Cea mai mare ''gafă'' a lui Einstein ar putea fi reparată după aproape un secol

O ştiinţă care susţine că a ajuns la adevărurile ultime şi nu mai are nimic de cercetat încetează să mai fie ştiinţă şi devine ideologie. Fizica are de aproape un secol o mare problemă. Deşi ar trebui să descrie acelaşi Univers, de la scara microcosmosului până la scara roiurilor de galaxii, fizica corpurilor mari, teoria relativităţii generale, este aparent incompatibilă cu fizica corpurilor mici, fizica cuantică. Un singur număr, denumit constanta cosmologică, uneşte microcosmosul cu macrocosmosul.
Cele două teorii ale fizicii nu se pot pune de acord cu valoarea aşa-zisei constante cosmologice. Mai mult decât atât, discrepanţa dintre valoarea observată a acestei constante şi predicţia teoretică asupra sa face din constanta cosmologică una dintre cele mai inexacte predicţii din istoria fizicii, conform unui material publicat vineri de Live Science. Rezolvarea acestei discrepanţe poate fi considerată principalul obiectiv al fizicii teoretice din acest secol.
Lucas Lombriser, profesor asistent de fizică teoretică la Universitatea din Geneva, Elveţia, a introdus o nouă modalitate de a evalua ecuaţiile lui Einstein care descriu gravitaţia pentru a identifica o valoare a constantei cosmologice care să corespundă valorii observate empiric. Metoda sa va fi prezentată pe larg în viitorul număr al revistei Physics Letters B, care va fi lansat la 10 octombrie.
Gafa lui Einstein a primit un nume cool: "energia întunecată"
Povestea constantei cosmologice a început acum mai bine de un secol, când Einstein a prezentat un set de ecuaţii, cunoscute în prezent drept ecuaţiile de câmp ale lui Einstein şi care au reprezentat cadrul pentru celebra sa teorie a relativităţii generale. Aceste ecuaţii explică cum materia şi energia deformează textura spaţiu-timpului rezultând forţa de gravitaţie. Pe atunci, consensul în fizică era că Universul are o dimensiune fixă şi spaţiul dintre galaxii nu se schimbă. Atunci când Einstein a aplicat relativitatea generală la întregul Univers, ca un întreg, teoria sa ajungea la predicţia că Universul nu are o dimensiune fixă şi că fie se extinde, fie se contractă. Pentru că i se părea de neconceput ca Universul să se extindă sau să se contracte, Einstein a considerat că trebuie să existe o constantă care să facă Universul să rămână static. Astfel s-a născut constanta cosmologică.
Aproape un deceniu mai târziu, un alt fizician, Edwin Hubble, a descoperit că Universul nu este static ci se extinde. Lumina de la galaxiile îndepărtate arată că acestea se îndepărtează unele de altele, la fel ca stafidele din aluatul de cozonac aflat în cuptor. Această descoperire l-a convins pe Einstein să renunţe la constanta cosmologică din ecuaţiile sale de câmp şi să recunoască faptul că introducerea acestei constante în ecuaţii, pentru a se asigura că Universul rămâne static, reprezintă probabil cea mai mare gafă din cariera sa.
În 1998, observaţii asupra unor supernove îndepărtate au arătat că Universul nu doar că se extinde ci se extinde accelerat. Galaxiile se îndepărtează unele faţă de celelalte în mod accelerat ca şi când ar exista o forţă necunoscută care învinge gravitaţia. Fizicienii au numit această forţă misterioasă energie întunecată şi deocamdată natura ei exactă rămâne necunoscută.
În mod ironic, constanta cosmologică a fost reintrodusă de fizicieni în ecuaţiile lui Einstein sub denumirea de energie întunecată. În modelul cosmologic standard, aşa cum este cunoscut în prezent, constanta cosmologică este energia întunecată. Astronomii au reuşit chiar să-i estimeze valoarea pornind de la observaţiile derulate asupra unor stele aflate în stadiul de supernove şi de la observaţii asupra radiaţiei cosmice de fond. Deşi această valoare este absurd de mică, de ordinul a 10 la puterea -52 pe metru pătrat, la scara întregului Univers această valoare este suficient de semnificativă pentru a explica expansiunea accelerată a spaţiului.
