จักรวาลจะขยายออกไปตลอดกาลหรือในที่สุดก็ตกลงไปในจุดเล็ก ๆ ?
บทความที่ตีพิมพ์ในเดือนมิถุนายนแนะนำการขยายตัวที่ไม่มีที่สิ้นสุดเป็นไปไม่ได้ตามทฤษฎีฟิสิกส์ที่สำคัญ - การคาดคะเนที่ทำให้เกิดคลื่นขนาดใหญ่ในชุมชนฟิสิกส์
Timm Wrase นักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีแห่งเวียนนากล่าวว่าผู้คนเข้าใจอารมณ์แบบนี้มากเพราะถ้าเป็นจริงและถูกค้นพบมันจะน่าตื่นเต้น
ตอนนี้ Wrase และเพื่อนร่วมงานของเขาได้ตีพิมพ์การศึกษาแยกต่างหากที่กระตุ้นให้เกิดช่องโหว่ขนาดใหญ่ในการโต้เถียงซึ่งหมายความว่าจักรวาลที่กำลังขยายตัวไม่สามารถตัดออกได้
พลังงานมืดและการขยายตัวของจักรวาล
จักรวาลของเราเต็มไปด้วยแรงที่มองไม่เห็นซึ่งดูเหมือนจะต่อต้านแรงโน้มถ่วง นักฟิสิกส์เรียกพลังนี้ว่าพลังงานมืดและมันก็คิดว่าจะผลักจักรวาลของเราออกไปด้านนอกอย่างต่อเนื่อง
แต่ในเดือนมิถุนายนนักฟิสิกส์กลุ่มหนึ่งตีพิมพ์บทความลงในวารสาร preprint arXiv แสดงว่าพลังงานมืดมีการเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา ซึ่งหมายความว่าจักรวาลจะไม่ขยายตัวไปตลอดกาล แต่ในที่สุดก็อาจพังทลายลงมาในขนาดที่เคยเป็นมาก่อนหน้าบิกแบง
อย่างไรก็ตามเกือบจะในทันทีนักฟิสิกส์พบปัญหาเกี่ยวกับทฤษฎี: กลุ่มอิสระหลายกลุ่มในเวลาต่อมาได้ตีพิมพ์เอกสารที่แนะนำการแก้ไขการคาดเดา ตอนนี้บทความที่ตีพิมพ์เมื่อวันที่ 2 ตุลาคมในวารสาร Physical Review D แนะนำว่าเนื่องจากการคาดเดาดั้งเดิมไม่เป็นความจริงเพราะมันไม่สามารถอธิบายการมีอยู่ของฮิกส์โบซอนซึ่งเรารู้ว่ามีอยู่จริงขอบคุณ Large Hadron Collider อนุภาคขนาดใหญ่ชนกันระหว่างชายแดนระหว่างฝรั่งเศสกับสวิตเซอร์แลนด์
ถึงกระนั้นด้วยการปรับเปลี่ยนทางทฤษฎีการคาดเดาการยุบตัวของเอกภพอาจยังคงใช้งานได้ Wrase ผู้เขียนร่วมในกระดาษ Physical Review D ใหม่กล่าวกับ Live Science
เราจะอธิบายทุกสิ่งที่เคยมีอยู่ได้อย่างไร
ทฤษฎีสตริงบางครั้งเรียกว่าทฤษฎีของทุกสิ่งเป็นกรอบทางคณิตศาสตร์ที่สวยงาม แต่ไม่ได้พิสูจน์การทดลองสำหรับการรวมทฤษฎีทฤษฏีสัมพัทธภาพทั่วไปของ Einstein กับกลศาสตร์ควอนตัม ทฤษฎีสตริงแสดงให้เห็นว่าอนุภาคทั้งหมดที่ประกอบขึ้นเป็นเอกภพไม่ได้เป็นจุดจริงๆ แต่เป็นสตริงหนึ่งมิติที่สั่นสะเทือน - และความแตกต่างของการสั่นสะเทือนเหล่านั้นทำให้เราเห็นอนุภาคหนึ่งเป็นโฟตอนและอีกหนึ่งอิเล็กตรอน
เพื่อให้ทฤษฎีสตริงเป็นคำอธิบายที่ใช้ได้กับจักรวาลอย่างไรก็ตามมันต้องรวมพลังงานมืดเข้าด้วยกัน
ลองจินตนาการว่าพลังงานมืดนี้เป็นลูกบอลในภูมิประเทศของภูเขาและหุบเขาซึ่งเป็นตัวแทนของปริมาณพลังงานที่อาจเกิดขึ้นได้ Wrase กล่าว หากลูกบอลยืนอยู่บนยอดเขามันอาจจะนิ่ง แต่ก็สามารถกลิ้งลงมาด้วยการก่อกวนเพียงเล็กน้อยดังนั้นมันจึงไม่เสถียร หากลูกบอลกำลังนั่งอยู่ในหุบเขามันจะไม่เปลี่ยนแปลงหรือเคลื่อนที่มีพลังงานต่ำและอาศัยอยู่ในจักรวาลที่มั่นคงเพราะแม้แต่แรงผลักดันที่หนักหน่วงก็จะทำให้มันกลิ้งกลับลงไปในหุบเขา
