Временски приказ за животот на Универзумот кој доживува крај во форма на Големо кинење. Заслуги: Џереми Трефорд, Универзитет Вандербилт
Универзумот може да биде многу „лепливо место“, но колку тој е „леплив“ е интересна тема на разговор.
Ова е така затоа што космолозите веќе со децении имаат проблеми со усогласување на класичната идеја за вискозност, базирана на законите на термодинамика, со Ајнштајновата општа теорија на релативност. Сепак, тим од Универзитетот Вандербел дојде до нова фундаментална математичка формулација за проблемот којашто може да претставува мост кон решение за оваа загатка.
Оваа новодобиена математика има значајни импликации за претстојниот крај на Универзумот. Истата формулација е наклонета кон порадикални сценарија добиени од космолозите кои се познати како „Големото кинење“. Дополнително, формулата би можела да открие додатни новости за природата на темата енергија.
Новиот пристап е развиен од Марсело Дисконзи, асистент-професор по математика, во соработка со професорите по физика Томас Кепарт и Роберт Шерер.
„Марсело разработи поедноставен и поелегантен пристап кој е математички издржан и кој ги почитува сите применливи физички закони,“ вели Шерер.
Типот на вискозност која има космолошка значајност е различна од познатата „кечап“ форма на вискозност, позната како „прекршена“ вискозност и претставува мерка за отпорот на флуид при протекување низ мали отвори, слично на „вратот“ од шише кечап. Спротивно на тоа, космолошката вискозност е тип на „цврста“ или силна вискозност, која претставува мерка за отпорот на флуид при експанзија или контракција. Причината за тоа што ретко се среќаваме со „цврст“ тип на вискозност во во секојдневниот живот е заради фактот што повеќето течности со кои се среќаваме не можат премногу да се компресираат или пак да се прошират.
Дисконзи најпрво почнал со справување со проблемот со релативистички флуиди. Астрономски објекти кои предизвикуваат ваков феномен вклучуваат супернови и неутронски ѕвезди.
Научниците досега имале значителен успех при моделирање на сценаријата со идеални флуиди (оние кои немаат вискозност) каде тие се доведени до релативистички брзини (блиски до брзината на светлината). Сепак, повеќето од флуидите по природа се вискозни и покрај декади на вложен труд, досега никој не успеал да создаде општоприфатлив начин за справување со вискозни флуиди кои патуваат со релативистички брзини. Во минатото, моделите кои биле формирани со цел да предвидат што се случува кога овие реалистични флуиди се забрзани близу брзината на светлината, биле исполнети со недоследности, каде еден од најочигледните проблеми опфаќал предвидување на одредени состојби каде овие флуиди би можеле да патуваат побрзо од брзината од светлината.
„Ова е катастрофално погрешно,” вели Дисконзи, „со оглед на тоа што експериментално е докажано дека ништо не може да патува побрзо од светлината.“
Овие проблеми ги мотивираа математичарите да ги ре-формулираат равенките за релативистичките динамики на флуидите на начин кој не ги прекршува основните физички закони за брзина. Тој го основал својот пристап врз методот кој бил развиен во 1950-тите од страна на францускиот математичар Андре Лиќеровиц. Понатаму, Дисконзи се здружил со Кефарт и Шерер за да ги примени своите равенки во поширока космолошка теорија. Овој потег резултирал со интересни резултати, вклучувајќи одредени поренцијално нови сознанија за мистериозната природа на темната енергија.
Во 1990-тите, заедницата на физичари била изненадена кога астрономските мерења покажале дека Универзумот се шири, и тоа со постојано забрзувачка стапка. За да се објасни ова непредвидено забрзување, физичарите биле приморани да хипотетизираат постоење на непозната форма на одбивна (репулсивна) енергија која е распространета низ Универзумот. Заради тоа што многу малку се знаело за истата, таа била именувана како „темна енергија.“ Повеќето теории за темната енергија досега ја немаат земено во предвид космичката вискозност и покрај фактот што истата има репулсивен ефект кој е многу сличен како оној на темната енергија. „Возможно е, иако со мала веројатност, вискозноста да биде одговорна за ширењето кое го забележуваме и кое се препишува на темната енергија,“ вели Дисконзи. „Повеќе веројатно е дека значителен дел од забрзувањето би можело да биде заради оваа причина. Како резултат на ова, вискозноста би можела да претставува големо ограничување кај својствата на темната енергија.“
Дополнителен интересен резултат е поврзан со крајната судбина на Универзумот. Уште од октритието дека Универзумот доживува вакво ширење, космолозите имале предложено неколку драматични сценарија за што тоа би значело за иднината.
Едно сценарио, именувано како „Големото замрзнување,“ предвидува дека после некои 100 трилиони години, Универзумот ќе се има толку распространето што распределеноста на гас ќе стане премногу ретка за да биде воопшто возможно формирање на ѕвезди. Како резултат на ова, постоечките ѕвезди постепено ќе го завршат својот цилус, оставајќи само црни дупки, кои пак, полека но сигурно ќе испарат како што Универзумот ќе станува сè поладен и поладен.
Уште порадикално сценарио од ова пак, е наречено „Големото Кинење“. Истото е базирано на „фантомска“ (непозната) темна енергија која станува се посилна со текот на времето. Кај овој случај, стапката на ширење на Универзумот станува толку голема што по период од околу 22 милијарди години материјалните објекти ќе почнат да се распаѓаат во индивидуални атоми, а индивидуалните атоми, пак, ќе се разградат во несврзани елементарни честички и радијација.
Клучната вредност вклучена во ова сценарио е односот помеѓу притисокот и густината на темната енергија, кој е познат како равенка за параметар на состојба. Доколку оваа вредност падне под -1, тогаш Универзумот конечно ќе биде растргнат. Космолозите ова го нарекуваат „фантомска граница.“ Кај претходните модели со вискозност, Универзумот не можеше да еволуира преку оваа граница. Кај Десконзи-Кефарт-Шерер формулацијата, пак, оваа граница не постои. Наместо тоа, таа овозможува природен пат за равенката за параметар на состојба да падне под -1.
„Кај претходните модели со вискозност, Големото кинење не беше возможно,“ кажува Шерер. „Кај овој нов модел, вискозноста е таа која предизвикува Универзумот да биде во оваа екстремна состојба.“
Според научниците, резултатите од нивните анализи за оваа нова формулација за релативистичка вискозност се навистина ветувачки, но сепак се потребни подлабоки анализи со цел да се потврди нивната точност. Единствениот начин да се оствари истото е преку користење на моќни компјутери за нумеричка анализа на комплексните равенки. На овој начин научниците може да прават превдидувања кои можат да бидат споредени со експеримент и набљудување.
Превод: Бојан Андоновски
Извор: Phys