"Constanta cosmologică (sau energia întunecată) reprezintă aproximativ 70% din energia întregului Univers, fapt pe care l-am dedus din observarea expansiunii accelerate prin care trece Universul în prezent. Şi cu toate acestea, încă nu înţelegem această constantă", subliniază Lombriser. "Încercările de a o explica au eşuat, şi pare să ne lipsească ceva fundamental din modul în care înţelegem cosmosul. Punerea cap la cap a pieselor acestui puzzle reprezintă unul dintre marile domenii pe care este concentrată fizica modernă. Ne aşteptăm ca rezolvarea acestei probleme să ducă la o înţelegere fundamentală a fizicii", a adăugat el.
Cea mai inexactă predicţie teoretică din istoria fizicii
Constanta cosmologică ar putea reprezenta ceea ce fizicienii numesc "energia vidului". Teoria câmpului cuantic susţine că, până şi în vidul spaţiului intergalactic, particule subatomice apar şi dispar în mod spontan din existenţă, generând energie - o idee aparent absurdă care însă a fost demonstrată experimental. Problemele apar atunci când fizicienii încearcă să calculeze contribuţia sa la constanta cosmologică. Iar aceste probleme sunt uriaşe şi chiar stânjenitoare pentru ştiinţă. Există o prăpastie uriaşă între predicţia teoretică şi rezultatele obţinute din observaţii - diferenţa este un factor de ordinul 10 la puterea 121 (10 urmat de 120 de zerouri) - cea mai mare discrepanţă dintre teorie şi experiment din istoria fizicii şi probabil a oricărei alte ştiinţe.
Această discrepanţă i-a făcut pe unii fizicieni să pună sub semnul întrebării ecuaţiile prin care Einstein explică gravitaţia. Câţiva chiar au sugerat modele alternative de explicare a gravitaţiei. Experimentele cu privire la undele gravitaţionale derulate în cadrul LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) au venit însă la momentul oportun şi au reconfirmat relativitatea generală, infirmând alte teorii mai exotice. Din acest motiv, în loc să se gândească la un alt mod de a explica gravitaţia, Lombriser a optat pentru o abordare diferită pentru rezolvarea acestui puzzle cosmic.
"Mecanismul pe care-l propun nu modifică ecuaţiile de câmp ale lui Einstein", susţine Lombriser. În schimb, "adaugă încă o ecuaţie la ecuaţiile de câmp ale lui Einstein".
Constanta gravitaţională, ce a fost folosită pentru prima oară în legile lui Isaac Newton, şi care este acum o parte esenţială din ecuaţiile de câmp ale lui Einstein, descrie magnitudinea forţei gravitaţionale dintre diferite corpuri. Este considerată una dintre constantele fundamentale ale fizicii, având o valoare eternă, sau poate mai bine spus, de aceeaşi vârstă cu Universul. Ei bine, Lombriser a îndrăznit să se atingă de acest "adevăr bine stabilit al ştinţei" şi a lansat ipoteza iconoclastă că această constantă se poate schimba.
În modelul relativităţii generale modificat de Lombriser, constanta gravitaţională rămâne aceeaşi în Universul observabil, dar, în acord cu principiul incertitudinii cuantice, poate varia în afara Universului observabil. Iar cum Universul nostru se extinde accelerat şi, pe măsură ce înaintăm pe linia timpului, din ce în ce mai mult din ceea ce azi constituie Universul observabil va dispărea dincolo de el, în categoria Universului neobservabil, constanta gravitaţională va deveni... din ce în ce mai inconstantă.
Ideea variaţiilor gravitaţiei i-a oferit lui Lombriser încă o ecuaţie care raportează constanta cosmologică la suma medie a materiei în spaţiu-timp. După ce a introdus în ecuaţie masa estimată totală a galaxiilor din Univers, a stelelor şi materiei întunecate, Lombriser susţine că poate rezolva ecuaţia pentru a obţine o nouă valoare a constantei cosmologice, una care să fie foarte apropiată, dacă nu identică cu valorile obţinute din observaţii. Folosind un nou parametru care exprimă fracţiunea din Univers formată din materie întunecată, el a ajuns la concluzia că Universul este compus în proporţie de aproximativ 74% din energie întunecată - o valoare mult mai apropiată de cea de 68,5% energie întunecată estimată din observaţii şi o îmbunătăţire evidentă faţă de uriaşa prăpastie semnalată de teoria câmpului cuantic.