ทฤษฎีสตริงคาดว่าพลังงานมืดนั้นคงที่และไม่เปลี่ยนแปลงในจักรวาล กล่าวอีกอย่างหนึ่งว่ามันแทรกซึมเข้าไปในหุบเขาระหว่างภูเขาไม่ใช่กลิ้งจากยอดเขาและไม่เปลี่ยนไปตามกาลเวลา Wrase กล่าว
แต่การคาดเดาที่นำออกมาในเดือนมิถุนายนชี้ให้เห็นว่าสำหรับทฤษฎีสตริงในการทำงานภูมิทัศน์ไม่มีภูเขาหรือหุบเขาสูงกว่าระดับน้ำทะเล (ในความคิดนี้จักรวาลของเราตั้งอยู่เหนือระดับน้ำทะเล - ซึ่งเป็นอุปมาอุปไมยทำเครื่องหมายจุดที่พลังงานมืดเริ่มดึงจักรวาลเข้าด้วยกันหรือผลักจักรวาลออกจากกัน)
ค่อนข้างภูมิทัศน์เป็นความลาดชันเล็กน้อยและลูกของพลังงานมืดจะกลิ้งลงเคย “ ในขณะที่มันกำลังหมุนตัวลงพลังงานมืดก็จะเล็กลงเรื่อย ๆ ” Wrase กล่าว "ความสูงของลูกบอลสอดคล้องกับปริมาณพลังงานมืดในจักรวาลของเรา"
ในทฤษฎีนี้พลังงานมืดในที่สุดอาจทำให้มันต่ำกว่าระดับน้ำทะเลและเริ่มดึงจักรวาลกลับมารวมกันเป็นรูปแบบของบิกแบงก่อนหน้า
แต่มีเพียงปัญหาเดียว Wrase กล่าว
“ เราได้แสดงให้เห็นว่ายอดเขาที่ไม่มั่นคงนั้นต้องมีอยู่จริง” เขากล่าว นั่นเป็นเพราะเรารู้ว่ามีอนุภาคฮิกส์อยู่ และเราได้ทดลองพิสูจน์แล้วว่าอนุภาคฮิกส์สามารถมีอยู่บนยอดเขาเหล่านี้หรือ "จักรวาลที่ไม่เสถียร" และสามารถถูกรบกวนด้วยการสัมผัสที่น้อยที่สุดเขากล่าว
ความยากลำบากกับความเสถียรของจักรวาล
Cumrun Vafa นักทฤษฎีสตริงที่ Harvard และนักเขียนอาวุโสของกระดาษคาดเดาจากมิถุนายนบอกวิทยาศาสตร์สดในอีเมลที่จริงการคาดเดาเดิมมี "ความยากลำบากกับจักรวาลที่ไม่แน่นอน" กระดาษใหม่นี้และอีกไม่กี่แสดงปัญหานี้เขาเพิ่ม แต่มีเอกสารหลายฉบับที่เสนอการแก้ไขเล็กน้อยเพื่อคาดเดาซึ่งจะยังคงเป็นไปตามข้อ จำกัด Wrase และทีมของเขาเสนอเขากล่าว
แม้ในการคาดเดาที่ปรับปรุงใหม่ "เราจะไม่อยู่ในจักรวาลที่มั่นคง แต่สิ่งต่าง ๆ จะเปลี่ยนไป" Wrase กล่าว การแก้ไขกล่าวว่ายอดเขาสามารถดำรงอยู่ได้ แต่หุบเขาที่มั่นคงไม่สามารถทำได้ (ลองจินตนาการถึงรูปร่างของอานม้า) ในที่สุดลูกบอลก็ต้องเริ่มกลิ้งและพลังงานมืดจะต้องเปลี่ยนตามเวลาเขาเสริม แต่ "ถ้าการคาดคะเนผิดพลังงานมืดอาจคงที่เราจะนั่งในหุบเขาระหว่างภูเขาสองลูก" และจักรวาลก็จะขยายตัวต่อไป
ภายใน 10 ถึง 15 ปีเขาหวังว่าดาวเทียมที่วัดการขยายตัวของเอกภพได้แม่นยำยิ่งขึ้นสามารถช่วยให้เราเข้าใจว่าพลังงานมืดนั้นคงที่หรือเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา
Vafa เห็นด้วย “ นี่เป็นช่วงเวลาที่น่าตื่นเต้นในจักรวาลวิทยาและหวังว่าในอีกไม่กี่ปีข้างหน้าเราจะเห็นหลักฐานเชิงทดลองเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงของพลังงานมืดในจักรวาลของเรา” เขากล่าว
