Fiziķi: visums nekad nav sācies (51)

“Realitātē eksistē daudz lietu, kuras lielākā daļa cilvēku saistītu ar zinātnisko fantastiku un pat fantāziju,” izdevuma "Live Science" žurnālistiem stāstīja laika pētnieks un fiziķis Bruno Bento.

Savā pētījumā viņš izvirzīja jaunu kvantu gravitācijas teoriju, kurā visums un laiks ir sadalīts diskrētos laiktelpas fragmentos. Bento teorija vēsta, ka zināmā līmenī pastāv fundamentāla laiktelpas vienība.

Bento ar kolēģiem šo teoriju izmantoja, lai izpētītu visuma sākumu. Viņi atklāja, ka pastāv iespēja, ka visumam nemaz nav bijis sākuma, proti, tas vienmēr eksistējis bezgalīgā pagātnē un tikai relatīvi nesen evolucionējis līdz tam, ko mēs dēvējam par Lielo sprādzienu.

Kvantu gravitācija

Kvantu gravitācija, iespējams, ir sarežģītākā mūsdienu fizikas problēma. Eksistē divas efektīvas teorijas par visumu: kvantu fizika un vispārīgā relativitāte.

Kvantu fizika veiksmīgi skaidro trīs no četriem fundamentālajiem dabas spēkiem: elektromagnētismu, stipro un vājo mijiedarbību. Savukārt vispārīgā relativitātes teorija skaidro gravitāciju. Tomēr šī teorija nav pilnīga.

Vismaz divos specifiskos visuma aspektos matemātika un vispārīgā relativitātes teorija ir bezspēcīga, proti, attiecībā uz melno caurumu centriem un visuma sākumu.

Šos reģionus dēvē par singularitātēm jeb punktiem laiktelpā, kuros parastie aprēķini nav iespējami, jo daži fizikālie lielumi kļūst bezgalīgi. Singularitātes punktos gravitācija kļūst ārkārtīgi spēcīga. Lai atrisinātu singularitātes mīklu, fiziķiem nepieciešams detalizēts spēcīgās gravitācijas apraksts jeb gravitācijas kvantu teorija.

Tomēr pastāv vēl viens paņēmiens, kas pilnībā izmaina mūsu saprašanu par laiku un telpu.

Cēloņsakarības kopu teorija

Visās esošajās fizikas teorijās telpa un laiks ir nepārtraukts. Tie veido tādu kā gludu klājumu, kas ir visas realitātes pamatā. Tādā nepārtrauktā laiktelpā divi punkti var būt tuvu viens otram telpā, un divi notikumi var norisināties tuvu viens otram laikā.

Tomēr cēloņsakarības kopu teorija paredz, ka laiktelpa ir atsevišķu fragmentu jeb laiktelpas “atomu” virkne. Šī teorija strikti limitē, cik tuvu viens otram notikumi laikā un kosmosā var būt, jo tie nevar būt tuvāk viens otram kā viena atoma izmērs.

Piemēram, tu skaties ekrānā un lasi šo tekstu; viss šķiet gluds un nepārtraukts. Tomēr, ja tu uz šo pašu ekrānu paskaties caur palielināmo stiklu, tu ieraugi pikseļus, kas sadala telpu. Tu saproti, ka divus attēlus nevar novietot tuvāk vienu otram kā viena pikseļa izmērā. Šī teorija pamatīgi aizrāva Bruno Bento.

Laika sākums

Cēloņsakarības kopu teorijai ir būtiska ietekme uz laika raksturu.

“Liela daļa cēloņsakarības kopu teorijas filozofijas ir tāda, ka laiks ir kaut kas fizisks; ka tas nav uztverams kā kaut kāda veida ilūzija vai kaut kas tāds, kas norisinās mūsu smadzenēs, kuras savukārt liek mums domāt, ka laiks paiet. Savukārt cēloņsakarības kopu teorijā ir tā, ka šīs kopas pieaug par vienu atomu, kļūstot lielākas un lielākas,” skaidroja Bento.

Šī teorija atrisina Lielā sprādziena singularitātes problēmu, jo teorētiski singularitātes nevar eksistēt. Matērijai ir neiespējami sakompresēties bezgalīgi sīkos punktos, jo tie nevar kļūt sīkāki par laiktelpas atomu.

Kā tad bez Lielā sprādziena singularitātes izskatījās visuma sākums? Pēc Bento un kolēģu domām, visuma sākuma nemaz nav bijis, proti, tas eksistējis vienmēr. Lielais sprādziens nav izraisījis kaut kā sākumu, jo pēc cēloņsakarības kopu teorijas iepriekš vienmēr kaut kas ir bijis. Lielais sprādziens vienkārši bijis kāds īpašs notikums visuma evolūcijas vēsturē.

Protams, vēl nepieciešams paveikt daudz darba, lai attīstītu šo teoriju un aprakstītu sarežģīto visuma evolūcijas vēsturi.