Teadlane: universumil puudub algus ja lõpp

Andes mõista, et massi, aega ja vahemaad saab universumi arenemise käigus vastastikku üksteiseks teisendada, pakub Taiwani teadlane välja uute kosmoloogiliste mudelite klassi, mis võivad universumi-vaatlustega sobituda paremini praegusest Suure Paugu mudelist.

Konkreetselt tähendab see, et uued mudelid võivad selgitada universumi kiirenevat paisumist ilma sellise kosmoloogilise konstandita nagu tumeenergia, ning lahendada või kõrvaldada ka muud kosmoloogilised dilemmad nagu tasapinnalisuse probleem (ingl

flatness problem

) ja horisondiprobleem (ingl

horizon problem

), vahendab PhysOrg.

Taiwani riikliku Tsing Hua ülikooli abiprofessor Wun-Yi Shu selgitab veebiajakirjas arXiv.org avaldatud töös, et uued mudelid võrsusid värskest perspektiivist mõnedele kõige elementaarsematele olemitele: ajale, ruumile, massile ja vahemaale. Tema ettepaneku kohaselt on aega ja ruumi võimalik teineteiseks teisendada, kusjuures teisendusteguriks on valguse muutuv kiirus. Ka mass ja vahemaa on omavahel vahetatavad, kusjuures teisendustegur sõltub nii muutuvast gravitatsioonilisest “konstandist” kui muutuvast valguskiirusest (G/c^2). Põhimõtteliselt teisendatakse sedamööda, kuidas universum paisub, aega ruumiks ja massi vahemaaks. Kui universum kokku tõmbub, toimub vastupidine protsess.

“Me vaatleme valguse kiirust aegruumis lihtsalt kui teisendustegurit aja ja ruumi vahel,” kirjutab Shu. “See on lihtsalt üks aegruumi geomeetria omadusi. Kuna universum paisub, oletame me, et teisendustegur muutub kuidagi vastavalt universumi evolutsioonile, mistõttu on valguse kiirus ka kosmilises ajamastaabis varieeruv.”

Nagu Shu oma töös osutab, on äsja välja pakutud mudelitel neli iseloomulikku tunnust:

· Valguse kiirus ja nn gravikonstant ei ole konstantsed, vaid muutuvad koos universumi evolutsiooniga.

· Ajal ei ole algust ega lõppu, st, ei ole ei Suure Paugu ega ka Suure Krõmpsu (kollapsi) singulaarsust.

· Ruumiline lõige universumist on 3-sfäär (kera kõrgemamõõtmelisem analoog), mis välistab tasapinnalise või hüperboloidse geomeetria.

· Universumil on nii kiirenemis- kui aeglustumisfaasid.

Shu kõrvutas üht mudelitest olemasolevate kosmoloogiliste vaatlustega rühma I-a supernoovadest, mis on näidanud, et universum paistab paisuvat kiirenevas tempos. Ta leidis, et kuna kiirendus on selle mudeli loomulik osa, klapib see vaadeldud supernoovade punanihke-andmetega üpris hästi. Senitunnustatud Suure Paugu mudel seevastu andmetega ei klapi, mis ongi ajendanud teadlasi otsima muid selgitusi nagu tumeenergia, mis teooria kohaselt moodustab 75% universumi mass-energiast.

Shu mudelid võivad lahendada ka muud probleemid, millega standardne Suure Paugu mudel silmitsi seisab. Näiteks kerkib tasapinnalisuse probleem Suure Paugu mudelis esile vaatlustest, mis osutavad, et pealtnäha tasapinnaline universum nagu meie oma nõuab peenhäälestatud eeltingimusi. Ent kuna Shu mudelis on universum 3-sfäär, kaob tasapinnalisuse probleem automaatselt. Samamoodi ilmneb standardses kosmoloogias horisondiprobleem — universumis üksteisest kaugetel piirkondadel ei tohiks olla ühiseid füüsilisi omadusi (nagu neil on), sest pikad vahemaad eeldaksid valguse kiirusest kiiremat ühendust. Shu mudelis kaob see probleem tänu Suure Paugu algupära ja loomuomase kiirenemise puudumisele.

“Põhimõtteliselt on antud töö näol tegemist uudse teooriaga sellest, kuidas kolme elementaarse füüsilise mõõtme — massi, aja ja vahemaa — väärtused teisenevad üksteiseks, ehk uudse teooriaga sellest, kuidas suhestuvad omavahel aegruumi geomeetria ja mass-energia jaotus,” kirjutab Shu. “Käesolev teooria lahendab üheainsa hoobiga sellised kosmoloogilised probleemid nagu Suur Pauk, tumeenergia ja tasapinnalisus.”