One formula to rule them all

Teorija svega je izraz u fizici koje bi trebao uključiti u jedan matematički konzistentan okvir zakone za sve interakcije poznate na svim razinama i skalama organizacije svemira i materije. U tu svrhu fizičari širom svijeta već desetljećima pokušavaju povezati teoriju relativnosti, koja opisuje funkcioniranje svemira na širem planu, i kvantnu mehaniku, odnosno kvantnu fiziku, koja se odnosi na elementarne čestice. Sada su znanstvenici Chavis Srichan, Popborn Danvirtuai, Adrian David Cheok, Yun Cai i Ying Yan ponudili rješenje koje navodno objedinjuje obje ove teorije. Zahvaljujući jedinstvenoj jednadžbi koju su predložili, konačno bi mogli povezati međusobno mikroskopski i makroskopski svijet.

Prema njima, odgonetnuta teorija svega može potpuno promijeniti naše shvaćanje svemira, pa i razjasniti nepoznanice poput tamne materije, ali i druge do sada nedovoljno objašnjene fenomene. Opća relativnost i kvantna fizika opisuju svijet na potpuno različite načine, a objekti u njima ponašaju se bitno drugačije. Velika razlika između te dvije vrste fizike su, primjerice, jezgre crnih rupa koje su prema općoj relativnosti beskonačno guste, dok prema kvantnoj mehanici takve beskonačnosti ne mogu postojati.

Tim znanstvenika uspio je spojiti te teorije redefinirajući masu i naboj leptona u smislu interakcija između energetskih polja i zakrivljenosti prostor-vremena. Primijenili su Planckovu duljinu i Planckovo vrijeme kako bi oblikovali invarijantnu jednadžbu Plackove ljestvice uz oblik jednadžbe kovarijantnog polja. 

Prema njima, takva kombinacija teorija trebala bi razjasniti fenomene s kojima se susreo svemirski teleskop James Webb (JWST) kada je otkrio galaksije koje su postojale 290 milijuna godina nakon stvaranja svemira, što su znanstvenici prije smatrali nemogućim.

Tvrde da su dokazali da je Einsteinova jednadžba polja iz opće relativnosti zapravo relativistička kvantnomehanička jednadžba. Koristeći svoju jednadžbu s Einsteinovim lambda formalizmom, otkrili su da se dinamika svemira može smatrati harmonijskim oscilatorima isprepletenim s lambda zakrivljenošću. Tvrde da mogu opisati prijenos energije između dva isprepletena prostor-vremena između istog svemira kao i između bilo koja dva svemira. Po njima singularnost crnih rupa može se izbjeći na Planckovoj skali, jer prostor i vrijeme nisu isprepleteni. Itd., itd.

Zahvaljujući ovoj novoj studiji, čini se da je fizika u cjelini na rubu prave revolucije. Međutim, još je prerano za slavlje, jer se moraju provesti dodatna ispitivanja i dokazivanja kako bi se vidjelo jesu li jednadžbe potpune. U prošlosti je bilo nekoliko takvih potencijalnih velikih otkrića, ali čestu su ona samo otvorila dodatna nova pitanja. Jedan od njih je bilo i otkriće Higgsovog bozona, koje je s jedne strane izuzetno važno, ali istovremeno nije donijelo ni približno tolike promjene koliko su fizičari prvotno očekivali. Standardni model dobro objašnjava Higgsov bozon, ali mnogi fizičari smatraju da je nepotpun. Teorije kao što su supersimetrija i teorija struna predviđaju postojanje dodatnih Higgsovih bozona ili polja. Je li Higgs elementarna čestica ili može biti složena čestica koja se sastoji od još manjih čestica? Kako se Higgsov bozon, ako uopće, interagira s tamnom materijom.

Ako ju drugi fizičari potvrde, slijedi im jasno Nobelova nagrada i mjesto u povijesti kakvo malo koji znanstvenici zaslužuju.

