Fluktuationen von Raum und Zeit: Sie aufgefordert, eine neue Erklärung der dunklen Energie

In der neuen Studie haben Wissenschaftler der University of British Columbia vermuten, dass das Universum expandiert aufgrund der Fluktuationen von Raum und Zeit. Im Moment rund um die geheimnisvolle dunkle Energie сгрудилось viele перепутанных Theorien. Die neue Forschung könnte zu einem besseren Verständnis der dunklen Energie. Seit Ende der 1920er Jahre die Astronomen wussten, dass das Universum ist in einem Zustand der Expansion. Ursprünglich vorhergesagte Allgemeine Theorie der Relativität, dieses Paradigma führte zu der breitesten akzeptierten kosmologischen Modelle — Urknall-Theorie. Doch in den 90er Jahren hat sich die Situation etwas verwirrend, weil die neuesten Beobachtungen haben gezeigt, dass das Universum expandiert mit ständig Zunehmender Geschwindigkeit.

All dies führte zur Entstehung der Theorie der dunklen Energie, einem unsichtbaren geheimnisvollen Kraft, treibt die Expansion des Kosmos. Ähnlich wie dunkle Materie, erklären die «fehlende Masse», die dunkle Energie wurde der Heilige Gral der Wissenschaftler, die versucht haben, zu erklären, zu finden zu erstellen, oder zumindest ein adäquates theoretisches Framework für Sie. Eine neue Studie der University of British Columbia sagt, dass die Expansion des Universums kann auf флуктуациями in Raum und Zeit.

Diese Studie, vor kurzem veröffentlicht in der Zeitschrift Physical Review D, wurde unter der Leitung von Цинди Вонгом, Doktorand des Lehrstuhls für Physik und Astronomie an der UBC. Unter der Leitung von Professor William Unruh (das, was vorgeschlagen Unruh-Effekt) und mit Hilfe Zhen Zhu (andere Doktoranden UBC), warfen Sie auf die dunkle Energie einen neuen look.

Das Team begann mit der Prüfung von Inkonsistenzen, die sich aus zwei grundlegenden Theorien, die zusammen erklären alle Phänomene der Natur im Universum. Diese Theorien — nicht dass anderes, wie die Allgemeine Relativitätstheorie und die Quantenmechanik — erklären, wie das Universum verhält sich auf den größten Maßstab (Sterne, Galaxien, Clustern) und der kleinsten (subatomare Teilchen).

Leider sind zwei dieser Theorien sind inkompatibel, wenn es um die kleinen вопросика, bekannt als die Schwerkraft. Die Wissenschaftler immer noch versuchen, es zu erklären aus der Sicht der Quantenmechanik. Die Existenz der dunklen Energie und die Expansion des Universums — ein weiterer Punkt der Uneinigkeit. Erstens, Inaugural-Theorie wie vakuumenergie, die sind eine die beliebtesten Erklärungen für die dunkle Energie, haben gravierende Diskrepanzen.

Nach der Quantenmechanik, die Energie des Vakuums sollte eine unglaublich große Energiedichte. Aber wenn es so ist, dann aus der Allgemeinen Relativitätstheorie ergibt sich, dass diese Energie muss eine unglaublich starke gravitative Wirkung, die ausreichen würde, um das Universum explodiert in der Größe.

«das Problem ist, meint der Professor Unruh, — dass jeder eine naive Berechnung der vakuumenergie gibt riesige Werte. Wenn wir davon ausgehen, dass es irgendeine Einschränkung, dass die Energiedichte nicht überschritten viel планковскую Energiedichte (etwa 10⁹⁵ J/m³), dann können wir bestimmen eine Konstante Hubble — Zeitraum, auf dem das Universum etwa in der Größe verdoppelt — als 10^-44 Sekunden. Es stellt sich heraus, ein typischer Ansatz besteht darin, zu behaupten eine Senkung dieses Wertes, um das Reale Tempo der Expansion belief sich auf 10 Milliarden Jahre. Aber es ist «etwas» ziemlich geheimnisvoll, und niemand bot auch nur halb überzeugend Mechanismus».

