Seuraa 
Viestejä2

Kauan sitten luin Hawkingin Ajan Lyhyen Historian. Siinä edesmennessään suuret saappaat täytettäviksi jättänyt fyysikko saattoi minutkin, silloin teini-ikäisen nulikan, tajuamaan miten gravitaatiokentän energia on negatiivista energiaa, ja sen määrä kumoaa täydellisesti inflatonikentän ja massaenergian positiivisen energian, tehden universumin kokonaisenergiasta täten yhtäsuuren kuin nolla. Sittemmin aihe on palannut monessa asiayhteydessä eteen, ja tämän niin kutsutun "ilmaisen lounaan periaatteen" mukaisesti universumi voi olla syntynyt kausaaliseen tyhjiöön, seurauksena ilman syytä kvanttifluktuaatiossa. Koska kvanttikenttäteorian epätarkkuusperiaate johtaa fluktuaatioiden kokonaisenergian ja ajallisen keston omaamaan käänteisen suhteen toisiinsa (suurienergiset fluktuaatiot ovat hyvin lyhytaikaisia), voi kokonaisenergian nolla sisältävä fluktuaatio olla periaatteessa olemassa äärettömän kauan.

Sikäli kun olen ymmärtänyt, pimeäksi energiaksi kutsuttu ilmiö, joka ei ole havaintojen mukaan pelkästään estänyt universumin metrisen laajenemisen hidastumista gravitaation vaikutuksesta, vaan suorastaan kääntänyt laajenemisen kiihtyväksi miljardeja vuosia sitten, on käsitettävissä antigravitaationa ilmenevänä voimana, jonka suuruus on mittaustarkkuuden rajoissa yhtäsuuri kuin yleisen suhteellisuusteorian kenttäyhtälöissä ilmenevä lambda, Einsteinin olettama kosmologinen vakio, joka kumoaisi gravitaation lopulta aiheuttaman universumin romahtamisen.

Maailmankaikkeuden lopullista kohtaloa kuvaa lambdasta johdettu yksikkö, Omega lambda, joka ilmaisee avaruuden energiatiheyden (pimeän energian ja kriittisen massatiheyden) suhdetta, eli romahtaako maailmankaikkeus lopulta takaisin kasaan "Suuressa Romahduksessa", vai laajeneeko se ikuisesti ja päätyy lämpökuolemaan, entropian syötyä kaiken ja jätettyä jäljelle vain yhä laajenevassa kaikkeudessa loputtomiin punasiirtyviä fotoneja. Havainnot tuntuvat tukevan vahvasti jälkimmäistä vaihtoehtoa.
Pari kysymystä, joihin toivoisin saavani selvennystä:

-Onko pimeä energia "antigravitatiivisena" energiana siis positiivista energiaa, ja kumoaako tämä "ilmaisen lounaan" -periaatteen universumin kokonaisenergiasta?

-Jos kokonaisenergia olisikin negatiivinen, tarkoittaisiko tämä kvanttifluktuaatio-tulkinnassa ajallisen keston lisääntymistä esimerkiksi numeroituvasti äärettömästä ylinumeroituvasti äärettömäksi, vai olisiko kyse ennemmin ns. itseisarvollisesta energiasta, jossa sekä positiivinen että negatiivinen poikkeama nollaenergiasta lyhentää kvanttifluktuaation mahdollista/todennäköistä ajallista kestoa? Pystytäänkö havaintojen perusteella arvioimaan fluktuaatiotulkinnan mukaisen universumin todennäköinen "puoliintumisaika" ennen annihilaatiota, vai onko meidän aika-avaruudellinen aikamme ylipäätään eri asia kuin "korkeampien sfäärien/braanien" aika, jossa fluktuaatio olisi tapahtunut?

aika kuluu mutta ei se loppuun kulu

Kommentit (1)

