Kad se vrati pogled na početak dvadesetog stoljeća, u oči upada jedna godina. Bila je 1917. i Albert Einstein je upravo dovršio opću teoriju relativnosti. Novo poimanje gravitacije odjednom je omogućilo opis svemira kakav je dotad bio nezamisliv. Einstein je, kao i svaki znatiželjnik koji želi razumjeti gravitaciju, poželio vidjeti što njegove jednadžbe govore o svemiru kao cjelini.
Na velikim razmjerima ionako nema mnogo sila koje mogu sudjelovati. Svemir je, piše Universe Today, u prosjeku električki neutralan pa elektromagnetska sila ne igra presudnu ulogu. Jaka i slaba nuklearna sila otkrivene su tek kasnije i djeluju na mikroskopskim udaljenostima. Za kozmologiju ostaje gravitacija. Ako zamislimo svemir kao “nasumičnu kolekciju tvari”, sasvim je legitimno pitati što će se s njom dogoditi pod utjecajem gravitacije. Einstein je bio zatečen kada je vidio da njegove jednadžbe predviđaju dinamičan svemir koji se mora širiti ili skupljati. Prevladavalo je uvjerenje da je svemir statičan i nepromjenjiv.
Povratak kozmološke konstante
Einstein je tada posegnuo za mogućnošću koju relativnost dopušta i uveo kozmološku konstantu, označenu grčkim slovom Lambda. Riječ je o pojavi koja predstavlja pozadinsko gravitacijsko djelovanje prisutno čak i u praznom prostoru. Ovisno o njezina znaku, Lambda može djelovati poput pozadinske privlačne ili odbojne sile. Einstein je njome prilagodio jednadžbe tako da se pozadinska gravitacija poništi s gravitacijom tvari i svemir postane stabilan.
Nije prošlo mnogo, a Edwin Hubble otkrio je da se svemir doista širi, piše Paul Sutter za Universe Today. Teoretičari poput ruskog kozmologa Aleksandra Friedmanna prihvatili su relativnost bez dodatnih prilagodbi i izveli rješenja koja su postavila temelje za Veliki prasak. Einstein će kasnije u šali govoriti da je dodavanje kozmološke konstante bila njegova “najveća pogreška.”
Otkriće koje je promijenilo sve
Do 1998. vodila se dugotrajna rasprava o tome koliko tvari ima u svemiru. Dva međunarodna tima astronoma krenula su riješiti problem mjerenjem usporavanja širenja svemira. Ako se zna koliko tvari usporava ekspanziju, može se odrediti i njezina ukupna količina.
Rezultat je bio upravo suprotan. Umjesto usporavanja otkrili su ubrzano širenje. Znali smo da u svemiru nema mnogo tvari, ali se pokazalo da ni to malo nije dovoljno da uspori ekspanziju. Najjednostavnije objašnjenje bilo je ponovno prizvati kozmološku konstantu, pozadinski izvor gravitacijskog odbijanja koji je ugrađen u samo prostorvrijeme. Nekoliko desetljeća nakon što ju je Einstein odbacio, Lambda se vratila kao najbolje tumačenje opažanja.
Tijekom osamdesetih i devedesetih razvijen je kozmološki model koji se smatralo gotovo zaokruženim i nazvalo Standardnim modelom kozmologije. Otkriće ubrzane ekspanzije prisililo je znanstvenike da ga napuste.
LCDM i njegovi uspjesi… i sumnje
Umjesto njega nastao je model koji danas najbolje opisuje povijest svemira od Velikog praska. Naziva se LCDM. Slovo Lambda označuje tamnu energiju, suvremenu interpretaciju kozmološke konstante. CDM označuje hladnu tamnu tvar koja čini većinu mase u galaksijama. Priča o tamnoj tvari zaseban je predmet, a ovdje je naglasak na L.
LCDM je nevjerojatno uspješan. To je jednostavan okvir s nekoliko slobodnih parametara, temeljen na općoj relativnosti. Unatoč toj jednostavnosti, model objašnjava iznimno širok raspon pojava: povijest širenja svemira, izgled kozmičkog mikrovalnog pozadinskog zračenja, akustične oscilacije u raspodjeli materije, nastanak galaksija i velikih struktura. Malo je teorija u znanosti koje su bolje provjerene.
A ipak, vrlo je moguće da je LCDM samo privremeno rješenje, elegantna aproksimacija koja čeka svoje nasljednike. Svemir je često sklon iznenaditi one koji misle da su ga već razumjeli
Ivan je novinar i autor koji piše o znanosti, svemiru i povijesti. Gostuje kao stručni sugovornik na Science Discovery i History Channelu te piše za Večernji list. Osnivač je Kozmos.hr, prvog hrvatskog portala posvećenog popularizaciji znanosti.
