Einstein.
Dekryptering af mørk energi kunne åbne døre for en helt ny filial af fysik eller kunne radikalt ændre eksisterende. Derfor sætter mange fysikere og astronomer i dag spørgsmålstegn ved dette store mystiske "mørke ting", som styrer vores universums udvikling.
Denne sidste teori om mørk energi er langt den mærkeligste. Et univers domineret af "kvintessens" er en fuld af en "energi væske." Andre fysikere som kalder denne energi "fantom energi."
Tanken bag den er, at kvintessens varierer med tid og sted, og at dens energitæthed stiger over tid. Dette univers ville møde en voldsom skæbne, som fysikere kalder en "Big Rip" (igen med den meget bogstavelige navngivning), hvor universet bogstaveligt vil eksplodere, da atomer ikke kan holde øje med, hvor hurtigt de trækkes fra hinanden og strækkes.
Alt i og uden for synet ville blive udslettet. Universet ville gå ud med et bang.