Gravitacijski valovi mogli bi objasniti sve, od galaksija do života na Zemlji.
Kako je točno započeo svemir i koji su procesi oblikovali njegovu kasniju evoluciju? Na to pitanje pokušava odgovoriti novo istraživanje objavljeno u časopisu Physical Review Research, u kojem znanstvenici iz Španjolske i Italije predlažu radikalno drukčiji model događaja neposredno nakon Velikog praska.
Njihov rad mogao bi dovesti u pitanje uvriježene teorije o samom početku svemira i procesima koji su oblikovali nastanak galaksija, zvijezda, planeta, pa i života na Zemlji.
Izazov teoriji inflacije
Posljednjih četrdesetak godina dominira tzv. inflacijska teorija, prema kojoj je svemir u prvom djeliću sekunde nakon Velikog praska prošao kroz naglo, eksponencijalno širenje. Inflacija objašnjava zašto je svemir danas na velikim razmjerima tako ujednačen, ali oslanja se na niz hipotetskih varijabli i entiteta koje nikada nismo izravno uočili.
Novi model, temeljen na računalnim simulacijama, tvrdi da inflacija možda uopće nije bila potrebna. Umjesto toga, presudnu ulogu mogli su imati gravitacijski valovi, valoviti poremećaji prostor-vremena koje predviđa Einsteinova opća teorija relativnosti.
Gravitacijski valovi kao temelj svemira
Za razliku od inflacije, nova hipoteza predlaže da su upravo gravitacijski valovi odgovorni za nastanak svemira i svih njegovih sastavnica: galaksija, zvijezda, planeta, pa i života na Zemlji. Autori rada ističu da se ti valovi uklapaju u dobro poznati matematički okvir nazvan De Sitterov prostor, koji potječe od nizozemskog matematičara Willema De Sittera. On je tijekom 1920-ih surađivao s Albertom Einsteinom na istraživanjima strukture svemira.
“Desetljećima smo pokušavali shvatiti prve trenutke svemira služeći se modelima koji počivaju na elementima što ih nikada nismo promatrali”, objašnjava dr. Raúl Jiménez, istraživač na ICREA institutu u Španjolskoj i suautor studije. “Ono što ovu hipotezu čini uzbudljivom jest njezina jednostavnost i mogućnost provjere. Ne uvodimo spekulativne čimbenike, nego pokazujemo da možda upravo gravitacija i kvantna mehanika mogu biti dovoljni za objašnjenje nastanka kozmosa.”
Od Heavisidea do LIGO-a
Pojam gravitacijskih valova prvi su u matematičkom obliku razradili Oliver Heaviside (1893.) i Henri Poincaré (1905.), no tek su 1916. godine dobili svjetsku pažnju kada ih je Albert Einstein u sklopu opće teorije relativnosti opisao kao valove u prostor-vremenu.
Znanstvenici danas znaju da ih proizvode različiti izvori, eksplozije supernova, sudari crnih rupa ili neutronskih zvijezda, ali zbog njihove iznimne slabosti gotovo ih je nemoguće detektirati. Tek u rujnu 2015. prvi su put izravno izmjereni u LIGO opservatorijima u saveznoj državi Washington i Louisiani, čime je potvrđeno još jedno od Einsteinovih predviđanja.
Misterij prije Velikog praska
Podrijetlo svemira ostaje jedno od najvećih otvorenih pitanja znanosti. Veliki prasak obično se promatra kao početna točka, no što se dogodilo prije njega i dalje je obavijeno velom nepoznanice. Svako novo istraživanje otvara mogućnost da naši modeli nisu potpuni ili da svemir počiva na elegantnijim zakonitostima nego što se dosad mislilo.
Američki astrofizičar Carl Sagan jednom je rekao: “Kozmos je u nama. Mi smo napravljeni od zvjezdanog materijala. Mi smo način da svemir upozna samoga sebe.”
Možda nikada nećemo posve razumjeti što je pokrenulo postanak svemira. No, kao što pokazuje nova studija, ponekad jednostavniji modeli mogu biti najmoćniji, jer nam nude priliku da svemir, a time i sebe same, upoznamo barem malo bolje.
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.