One formula to rule them all,
   one formula to find them,
One formula to bring them all
   and in the darkness bind them.

Istovremeno u tom istom Svemiru

Jedna je od najprihvaćenijih kozmoloških teorija danas je Teoriju velikog praska koji je i ideja o širenju svemira koji je nastao u ogromnoj eksploziji prije 13,8 milijardi godina. Ključni dokaz za ovu teoriju dolazi iz promatranja tzv. crvenog pomaka, fenomena u kojem se svjetlost udaljenih galaksija pomiče prema crvenom kraju spektra. Dvadesetih godina prošlog stoljeća američki astronom Edwin Hubble pokazao je da se svemir širi i da se galaksije neprestano udaljavaju. Prema Hubble-Lemaîtreovom zakonu općeg širenja svemira, promatrana radijalna brzina galaksija izravno je proporcionalna njihovoj udaljenosti od Zemlje. Što su galaksije dalje, to se brže udaljavaju. Svjetlost iz ovih galaksija pomaknuta je u crveni dio spektra, što je uzrokovano Dopplerovim efektom. Ovaj pomak ukazuje na to da se galaksije udaljavaju od nas, što je kažu dokaz širenja svemira i jedan od glavnih stupova teorije Velikog praska. Ali postoji li alternativno objašnjenje?

Izvanredni profesor računalnih znanosti sa Sveučilišta Kansas State, Lior Shamir, nedavno je objavio rezultate opservacijske studije u prilog stoljetnoj teoriji koja izravno dovodi u pitanje valjanost teorije Velikog praska. Koristio je slike s tri teleskopa i više od 30.000 galaksija kako bi izmjerio crveni pomak galaksija na temelju njihove udaljenosti od Zemlje. Shamirova studija koristila je konstantnu brzinu rotacije Zemlje oko središta Mliječne staze kako bi ispitala crveni pomak galaksija koje se kreću različitim brzinama u odnosu na Zemlju i kako bi testirala kako promjena crvenog pomaka reagira na promjenu brzine. Rezultati su pokazali da galaksije koje rotiraju u suprotnom smjeru u odnosu na Mliječni put imaju niži crveni pomak u usporedbi s galaksijama koje rotiraju u istom smjeru u odnosu na Mliječni put. Ta razlika odražava kretanje Zemlje dok se okreće s Mliječnom stazom. Ali rezultati su također pokazali da se razlika u crvenom pomaku povećala kada su galaksije bile udaljenije od Zemlje. Budući da je brzina rotacije Zemlje u odnosu na galaksije konstantna, razlog razlike može biti udaljenost galaksija od Zemlje. To pokazuje da se crveni pomak galaksija mijenja s udaljenošću.

Ti rezultati odgovaraju teoriji koju je iznio astronom Fritz Zwicky u isto vrijeme kada i Hubble svoju teoriju. Teoriji umornog svjetla.  Po toj teoriji fotoni s vremenom gube energiju sudarima s drugim česticama, pa će udaljeniji objekti izgledati crveniji od bližih. Jasno da se drugi fizičari s tim ne slažu, ali vrijeme će pokazati tko je u pravu pogotovo kada uzmemo u obzir Teoriju Mračnog Velikog Praska.

Profesorica fizike na Sveučilištu Texas u Austinu Katherine Freese, i Martin Wolfgang Winkler sa Stockholmskog univerziteta sugeriraju da se Veliki Prasak nije bio sam i da se dogodio Mračni Veliki Prasak možda kada je svemir bio star manje od mjesec dana. Smatraju da je događaj mogao formirati nekoliko različitih vrsta tamne tvari, uključujući “darkzille”, čestice 10 trilijuna puta veće od jednog protona.

Koja je teorija točna, običnom čovjeku je nebitno jer još nisu uspjeli polarizirati astrofiziku. Onog dana kada i to uspiju, najbolje neka nas pogodi asteroid.