Siver energien langsomt ud af universet?
more_vert
close
close

Vores nyhedsbreve

close
Ved at tilmelde dig accepterer du vores Brugerbetingelser, og at Mediehuset Ingeniøren og IDA-gruppen lejlighedsvis kan kontakte dig om arrangementer, analyser, nyheder, tilbud mm via telefon, SMS og email. I nyhedsbreve og mails fra Mediehuset Ingeniøren kan findes markedsføring fra samarbejdspartnere.
værd at vide

Siver energien langsomt ud af universet?

... Eller er det universets energi, som langsomt forsvinder? Foto: PBS Space Time

I sidste uge fokuserede jeg på en ny teori for tyngdekraften, der kunne forklare universets opbygning uden at gribe til mørkt stof.

I denne uge faldt jeg over en anden teori, der måske kan forklare den mystiske mørke energi

Lad mig slå fast, at der også i dette tilfælde er tale om en teori, som langt fra er alment accepteret, og som måske har større sandsynlighed for at være forkert end rigtig. Men da teorien giver et indblik i de overvejelser, som nogle fysikere er villige til at tage i brug, når andre veje ikke fører videre, så er her en kort beskrivelse.

Jeg erindrer lige om, at de fleste fysikere mener, at mørk energi er forklaringen på, at universets udvidelse er accelererende, som det blev observeret for ca. 20 år siden ud fra målinger af supernovaer i meget fjerne galakser

Den mest almindelige beskrivelse af den mørke energi er en kosmologisk konstant. Einstein indførte selv en sådan i ligningerne for sin generelle relativitetsteori i 1917 for at undgå, at universet i henhold til teorien skulle kollapse under påvirkningen af tyngdekraften.

Den kosmologiske konstant betegnes Lambda Foto: Einstein

Da Edwin Hubble i 1929 opdagede, at universet ikke var statisk, men i udvidelse, var der ikke længere behov for denne kosmologiske konstant, så Einstein smed den selv på porten – og fysikerne fik først brug for den igen i 1998, da de opdagede, at udvidelsen ikke var konstant, men accelererende.

Mysterium: Hvorfor er den så lille, men alligevel ikke nul?

Så opstod problemet med at forklare størrelsen af den kosmologiske konstant.

Tager man udgangspunkt i kvantemekanikken, kan man regne sig frem til, at den kosmologiske konstant skulle være 120 størrelsesordener højere end det, man rent faktisk observerer.

Det blev ikke anset som det helt store problem dengang, man anså, at værdien for konstanten var eksakt 0. For fysikerne spekulerede i, at der nok var noget, som præcist modvirkede den kvantemekaniske effekt. Det var slet ikke utænkeligt.

De har langt sværere ved at forklare, hvorfor den kosmologisk konstant ikke er nul, men ganske lille.

Her kommer Thibaut Josset og Alejandro Perez fra Université de Toulon i Frankrig og Daniel Sudarsky fra Universidad Nacional Autónoma de México på banen med en ny teori baseret på en teori lige så gammel som den generelle relativitetsteori kaldet unimodular gravity. Se evt. også her.

De kombinerer generel relativitetsteori og unimodular gravity med en anden teori kaldet continuous spontaneus localization (CSL) og kan derved beregne en størrelse af den kosmologiske konstant, som stemmer meget godt med den værdi, som man observerer.

Foto: S. Harris, ScienceCartoonsPlus.com.

CSL er en teori, der beskriver, hvorfor små objekter kan være flere steder på samme tid – således som kvantemekanikken beskriver, det er muligt – men hvorfor det ikke er muligt for større objekter. Som teoriens navn tilsiger, kan der ske et spontant kollaps af bølgefunktionen, og sandsynligheden for, at det sker, stiger med objektets masse.

Så skulle man tro alle var glade. Men brugen af CSL har en pris.

Man er nemlig nødt til at opgive tanken om energibevarelse, som er et af de grundbegreber, som er allerhelligst inden for fysikken. Men skal man tro CSL, siver energien lige så langsomt bort.

»Mørk energi bliver den størrelse, som forklarer, hvor meget energi, der er gået tabt gennem universets historie,« forklarer den ene af forskerne, Alejandro Perez til Science.

Ifølge Science finder nogle fremtrædende teoretikere tanken spændende og værd at udforske yderligere. Andre er mere skeptiske, og uden jeg skal gøre mig til dommer, så jeg er nok også selv blandt skeptikerne.

Jeg er ikke meget for at give køb på loven om energibevarelse. Men det vil nu være værd at vide, hvad den forbaskede mørke energi egentlig er.

Matematikere jagter ensomme løbere

I sidste uge nævnte jeg også mit håb om, at der snart ville komme et rigtigt stort matematisk gennembrud. En af dem, man kan forvente noget fra er Terence Tao fra University of California, Los Angeles, hvis forskning, jeg tidligere har skrevet om.