Evo moje male “mini-studije” na ovu temu
Gravitacijski valovi kao oscilacije Nulte Strune: DPS reinterpretacija De Sitterove metrike
Sažetak
Predlaže se reinterpretacija gravitacijskih valova kao kvantnih oscilacija fundamentalnog polja Nulte Strune (TT), temeljne komponente Dinamičke Promjene Svemira (DPS). U ovom okviru, gravitacija i tamna energija nisu dvije odvojene sile, već suprotni izrazi napetosti unutar istog superfluidnog polja. Oscilacije tog polja generiraju strukturu prostor-vremena, dok fazni prijelazi njegove gustoće uzrokuju nastanak i regeneraciju svemirskih ciklusa. Gravitacijski valovi tako nisu posljedica širenja prostora, već izvor samog prostora.
1. Uvod: gravitacija kao napetost, ne zakrivljenje
U standardnoj općoj relativnosti (OR), gravitacija se definira kao zakrivljenje prostor-vremena uzrokovano prisutnošću mase i energije.
DPS model zamjenjuje ovaj pristup dinamičkom relacijom između gravitacijske (G) i tamnoenergetske (T) komponente jedinstvenog polja Nulte Strune (TT).
Njihova razlika definira manifestiranu masu i energiju:
M = |G – T|
Napetost ne opisuje geometrijsku deformaciju već energetsku neravnotežu koja proizvodi lokalne i globalne oscilacije – tj. gravitacijske valove.
2. Nulta Struna kao polje kozmološke koherencije
U DPS-u, Nulta Struna je superfluidno kvantno polje koje prethodi svim oblicima materije i energije.
Ona se ponaša kao skalarno polje k-Esencije, s dinamičkim potencijalom koji upravlja ravnotežom između kontrakcije (G) i ekspanzije (T):
\Box \Phi + V'(\Phi) = 0
Kada dosegne kritičnu napetost , dolazi do faznog prijelaza u kojem se pohranjena energija Nulte Strune oslobađa u obliku materije, energije i prostora.
Taj prijelaz je Kvantni Skok – fizički mehanizam koji u DPS-u zamjenjuje singularni “Veliki prasak”.
3. Gravitacijski valovi kao oscilacije Nulte Strune
U ovom okviru, gravitacijski valovi nisu perturbacije već postojećeg prostor-vremena, nego oscilacije gustoće Nulte Strune koje stvaraju prostor-vrijeme.
Matematički, one se izražavaju kao promjene u gustoći napetosti:
\rho(x, t) \propto |\nabla \Phi(x,t)|^2
gdje lokalne oscilacije proizvode gravitacijske “valove napetosti”.
Ove oscilacije prethode bilo kakvom stvaranju mase i energije i definiraju topologiju svemira prije materijalizacije.
To znači da su gravitacijski valovi primarni arhitekti strukture, a ne njihova posljedica.
4. De Sitterov prostor kao faza ravnoteže
De Sitterov prostor, s pozitivnom kozmološkom konstantom, u DPS-u nije početno stanje, već granična faza ravnoteže između G i T:
G = T \quad \Rightarrow \quad \Delta = 0
U tom stanju, prostor je energetski homogen i statičan – nulti mod Nulte Strune.
Male kvantne fluktuacije oko te ravnoteže stvaraju gravitacijske valove koji pokreću novi ciklus.
Tako De Sitterov prostor postaje točka mirovanja između ciklusa, a ne početak vremena.
5. Stvaranje strukture i ciklička dinamika
Kako se razvija kroz neravnoteže između G i T, nastaju lokalne amplitude koje kondenziraju u gravitacijske potencijale – sjemenke budućih galaksija i zvijezda.
Taj proces ne zahtijeva inflaciju, već se spontano događa kao valna samoorganizacija.
Kada dosegne kritičnu vrijednost, dolazi do faznog prijelaza i “Kvantnog Skoka”, čime ciklus ponovno započinje.
Tako se svemir ne širi iz singularnosti, nego valno regenerira kroz naizmjenične faze kompresije i ekspanzije Nulte Strune.
6. Zaključak
Gravitacijski valovi nisu nuspojava širenja svemira, nego njegov izvorni kod.
U DPS teoriji, oni su kvantne oscilacije Nulte Strune – dinamičkog polja koje ujedinjuje gravitaciju i tamnu energiju.
Ovaj model zamjenjuje inflacijske hipoteze jedinstvenim mehanizmom kvantne napetosti i pruža put za matematičku sintezu kvantne mehanike i gravitacije bez singularnosti. Sa
Eto ukratko … 😀😀