Kellogs Bollocks
Seuraa 
Viestejä2

Ei mahtunut ensimmäiseen viestiin: Hieman amatööripohdintaa mahdollisesta metrisesti vakiotiheyksisenä pysyvästä, rajattomasti laajenemista kiihdyttävästä pimeän energian, ns. "haamuenergian" (Phantom Energy) aiheuttamasta universumin lopullisen kohtalon mahdollisuudesta päättyä niin sanottuun "Suureen Repeämiseen" (The Big Rip), eräänlaiseen käänteiseen singulariteettiin, jossa lopulta avaruuden metrinen laajeneminen voittaa kaikki materian vuorovaikutukset, ja jokainen alkeishiukkanen jää yksin oman havaintouniversuminsa keskelle tilan määrän kasvaessa eksponentiaalisesti ylivalonnopeudella tehden kausaaliset yhteydet/informaation välittymisen edes nukleonien sisällä mahdottomiksi.
Kun pohdin tällaista mahdollisuutta, mieleeni tulee väistämättä kvarkkien värivankeus; se, että kvarkit eivät esiinny koskaan yksin, vaan vähintään kahden kvarkin hiukkasina (mesonit), ja jos niitä yrittää erottaa toisistaan, kasvaa vahvaa ydinvoimaa vastaan tehty työ sitä suuremmaksi, mitä kauemmaksi kvarkkiparia yrittää erottaa toisistaan, kunnes potentiaalienergia riittää polkaisemaan tyhjön kentästä uuden kvarkki-antikvarkkiparin, ja jäljellä onkin yhden halkaistun mesonin tilalta kaksi kokonaista mesonia.
Jos ajatellaan hyvin suuritiheyksistä kappaletta, vaikkapa neutronitähden ydintä, viimeisillä hetkillä ennen hypoteettista suurta repeämistä, eikö haamuenergiaa ala tällöin kulua paikallisesti valtavia määriä uusien kvarkkien synnyttämiseen, mahdollisesti niin paljon että se riittää koko pimeän haamuenergian kentän paikalliseen romauttamiseen -samaan tapaan kuin inflatonikenttä romahti alkuräjähdyksen jälkeen- vinhasti, mutta äärellisesti laajenevaksi, kuumaksi kvarkkipuuroksi, joka olisi kuin faasimuutos-kupla, poikkeama ympärillään kohti ääretöntä laajenevassa avaruudessa, joka sijatsisi jälleen nykyisten kaltaisten luonnonlakien dominoimassa omassa havaintoavaruudessaan..? Jos tällainen faasimuutoskupla jatkaisi laajenemistaan ja jäähtymistään, haamuenergiakentän materiaksi romahtamisen seurauksena valtavan baryonimäärän täyttämänä, eikö se mahdollisesti näyttäisi joskus tulevaisuudessa sisältäpäin tarkasteltuna hyvin samanlaiselta kuin miltä kvarkkieepokki, baryosynteesi näyttää meistä, kun katsomme näkyvän maailmankaikkeuden kaukaisimpien kohteiden taakse, kauas menneisyyteen lähelle alkuräjähdystä (tai simuloimme sitä)?
Onko jotakin fysikaalista todistetta, joka tekisi tällaisesta äärettömästi kasvavan mutta silti syklisen kaikkeuden mallista mahdottoman? Mielestäni se näyttäisi hyvin samalta, kuin nykyisiä havaintoja kuvaava, sangen selitysvoimainen, ns. ikuisen inflaation malli:

https://en.wikipedia.org/wiki/Eternal_inflation

Koska entropiakin kuvaa ennen kaikkea tilastollista energian jakautumista, sallisi äärimmäisen pienestä tilasta valonnopeudella laajeneva faasimuutoskupla myös entropian vähenemisen synnyttämässään "vauvamaailmankaikkeudessa". Jos maailmankaikkeuden kokonaisenergian on mahdollista olla nolla jopa "Phantom Energy" -mallissa (eli pimeän energian luonne ei kumoa aiemmin mainittua gravitaatiokentän ja massaenergian nollasumma-argumenttia), ei ääretön laajeneminen äärettömän monta kertaa edes muuta Hawkingin kuvaamaa ilmaisen lounaan perusperiaatetta.

aika kuluu mutta ei se loppuun kulu

Sisältö jatkuu mainoksen alla
Sisältö jatkuu mainoksen alla

Suosituimmat

Uusimmat

Sisältö jatkuu mainoksen alla

Uusimmat

Suosituimmat