De mensheid heeft een enorme hoeveelheid informatie verzameld over ons universum en hoe het werkt. We zijn er trots op de slimste soort op aarde te zijn en op dit moment in het hele universum. De informatie die we hebben verzameld over de structuur van ons universum is echter gebaseerd op de 4% die we kunnen observeren, meten en analyseren: gewone materie. De overige 96% zijn "donkere" stoffen. Ze zijn donker omdat we er niets van weten (en omdat natuurkundigen geen verbeeldingskracht hebben als het op naamgeving aankomt).
Van deze 96% is ongeveer 68% donkere energie. Het is het grootste onderdeel van het universum en ook het meest mysterieuze. Duizenden wetenschappers over de hele wereld werken aan het ontcijferen van deze mysterieuze energie die de structuur van ons universum op de grootste schaal bepaalt.
Zonder donkere energie zou ons universum simpelweg instorten - onder invloed van zijn eigen zwaartekracht zou het langzaam tot een punt krimpen. Dus ook al weten we niet wat deze energie is, we moeten haar bedanken. Hier zijn tien van de beste theorieën over donkere energie.
Ruimte-eigendom
Deze theorie kwam van Einsteins zwaartekrachttheorie, meer bepaald uit het feit dat "lege ruimte" zijn eigen energie kan hebben - de zogenaamde kosmologische constante. Einstein geloofde ook dat ruimte uit het niets kan verschijnen, en hoe meer ruimte verschijnt, des te meer energie erin kan worden opgenomen.
Promotie video:
Dit zou de snelle expansie van het universum dat we zien, kunnen verklaren. Zo'n universum zou zich oneindig kunnen uitbreiden, totdat elk object zo ver van elk ander object verwijderd is dat de wereld in volledige duisternis en kou wordt ondergedompeld.
De theorie van alles
Veel astronomen geloven dat het vinden van donkere energie een zinloze oefening is. In plaats daarvan pleiten ze voor een ongrijpbare "theorie van alles" die op zichzelf het donkere energieprobleem zou oplossen.
Deze theorie zou het gedrag van alle objecten in het universum moeten verklaren - van heel groot tot heel klein. Tot dusverre zijn onze theorieën over hoe het universum werkt onderverdeeld in grootschalige theorieën (zoals de zwaartekrachttheorie) en kleine theorieën (zoals de kwantummechanica).
Hoewel het op deze manier oplossen van het donkere energieprobleem logisch is, is het vinden van deze theorie zelfs voor de slimste geesten in de natuurkunde onmogelijk gebleken. De normale natuurwetten lijken te "breken" en bereiken het kwantumniveau. Het zoeken gaat toch door.
Nieuwe fundamentele kracht
Alle fundamentele interacties of krachten die we kennen (zwaartekracht, elektromagnetisme, zwakke en sterke krachten) werken in verschillende bereiken. Sommige hebben alleen betrekking op objecten van atomaire grootte, terwijl andere de beweging van planeten en de vorming van sterrenstelsels bepalen.
Deze theorie van donkere energie stelt dat er een fundamentele interactie is die we nog niet hebben gevonden en die werkt op gigantische schalen die alleen kunnen worden waargenomen nadat het universum een bepaalde grootte heeft bereikt. Het werkt tegen de zwaartekracht in en trekt objecten van elkaar weg.
Wetenschappers zijn van mening dat, aangezien deze kracht op zo'n grote schaal werkt, we deze nog niet in het dagelijks leven zijn tegengekomen en ook geen invloed heeft op metingen die op aarde worden uitgevoerd. Niemand weet of deze kracht tijdelijk of permanent is. Afhankelijk van het antwoord op deze vraag, zal het universum alleen voor altijd uitdijen en koud worden, of periodiek uitzetten en samentrekken van tijd tot tijd.
Einsteins zwaartekrachttheorie is onjuist
Probeer een van de slimste natuurkundigen die ooit op aarde hebben geleefd te vertellen dat zijn (weliswaar) beroemdste theorie onjuist is … nou ja, het is moeilijk voor te stellen. Einsteins zwaartekrachttheorie stelt dat elk lichaam in het universum wordt aangetrokken door elk ander lichaam, en de aantrekkingskracht hangt uitsluitend af van de massa van objecten en de afstand tussen hun centra.
Toch geloven sommige natuurkundigen dat deze theorie misschien niet klopt en ontwikkelen ze nieuwe zwaartekrachttheorieën die donkere energie zouden kunnen verklaren. In deze theorieën verpakken ze de effecten van zwaartekracht op grote schaal, zodat elk object elkaar afstoot.
Hoewel deze theorieën weinig experimentele ondersteuning hebben (en Einsteins zwaartekrachtmodel is vele malen getest), verklaren ze waarom het universum uitdijt. Volgens deze nieuwe modellen van zwaartekracht zal ons universum na een snelle uitdijing opnieuw een staat van koude duisternis bereiken.