Deşi noul cadru teoretizat de Lucas Lombriser ar putea să fie rezolvarea la problema "inconstantei" constante cosmologice, deocamdată nu există nicio modalitate de a o testa. În viitorul mai mult sau mai puţin îndepărtat, în cazul în care experimentele derulate în cadrul altor teorii vor ajunge să-i valideze ecuaţiile lui Lombriser, munca sa ar reprezenta un salt gigantic în modul în care înţelegem energia întunecată şi ar putea să le ofere fizicienilor instrumentele necesare pentru a dezlega şi alte mistere cosmice.AGERPRES/(AS - autor: Codruţ Bălu; editor: Mihaela Nicolaescu, editor online: Ady Ivaşcu)
Conținutul website-ului www.agerpres.ro este destinat exclusiv informării publice. Toate informaţiile publicate pe acest site de către AGERPRES sunt protejate de dispoziţiile legale incidente. Sunt interzise copierea, reproducerea, recompilarea, modificarea, precum şi orice modalitate de exploatare a conţinutului acestui website. Informaţiile transmise pe www.agerpres.ro pot fi preluate, în conformitate cu legislaţia aplicabilă, în limita a 500 de semne. Detalii în secţiunea Condiţii de utilizare. Dacă sunteţi interesaţi de preluarea ştirilor AGERPRES, vă rugăm să contactaţi Direcţia Marketing - [email protected].
Alte știri din categorie
Cutremur în Myanmar/ Bilanțul a urcat la 3.145 de morți
Bilanțul victimelor cutremurului cu magnitudinea 7,7 din Myanmar a crescut la 3.145 de morți, 4.589 de răniți și 221 de dispăruți, a anunțat joi Myanmar Radio and Television (MRTV), transmite agenția Xinhua. Departamentul de pompieri din Myanmar, în colaborare cu echipele internaționale de intervenție, a continuat operațiunile de căutare
Capitala Nepalului, acoperită de o ceață toxică provocată de incendiile de pădure
O ceață densă, cu miros înțepător, a acoperit joi capitala Nepalului, Kathmandu, unul dintre cele mai poluate orașe din lume, alimentată de incendiile de pădure care fac ravagii în întreaga țară, informează AFP. Potrivit experților, numeroase incendii, amplificate de o iarnă excepțional de secetoasă și de condiții atmosferice
Australia a cunoscut cele mai călduroase 12 luni înregistrate vreodată (servicii meteo)
Australia a cunoscut cele mai călduroase 12 luni înregistrate vreodată, a anunțat joi un reprezentant al serviciilor meteorologice de pe insula-continent, care a fost afectată și de inundații violente, cicloane și de un vast fenomen de albire a coralilor, informează AFP. Între aprilie 2024 și martie 2025, temperatura medie în
Ediția 2025 a salonului parizian de tehnologie VivaTech își propune să concretizeze inteligența artificială
Aplicațiile concrete ale inteligenței artificiale (AI) în domenii precum comerț, sănătate sau cultură se vor afla în centrul salonului VivaTech, cel mai mare eveniment tehnologic european, care va avea loc în iunie la Paris, într-o perioadă în care sectorul se află în centrul unor tensiuni geopolitice intense, transmite AFP.
