Adakah alam semesta akan berkembang selama-lamanya atau akhirnya runtuh menjadi sejenis kecil?
Sebuah makalah yang diterbitkan pada bulan Jun mencadangkan pengembangan tak terhingga adalah mustahil menurut teori fizik utama- - satu tekaan yang membuat ombak besar dalam komuniti fizik.
"Orang ramai sangat, emosional mengenainya kerana jika ia benar dan ditemui, ia akan menjadi hebat," kata Timm Wrase, ahli fizik di Universiti Teknologi Vienna.
Sekarang, Wrase dan rakan-rakannya telah menerbitkan satu kajian berasingan yang menyusun lubang besar dalam hujah itu, yang bermaksud bahawa alam semesta yang semakin berkembang tidak dapat dikesampingkan lagi.
Tenaga gelap dan pengembangan kosmik
Alam semesta kita diserap dengan kuasa yang luas dan tidak kelihatan yang nampaknya menentang graviti. Pakar fizik memanggil kuasa gelap tenaga ini, dan ia dianggap sentiasa mendorong alam semesta kita ke luar.
Tetapi pada bulan Jun, sekumpulan ahli fizik telah menerbitkan sebuah kertas dalam jurnal preprint arXiv yang menyatakan bahawa perubahan tenaga gelap dari masa ke masa. Ini bermakna bahawa alam semesta tidak akan berkembang selama-lamanya tetapi akhirnya akan runtuh ke dalam saiz sebelum Big Bang.
Hampir sekali lagi, bagaimanapun ahli fizik mendapati masalah dengan teori: Beberapa kumpulan bebas kemudian menerbitkan karya-karya yang mencadangkan semakan semula kepada ramalan tersebut. Sekarang, satu kertas yang diterbitkan pada 2 Oktober dalam jurnal Physical Review D menunjukkan bahawa, seperti yang dinyatakan, ramalan asal tidak boleh benar kerana ia tidak dapat menjelaskan kewujudan boson Higgs - yang kita tahu ada, terima kasih kepada Collier Hadron Besar, collider zarah besar di sempadan antara Perancis dan Switzerland.
Walau bagaimanapun, dengan sedikit teori tweaking, ramalan collapsing-universe masih boleh berdaya maju, Wrase, seorang pengarang bersama dalam kertas Kajian Semula Fizikal baru, memberitahu Live Science.
Bagaimanakah kita menjelaskan segala yang pernah wujud?
Teori rentetan, kadang-kadang dipanggil teori segala-galanya, adalah suatu rangka kerja matematik yang elegan tetapi tidak eksperimen yang tidak terbukti untuk menyatukan teori relativiti umum dengan mekanik kuantum Einstein. Teori rentetan mencadangkan bahawa semua zarah yang membentuk alam semesta tidak benar-benar titik tetapi satu strata satu dimensi yang bergetar - dan perbezaan dalam getaran tersebut membolehkan kita melihat satu zarah sebagai foton dan yang lain sebagai elektron.
Agar teori tali itu menjadi penjelasan yang berdaya maju untuk alam semesta, bagaimanapun, ia mesti memasukkan tenaga gelap.
Bayangkan tenaga gelap ini sebagai bola dalam landskap gunung dan lembah yang mewakili jumlah potensi tenaga yang ada, kata Wrase. Sekiranya bola berdiri di atas gunung, ia mungkin masih, tetapi ia boleh bergerak dengan sedikit gangguan, oleh itu ia tidak stabil. Sekiranya bola itu duduk di lembah, ia tidak berubah atau bergerak, mempunyai tenaga yang rendah dan tinggal di alam semesta yang stabil, kerana ia akan mendorongnya kembali ke lembah.
Ahli teori rentetan lama mengandaikan bahawa tenaga gelap adalah tetap dan tidak berubah di alam semesta. Dalam erti kata lain, ia tergelincir di lembah antara gunung, tidak bergolek dari puncak gunung dan dengan itu tidak berubah dari masa ke masa, Wrase berkata.
Tetapi ramalan yang diutarakan pada bulan Jun menunjukkan bahawa, untuk teori rentetan berfungsi, landskap tidak mempunyai gunung atau lembah di atas paras laut. (Dalam konsep ini, alam semesta kita berada di atas paras laut - yang secara metafora menandakan titik di mana tenaga gelap bermula sama ada menarik alam semesta bersama-sama atau menolak alam semesta.)
Sebaliknya, lanskap adalah lereng sedikit dan bola tenaga gelap berguling ke bawah. "Walaupun ia bergolek ke bawah, tenaga gelap menjadi lebih kecil dan lebih kecil," kata Wrase. "Ketinggian bola sepadan dengan jumlah tenaga gelap di alam semesta kita."
Dalam teori ini, tenaga gelap mungkin akhirnya di bawah paras laut dan mula menarik alam semesta kembali ke bentuk Pra-Big-Bang.
Tetapi ada satu masalah sahaja, kata Wrase.
"Kami telah menunjukkan bahawa puncak gunung yang tidak stabil perlu wujud," katanya. Ini kerana kita tahu bahawa zarah Higgs wujud. Dan kami telah membuktikan secara eksperimen bahawa zarah Higgs boleh wujud di atas puncak gunung ini atau "alam semesta yang tidak stabil," dan boleh diganggu dengan sentuhan yang sedikit, katanya.
Kesukaran dengan kestabilan alam semesta
Cumrun Vafa, seorang ahli teori rentetan di Harvard dan pengarang kanan kertas sangkaan dari bulan Jun, memberitahu Live Science dalam e-mel yang, sememangnya, tekaan asalnya "kesulitan dengan alam semesta yang tidak stabil." Kertas baru ini dan beberapa orang lain menunjukkan masalah ini, tambahnya. Tetapi terdapat beberapa kertas kerja yang mencadangkan semakan yang sedikit kepada ramalan yang masih mematuhi batasan Writ dan pasukannya mencadangkan, katanya.
Walaupun dalam tekaan yang disemak itu, "kita tidak akan berada di alam semesta yang stabil tetapi perkara-perkara akan berubah," kata Wrase. Semakan itu berkata puncak gunung boleh wujud, tetapi lembah yang stabil tidak boleh, katanya. (Bayangkan bentuk pelana kuda). Bola akhirnya akan mula bergolek dan tenaga gelap perlu berubah dalam masa, katanya. Tetapi "jika tekaan itu salah, maka tenaga gelap mungkin tetap, kita akan duduk di lembah antara dua gunung," dan alam semesta akan terus berkembang.
Dalam masa 10 hingga 15 tahun, beliau berharap satelit yang lebih tepat mengukur pengembangan alam semesta dapat membantu kita memahami sama ada tenaga gelap berubah atau berubah.
Vafa bersetuju. "Ini adalah masa yang menarik dalam kosmologi dan diharapkan dalam beberapa tahun akan datang kita akan melihat bukti eksperimen untuk perubahan tenaga gelap di alam semesta kita," katanya.