Während andere Wissenschaftler haben versucht, modifizieren die Allgemeine Relativitätstheorie und die Quantenmechanik, um diese Inkonsistenzen lassen, Wong und seine Kollegen suchten einen anderen Weg.

«Vorhergehende Forschung oder zu modifizieren versucht die Quantenmechanik, um die Energie des Vakuums kleiner, oder ändern der Allgemeinen Relativitätstheorie, dass die Gravitation уравновешивала vakuumenergie. Aber die Quantenmechanik und Allgemeinen Relativitätstheorie sind die zwei erfolgreichsten Theorien beschreiben die Arbeit des Universums. Anstatt zu versuchen, zu verändern Quantenmechanik oder der Allgemeinen Relativitätstheorie, glauben wir, dass Sie zunächst besser verstehen. Wir sind ernsthaft über die große Energiedichte des Vakuums, der Quantenmechanik vorhergesagten, und gerade tragen Sie in OTO, indem Sie nicht nichts.»

Im Rahmen Ihrer Forschung Wong und seine Kollegen erzeugten die neuen Berechnungen der vakuumenergie, die die hohe vorhergesagt Energiedichte. Dann prüften die Möglichkeit, dass auf kleinsten Skalen — milliardenfach weniger Elektronen — Gewebe der Raum-Zeit unterworfen wilden Schwankungen, осциллирующим in jedem Punkt zwischen Expansion und Kontraktion.

Wie Schaukeln hin und her, diese Schwankungen führen dazu, dass das Universum expandiert langsam, aber mit Zunehmender Geschwindigkeit. Nach der Erfüllung Ihrer Berechnungen stellten Sie fest, dass diese Erklärung steht im Einklang mit der Anwesenheit der Quanten-Vakuum-Energiedichte und mit der Allgemeinen Relativitätstheorie. Darüber hinaus, all dies steht im Einklang mit der Tatsache, dass die Wissenschaftler beobachten schon fast ein Jahrhundert.

«Unsere Berechnungen haben gezeigt, dass das Universum auf kleinsten Maßstab wirklich ausdehnt und zusammenzieht mit absurd hoher Geschwindigkeit. Aber im großen Maßstab wegen der Mittelung in kleinen Maßstäben, Physik nicht bemerken diese «Quanten-Schaum». Es hat ein wenig restlichem Wirkung bei der Schaffung einer kosmologischen Konstante (die Wirkung der dunklen Energie). In gewisser Weise ist es ähnlich wie Wellen im Ozean, die sich bewegen, als ob das Meer perfekt glatt, aber in Wirklichkeit wissen wir, dass unter dieser imaginären Einfachheit verbirgt sich in den rasenden Tanz der Atome, aus denen das Wasser und die Wellen berechnen sich diese Schwankungen, so dass die Oberfläche ist glatt».

Im Gegensatz zuwidersprüchliche Theorien des Universums, in dem verschiedene Kräfte, die Verwalter besitzen, ist nicht in Frieden Leben können und müssen sich gegenseitig aufheben, im Bild Wong und seine Kollegen das Universum ist ständig in Bewegung. Effekte vakuumenergie взаимоисключаются, wobei die resultierende Expansion und Beschleunigung, die wir sehen, die ganze Zeit.

Obwohl es zu früh, um etwas bestimmtes, dieses Bild hochdynamischen des Universums (auch in den kleinsten Maßstäben) kippen könnte unser Verständnis von Zeit und Raum. Zumindest diese theoretische Schlussfolgerungen unbedingt stimulieren die Debatte in der wissenschaftlichen Gemeinschaft, sondern auch Experimente, die erforderlich sind, bieten direkte Beweise. Und es ist, soweit wir wissen, die einzige Möglichkeit, das Universum zu verstehen, Schritt für Schritt.