Temná hmota a energia: Nová teória odhaľuje temné dimenzie

V posledných rokoch sa vedci intenzívne venujú pochopeniu dvoch najväčších záhad vesmíru – temnej hmoty a temnej energie. Tieto dve entity tvoria približne 95% celkovej hmotnosti a energie vesmíru, zatiaľ čo obyčajná hmota (zo ktorej sa skladáme my) tvorí len malé percento. Profesor Cumrun Vafa z Harvardu predstavuje fascinujúcu novú teóriu, ktorá by mohla tieto dve záhady spojiť a odhaliť hlbšie pravdy o fungovaní vesmíru. V rozhovore s Curtom Jaimungalom sa profesor Vafa zaoberá komplexnými témami ako F-teória, Swampland program a kvantová gravitácia, aby nám priblížil tieto zložité koncepty.

Kľúčové poznatky

• Temná hmota a temná energia: Dva dominantné komponenty vesmíru, ktorých povaha zostáva záhadou.
• F-teória a extra dimenzie: Teória naznačuje existenciu dvoch dodatočných priestorových alebo časových dimenzií okrem tých štyroch, ktoré vnímame.
• Swampland program: Metóda na identifikáciu nekonzistentných teórií kvantovej gravitácie prostredníctvom stanovenia obmedzení.
• Dark Dimensions (Temné dimenzie): Nová teória profesora Vafu, ktorá spája temnú hmotu a energiu s existenciou mikroskopickej extra dimenzie.
• Dynamické konštanty: Teória naznačuje, že konštanty prírody, ako je rýchlosť svetla, nie sú fixné, ale menia sa v priestore.

Matematika a fyzika: Neoddeliteľný pár

Profesor Vafa zdôrazňuje hlboké prepojenie medzi matematikou a fyzikou. Už od detstva ho fascinovali základné otázky o prírode, ako napríklad prečo Mesiac nepadá na Zem. Táto zvedavosť ho doviedla k vede a presvedčil ho o tom, že matematika je živá len vtedy, keď sa aplikuje na fyzikálne objekty a javy. Matematickí teoretici často vidia matematiku ako abstraktný systém, zatiaľ čo fyzici ju používajú na popis a pochopenie sveta okolo nás. Spolupráca medzi matematikmi a fyzikmi tak môže priniesť prelomové objavy, keď sa zdánlivo neintuitívne matematické koncepty nájdu svoje uplatnenie vo fyzike a naopak.

F-teória a hľadanie extra dimenzií

F-teória je komplexný teoretický rámec, ktorý predpokladá existenciu dodatočných priestorových alebo časových dimenzií okrem tých štyroch, ktoré vnímame bežne. Profesor Vafa vysvetľuje, že tieto dimenzie sú zvyčajne stočené do mikroskopických rozmerov, a preto ich nedokážeme priamo pozorovať. Hľadanie týchto extra dimenzií je jedným z hlavných cieľov teoretickej fyziky a F-teória ponúka jeden z možných smerov, ako ich hľadať.

Swampland program: Obmedzovanie teórií kvantovej gravitácie

Profesor Vafa sa momentálne venuje "Swampland programu", ktorý má za cieľ identifikovať obmedzenia v rámci teórie strún a určiť, ktoré potenciálne fyzikálne teórie sú nekonzistentné s kvantovou gravitáciou. Na rozdiel od snahy nájsť konkrétne a vzácne riešenia (tzv. "landscape"), Swampland program sa zameriava na identifikáciu obmedzení, ktoré vylučujú neplatné teórie.

Temné dimenzie: Nový pohľad na temnú hmotu a energiu

Profesor Vafa predstavuje svoju novú teóriu, ktorá spája temnú hmotu a temnú energiu s existenciou mikroskopickej extra dimenzie. Táto dodatočná dimenzia by bola stočená do priestoru v rozsahu približne jedného mikrónu a mohla by byť potenciálne detekovateľná prostredníctvom odchýlok od Newtonovho zákona všeobecnej gravitácie pri krátkych vzdialenostiach. Táto teória tiež naznačuje, že temná hmota a energia sú v skutočnosti excitácie gravitačného bozónu (tzv. "graviton tower") a spájajú sa s kozmologickou konštantou, čím poskytujú hierarchické vysvetlenie rôznych fyzikálnych škál vo vesmíre.

Nestabilita de Sitter priestoru a budúcnosť vesmíru

Podľa teórie profesora Vafu je de Sitter priestor (typ priestoru s konštantným sklonením, ktorý opisuje náš vesmír) nestabilný a očakáva sa jeho rozpad v časovom horizonte poriadku veku vesmíru. To naznačuje, že de Sitter priestor nie je skutočne večný stav a môže podliehať ďalším transformáciám.

Záverečné úvahy

Práca profesora Vafu predstavuje fascinujúci pohľad na hlboké otázky o temnej hmote, temnej energii a o povahe vesmíru. Jeho teória spájajúca tieto dve záhady s existenciou mikroskopickej extra dimenzie je nielen inovatívna, ale aj ponúka potenciálne možnosti pre experimentálnu overiteľnosť. Hoci sa cesta k pochopeniu týchto záhad môže zdať náročná, vďaka práci teoretických fyzikov ako profesor Vafa môžeme postupne odhaľovať skryté zákony vesmíru a približovať sa k hlbšiemu porozumeniu nášho miesta vo vesmíre.

Referencie

• Cumrun Vafa – Paper on dark dimension gravitons: https://arxiv.org/abs/2209.09249
• Cumrun Vafa – Paper on chiral rings: https://lib-extopc.kek.jp/preprints/PDF/1989/8907/8907191.pdf

Približne 255 gCO₂ bolo uvoľnených do atmosféry a na chladenie sa spotrebovalo 1.28 l vody za účelom vygenerovania tohoto článku.