Fizičari se ne slažu ni oko nekih od temeljnih pitanja o svemiru, pokazalo je veliko međunarodno istraživanje objavljeno u časopisu Physics. U anketi je sudjelovalo više od 1600 ljudi, među njima istraživači iz područja kozmologije, astrofizike, fizike čestica i gravitacije, ali i znanstveni entuzijasti.
Rezultati ne znače da je suvremena fizika izgubila čvrsto uporište. Pokazuju gdje su dokazi dovoljno snažni da većina prihvaća isto objašnjenje, a gdje još postoje različiti modeli i otvorena pitanja. Na većinu ponuđenih pitanja nije se izdvojio odgovor koji bi dobio većinu.
Standardni model kozmologije nije dobio većinsku potporu
Jedno od pitanja odnosilo se na ΛCDM, odnosno standardni model kozmologije. On opisuje svemir u kojem važnu ulogu imaju tamna tvar i tamna energija, a u najjednostavnijoj verziji pretpostavlja da je tamna energija stalna kozmološka konstanta.
Anketa nije pokazala jasan konsenzus za taj opis. To je posebno zanimljivo nakon rezultata instrumenta DESI, koji su otvorili mogućnost da se tamna energija tijekom vremena ipak mijenja. Takav bi nalaz zahtijevao izmjenu najjednostavnije verzije standardnog modela, iako sam po sebi još ne predstavlja konačno odbacivanje ΛCDM-a.
Slična podjela postoji i oko tamne tvari. Samo je oko deset posto sudionika kao najvjerojatnije objašnjenje odabralo masivne slabo međudjelujuće čestice, poznate kao WIMP-ovi. Oko 17 posto prednost je dalo laganim česticama, poput aksiona, dok je približno 22 posto ispitanika razmatralo mogućnost da treba izmijeniti Einsteinovu teoriju gravitacije. Oko petine sudionika smatra da bi tamna tvar mogla biti kombinacija više različitih sastojaka.
U raspravi o tome što bi moglo nedostajati današnjem opisu svemira razmatraju se i moguće veze između tamne tvari i drugih čestica. Jedan od takvih smjerova opisan je u tekstu o mogućoj interakciji tamne tvari i neutrina.
Veliki prasak nije nužno početak vremena
Najviše slaganja zabilježeno je u odgovoru na pitanje što zapravo opisuje Veliki prasak. Oko sedam od deset sudionika odabralo je objašnjenje prema kojem Veliki prasak opisuje razvoj svemira iz vrlo vrućeg i gustog stanja, ali ne mora označavati apsolutni početak vremena.
Ta je razlika važna. Standardna kozmologija vrlo uspješno opisuje kako se svemir širio i hladio, no iz samih jednadžbi ne slijedi nužno odgovor na pitanje postoji li trenutak prije tog ranog stanja. Drugim riječima, naziv “Veliki prasak” ne treba automatski poistovjećivati s početkom svega što postoji.
Nešto više od polovice ispitanika podržalo je i kozmičku inflaciju, kratko razdoblje iznimno brzog širenja u vrlo ranom svemiru. Inflacija dobro objašnjava nekoliko važnih svojstava današnjeg svemira, ali različiti modeli daju različita predviđanja, pa ni tu nema potpunog slaganja.
Ni za tamnu energiju nema jasnog pobjednika
Kad su morali birati između mogućih objašnjenja tamne energije, sudionici su bili gotovo jednako podijeljeni. Oko četvrtine njih podržalo je kozmološku konstantu, dok je sličan udio prednost dao mogućnosti da se tamna energija mijenja kroz vrijeme. Preostali odgovori odnosili su se na različite izmjene gravitacije i druge modele.
To je jedan od razloga zbog kojih mjerenja širenja svemira imaju toliku težinu. Ako se različite metode ne slažu oko brzine širenja, problem možda nije u pojedinačnom mjerenju, nego u pretpostavkama koje stoje u pozadini modela. Hubbleova napetost upravo opisuje takav nesklad između neovisnih procjena.
Teorija kvantne gravitacije još nema vodeći odgovor
Jedno od najtežih pitanja moderne fizike jest kako spojiti opću teoriju relativnosti, koja opisuje gravitaciju i velike strukture, s kvantnom mehanikom, koja vrijedi na razini čestica. U anketi je teorija struna dobila najveći udio glasova među ponuđenim pristupima, ali manje od 20 posto. Velik broj sudionika odabrao je odgovor da nema dovoljno informacija za izbor.
Slična podjela pojavila se i u pitanjima o crnim rupama. Oko 40 posto sudionika prihvatilo je standardnu sliku prema kojoj se materija koja padne u crnu rupu urušava prema singularnosti. Više od polovice ipak je smatralo da se informacija na kraju očuva, bilo u Hawkingovu zračenju bilo u ostatku koji bi mogao preživjeti isparavanje crne rupe.
Što anketa može, a što ne može pokazati?
Anketa nije glasanje o tome koja je teorija točna. Znanstveni modeli ne postaju valjani zato što ih podržava veći broj ljudi, nego zato što ih podupiru opažanja, pokusi i matematička dosljednost. Vrijednost ovog istraživanja leži u tome što pokazuje gdje stručnjaci vide dovoljno dokaza, a gdje još čekaju preciznija mjerenja i bolja objašnjenja.
Autori pritom upozoravaju da je riječ o dobrovoljnom sudjelovanju, a ne o nasumičnom uzorku svih fizičara. Unatoč tome, više od 1600 odgovora daje rijedak uvid u način na koji istraživači procjenjuju otvorene probleme izvan područja vlastite specijalizacije.
Rezultati su opisani u časopisu Physics Američke fizičke udruge, a cjeloviti rad autora Niayesha Afshordija, Phila Halpera, Mattea Rinija i Michaela Schirbera dostupan je na arXivu. Poruka istraživanja nije da fizičari nemaju odgovore, nego da se na samoj granici znanja još uvijek natječe više ozbiljnih objašnjenja.