Peste o sută de organizații de mediu solicită interzicerea explorării combustibililor fosili din oceane
Peste 100 de organizații de mediu solicită impunerea imediată a unei interdicții asupra explorării resurselor de petrol și de gaze din oceane în anticiparea Conferinței ONU pentru oceane (UNO3) din iunie, a transmis joi dpa. Căutarea continuă de combustibili fosili în fundul mării amenință ecosistemele marine, subliniază cele 111 o
Amazon va lansa primii sateliți din constelația sa furnizoare de internet
Compania Amazon, deținută de miliardarul Jeff Bezos, se pregătește să lanseze primii sateliți din constelația sa care va furniza acces din spațiu la internet și care va concura cu Starlink, constelația rivalului său, Elon Musk, informează AFP. Misiunea intitulată 'Kuiper Atlas 1' prevede lansarea unui set de 27 de sateliți cu ajutorul
Seism în Myanmar: Bilanțul morților a depășit pragul de 3.000, potrivit juntei
Peste 3.000 de persoane au murit în Myanmar în urma cutremurului puternic cu magnitudinea de 7,7 care a lovit țara în urmă cu șase zile, potrivit unui nou bilanț al deceselor, anunțat joi de junta din această țară, informează AFP. Un purtător de cuvânt al armatei aflate la putere, Zaw Min Tun, a declarat că au fost conf
Cutremur în Myanmar/ Bilanțul deceselor se apropie de 3.000
Bilanțul puternicului cutremur produs în urmă cu cinci zile în Myanmar a urcat la 2.886 de decese, a anunțat miercuri junta militară aflată la putere, alte peste 4.600 de persoane fiind rănite și aproximativ 370 fiind în continuare date dispărute, transmite agenția DPA. Liderul juntei, Min Aung Hlaing, a declarat miercuri că
Guvernul slovac a aprobat împușcarea a 350 de urși după ce un bărbat a fost ucis săptămâna trecută
Guvernul slovac a aprobat miercuri împușcarea a 350 de urși în acest an, în urma creșterii numărului de atacuri ale acestor animale, a căror populație s-a mărit în ultimii ani, a declarat prim-ministrul Robert Fico, informează Reuters. Această țară din Europa Centrală găzduiește, în numeroasele sale regiuni muntoa
Cutremur cu magnitudinea 6 în largul Japoniei; nu a fost emisă alertă de tsunami
Un cutremur cu magnitudinea preliminară 6 s-a produs miercuri în largul coastei estice a Peninsulei Osumi din Japonia, a anunțat agenția de meteorologie a țării, transmite Xinhua. Seismul a avut loc în jurul orei locale 23:04, la o adâncime de 40 de kilometri, având magnitudinea 4 pe scara japoneză de intensitate seismi
Astronauții misiunii Starliner ar accepta oricând o nouă misiune cu capsula Boeing, în pofida problemelor tehnice înregistrate
Astronauții NASA Suni Williams și Butch Wilmore au declarat la unison că ar accepta o nouă misiune la bordul capsulei Starliner construită de Boeing, în pofida problemelor tehnice cu care s-au confruntat cei doi în primul zbor de încercare al acestei capsule, transmite miercuri
Intensitatea erupției vulcanice din Islanda scade, dar activitatea seismică persistă
Cea mai recentă erupție vulcanică de pe Peninsula Reykjanes din Islanda a scăzut rapid în intensitate, miercuri nemaifiind vizibilă nicio activitate în zona fisurii apărute la sud-vest de Reykjavík, transmite agenția DPA. În câmpul de lavă pot fi văzuți doar niște cărbuni incandescenți, izolați, a anunțat Biroul
Seism în Myanmar: Un bărbat a fost găsit în viață după cinci zile petrecute sub dărâmături
Un bărbat a fost găsit în viață în noaptea de marți spre miercuri în Myanmar, au anunțat pompierii locali, la cinci zile după puternicul seism care a ucis cel puțin 2.700 de persoane în această țară, informează bfmtv.com. Tânărul, în vârstă de aproximativ 20 de ani, a fost găsit de o echipă de salvatori birmanezi și tu
Lava incandescentă se apropie de un oraș islandez în urma unei noi erupții vulcanice
Lava de un roșu aprins a țâșnit din nou din sol în Islanda în timpul unei noi erupții vulcanice care a început marți dimineață în Peninsula Reykjanes, la sud-vest de Reykjavík, lângă orașul-port pescăresc Grindavík, a declarat biroul local de meteorologie, transmite agenția DPA. Imagini transmi
Recordul de temperatură medie din Germania, depășit din nou, în 2024
Temperatura medie din Germania a atins anul trecut 10,9 grade Celsius, 2024 devenind cel mai călduros an de la începutul înregistrărilor, în 1881, a anunțat marți Serviciul German de Meteorologie (DWD), citat de agenția DPA. Această valoare de temperatură a depășit recordul anterior de 10,6 grade Celsius, stabilit cu doar un