Teorijski fizičari dugo pokušavaju da osmisle kompletnu teoriju gravitacije koja bi takođe objasnila fenomene kvantne mehanike, kao što to ne čine postojeći modeli. Takva teorija bi kolektivno mogla da objasni mnoge zamršene fizičke i kosmološke pojave uočene tokom proteklih decenija.
Istraživači sa Univerziteta Merilend i Univerziteta Britanske Kolumbije nedavno su sproveli teorijsku studiju koja istražuje mogućnost da se holografija, pristup kvantnoj gravitaciji koji uključuje neke karakteristike konvencionalnih holograma, može koristiti za opisivanje kvantnomehaničkih fenomena. Njihov rad, objavljen u Phisical Reviev Letters, uvodi teorijski argument koji bi mogao da sugeriše vezu između vidljivih kosmoloških fenomena i fizike koja bi bila osnova prostor-vremena crvotočina.
„Izrada teorije gravitacije koja uključuje fiziku kvantne mehanike bila je glavna oblast teorijske fizike decenijama“, rekao je za Phis.org Mark Van Raamsdonk, jedan od istraživača koji su sproveli studiju. „Ovo je neophodno da bismo zaista razumeli fiziku crnih rupa i Velikog praska i da bismo napredovali ka potpuno ujedinjenoj teoriji fizike.
„Sada imamo potpuno konzistentne modele kvantne gravitacije putem pristupa koji se zove holografija, gde je gravitaciona fizika kodirana u jednostavnijem, nižedimenzionalnom negravitacionom kvantnom sistemu. Holografske teorije gravitacije su nas naučile mnogo o fizici crnih rupa, pa čak i o fundamentalnoj prirodi prostor-vremena, ali do sada nije bilo mnogo napretka u razumevanju realističnih kosmoloških prostor-vremena sa Velikim praskom.“
Ključni cilj nedavnog rada Van Raamsdonka i njegovih kolega bio je da opišu fiziku kosmoloških prostor-vremena koristeći holografski pristup. Prostor-vremena u suštini podrazumevaju kombinaciju tri dimenzije prostora i jedne dimenzije vremena u jednu četvorodimenzionalnu mnogostrukost, koja podupire fenomene kao što su Veliki prasak i kosmičke ekspanzije.
„Mi tvrdimo da ovi modeli takođe mogu da objasne činjenicu da se širenje našeg univerzuma ubrzava, ali na drugačiji način od onoga što se obično pretpostavlja“, rekao je Van Ramsdonk. „Najkonvencionalnije objašnjenje, u onome što se zove Lambda-CDM (hladna tamna materija) model, jeste da imamo pozitivnu ‘kosmološku konstantu’, vrstu tamne energije koja uvek ima istu gustinu u celom univerzumu. Tvrdili smo da Holografski modeli takođe mogu prirodno da objasne kosmičko ubrzanje, ali to rade preko tamne energije čija se gustina menja tokom vremena.“
Holografski modeli sugerišu da se u nekom trenutku gustina tamne energije smanjuje ispod nule, dostižući negativnu vrednost. Ovo bi zauzvrat moglo da izazove usporavanje i eventualni ponovni kolaps univerzuma, što se ponekad naziva „velikim krčmom“. Van Raamsdonk i njegove kolege stoga predlažu da ovi modeli tako mogu ponuditi drugačiju perspektivu kosmološkog ubrzanja.
„Uočili smo da modeli kvantne gravitacije koji proizilaze iz holografije mogu prirodno objasniti kosmološko ubrzanje na nov način, sa promenljivom tamnom energijom koja na kraju postaje negativna“, rekao je Van Ramsdonk. „Ne znamo sa sigurnošću da li naš univerzum funkcioniše na ovaj način, ali to je nešto što možemo tražiti u kosmološkim posmatranjima.“
Nedavni rad ovog tima istraživača nudi novu perspektivu koja bi mogla doprineti teorijskom razumevanju kosmoloških problema koji ostaju nerešeni. Van Raamsdonk i njegove kolege su već sproveli dalja istraživanja upoređujući svoja predviđanja sa dostupnim kosmološkim zapažanjima.
„Uporedili smo predviđanja naše klase modela (smanjenje tamne energije) sa onim što vidimo iz direktnih opservacija širenja univerzuma, da vidimo da li izgledaju dosledno“, dodao je Van Ramsdonk. „Sa mojim učenikom Krisom Vadelom, pogledali smo najnovije podatke o crvenom pomaku u odnosu na sjaj za supernove tipa IA. Ova zapažanja nam mogu kvantitativno reći kako je izgledalo širenje svemira u proteklih šest ili sedam milijardi godina. „ne bi nam definitivno rekli da li se tamna energija smanjuje ili ne, otkrili smo da većina modela koji se prihvatljivo uklapaju u podatke trenutno imaju opadajuću tamnu energiju.“
U svojim sledećim studijama, istraživači bi takođe želeli da bolje razumeju šta bi klasa modela koje su osmislili mogla predvideti u pogledu fizike kosmičke mikrotalasne pozadine i distribucije galaksija u univerzumu. To bi im onda omogućilo da uporede ova predviđanja sa nedavnim zapažanjima.