Her ses en illustration af problemet om ensomme løbere. Hver prik repræsenterer en løber – i dette tilfælde er der syv løbere. De begynder alle på samme tid, men løber rundt i den cirkelformede bane med forskellige hastigheder. På et tidspunkt opnås denne situation, hvor løberen til højre ikke har nogen anden løber inden for en afstand af 1/7 cirkelbue til hver side (angivet med stregerne) – han er en ensom løber. Vil alle løbere på et eller andet tidspunkt blive ensomme løbere? Vil det samme gælde, hvis man har n løbere, som regnes som ensomme, hvis der er en afstand til alle andre løbere større end 1/n cirkelbue? Eller er man nødt til at specificere, at der skal være en bestemt forskel i løbernes hastighed, for at de alle på et eller andet tidspunkt bliver ensomme? Det er de matematiske udfordringer. En animation kan bl.a. ses her på http://community.wolfram.com/groups/-/m/t/801811. Foto: Brian Weinstein

Læs også: 80 år gammelt matematisk problem finder sin løsning

Han har tidligere forsøgt sig med matematikkens problem om de ensomme løbere, som fik sit navn for næsten 20 år siden.

I denne uge gør Tao på sin blog opmærksom på sin nyeste forskning på at løse lonely-runner formodningen.

Problematikken er illustreret og beskrevet på figuren. Så sent som i 2008 viste matematikere, at syv løbere altid vil blive ensomme løbere.

Formodningen er, at det gælder for et vilkårligt stort antal løbere. Det har ingen dog endnu været i stand til at bevise.

Dog ved man, at formodningen er sand for et vilkårligt antal løbere, hvis forskellen mellem løbernes hastighed er bundet af en bestemt ulighed. Men det er ikke bevist, at formodningen er sand, hvis det eneste betingelse er, at der blot skal være en eller anden forskel i løbehastighed.

Tao skriver, at det ikke er lykkedes ham at komme helt i mål, men han har i de mindste fundet en strategi, som kan vise sig anvendelig til at gøre yderligere fremskridt, og han har påvist, hvorfor formodningen er så svær at bevise.

Så der er stadig plads til, at en kreativ matematisk sjæl kan få en god idé. Og i modsætning til fysikere, som har naturen som overdommer, så kan matematikerne tænke helt vildt, blot det sker på en stringent måde.

En god artikel og video til weekenden

Foto: Julia Breckenreid

Hvis du ovenpå dette har lidt ekstra tid i weekenden, så anbefaler jeg interviewet med 96-årige Freeman Dyson i Nautilius, hvor han fortæller sit liv med fysikkens Dream Team – Einstein, Bohr, Feynman, Pauli osv.

Han fortæller bl.a., at fleste store videnskabsmænd blev halvskøre på deres gamle dage, bortset fra Niels Bohr, som var en exceptionel undtagelse.

Det er en interessant beretning fra en af de få nulevende fysikere, der personligt har kendt de gamle kæmper.

Læs om den glade tid i 1950'erne, hvor andenrangs fysikere kunne lave førsteklasses forskning. Hvorfor Dyson mener, teoretisk biologi i dag er mere interessant end fysik, og hvorfor han lever udmærket med, at klassisk fysik og kvantefysik er to adskilte verdener, som Dyson i modsætning til de fleste andre fysikere håber, aldrig bliver forenet.

Hvis du yderligere har 22 minutter til rådighed og er interesseret i at forstå, hvorfor det på en måde giver mening at sige, at summen af alle positive heltal (1+2+3+4+..) er -1/12 (og hvorfor det på en anden måde er meningsløst), så vil jeg anbefale denne fremragende video om Riemanns zeta-funktion.

Det er en funktion, som jeg gentagne gange inden for de seneste halve snes år har skrevet flere artikler om, men som videoen gjorde mig væsentligt klogere på. Det kan du sikkert også blive.

"Man er nemlig nødt til at opgive tanken om energibevarelse"
Man taler om et endeligt Univers, men stråling stopper ikke ved en eller anden arbitrær grænse.
Det er kun i et lukket system energien bevares, og Universet er ikke specielt lukket. Man finder for eksempel hele tiden objekter længere og længere væk.
Spørg en astrofysiker/kosmolog om hvad man ville se hvis man var på Universets grænse. Det er interessante svar man får.

  • 6
  • 10

Spørg en astrofysiker/kosmolog om hvad man ville se hvis man var på Universets grænse. Det er interessante svar man får.

En kugleflade har en endelig størrelse men ingen grænse. Hvorfor skulle et endeligt univers have en grænse? Du laver en - arbitrær - forudsætning for universets geometri så du kan vise hvor fiffig du er - i modsætning til nogle svagt begavede forskere.

Og hvor mange astrologer / kosmolog har du spurgt og hvorfor fortæller du ikke de interessante svar de gav dig?

  • 8
  • 16