Tijd vertragen
Als je ooit de film Interstellar hebt gezien, heb je zeker gehoord over het tijddilatatie-effect. Dit fenomeen doet zich voor wanneer objecten dichtbij de lichtsnelheid bewegen: de tijd vertraagt.
Hetzelfde idee wordt gepresenteerd in de Twin Paradox, waarbij een tweeling naar een ruimteschip wordt gestuurd dat met de snelheid van het licht reist, terwijl zijn broer op aarde blijft. Als ze elkaar na jaren van scheiding weer ontmoeten, is de tweeling op aarde aanzienlijk ouder dan zijn astronautenbroer.
Onlangs presenteerde Edward Kypreos, een professor aan de Universiteit van Georgia, in een artikel de opvatting dat alleen een bewegend object zelf onderhevig is aan tijdsdilatatie. (Gewoonlijk ervaart een menselijke waarnemer van een snel bewegend object deze effecten ook.)
Hieruit volgt dat de tijd in het verleden sneller had moeten verlopen. Dit neemt de behoefte aan afstotende kracht of materie weg, aangezien de schijnbare uitbreiding van het universum een simpele verkeerde berekening zou zijn van afstanden die werden beïnvloed door tijddilatatie.
Als deze theorie correct is, zal ze niet alleen in strijd zijn met een andere beroemde theorie van Einstein (speciale relativiteitstheorie), maar ook betekenen dat ons universum statisch is. Het breidt nooit uit of krimpt nooit.
Exotisch nieuw deeltje
Deze theorie van deeltjes en velden hangt al eeuwen in de lucht. We weten dat het elektron een elektrisch veld creëert en ook, vrij recentelijk, begon het zwaartekrachtveld in verband te worden gebracht met het "graviton" - het "krachtdragerdeeltje" van de zwaartekracht. Deeltjesfysici en theoretici zijn in orde met het idee dat de energie van een individueel veld door de deeltjes moet worden gedragen, en niet door het veld zelf.
Dit concept kan worden toegepast op donkere energie, en dan zal donkere materie (die goed is voor de resterende 27% van het heelal) het krachtdragersdeeltje zijn. Aangezien sommige deeltjes in principe niet waarneembaar zijn (dezelfde graviton), heeft dit idee het recht op leven. Alleen nu is er heel weinig bewijs in zijn voordeel. We hebben simpelweg geen manier om eigenschappen te meten die verband houden met donkere energie of donkere materie.
F® theorieën
F®-theorieën zijn modellen van de huidige kromming van het universum (waarbij kromming wordt aangeduid als R). In 2007 toonden wetenschappers van de Universiteit van Chicago aan dat bij een bepaalde waarde van R een model van het universum kan worden gecreëerd dat geen donkere energie nodig heeft om de uitdijing van het universum te verklaren.
Dit type universum vlakt zichzelf af, zodat de algehele kromming wordt geminimaliseerd, waardoor een supergravitatie-achtige kracht ontstaat die objecten kan aantrekken of afstoten, afhankelijk van de omstandigheden.
Theoretici van de University of Chicago zijn het erover eens dat om deze theorie te laten werken, de extra kracht moet verdwijnen waar de zwaartekracht relatief sterk is (bijvoorbeeld op de schaal van planeten en sterrenstelsels), en zich alleen op de grootste schaal manifesteert. Een groep astronomen van de Universiteit van Peking begon clusters te meten om te zien of de f®-theorie een correcte beschrijving van ons universum zou kunnen zijn.
Meerdere universums en het antropische principe
Een van de grootste mislukkingen van de moderne fysica is het voorspellen van de werkelijke omvang van donkere energie. De kwantumtheorie voorspelt een heel klein aantal, maar natuurkundigen voorspellen 10.120 keer dat aantal.
Dit is waar het antropische principe in het spel komt. Het bestaat uit het feit dat fundamentele constanten van de fysica en scheikunde (zoals de lichtsnelheid, de zwaartekrachtconstante, enz.) 'Geschikt' zijn om leven in een enkel universum te behouden, maar in andere universums verschillende betekenissen kunnen hebben. In een oneindig aantal parallelle universums lijkt het vrij waarschijnlijk dat ons universum zou kunnen verschijnen, met gegeven waarden van donkere energie die geschikt zijn voor de vorming van leven.
Virtuele deeltjes
Kwantummechanica is raar. Het laat allerlei dingen uit het niets verschijnen en nergens heen, en vernietigt alle ideeën die op de middelbare school in ons hoofd werden gestopt. "Materie kan niet worden gecreëerd of vernietigd", werd ons geleerd. Het mag alleen van de ene staat naar de andere gaan.
Deze theorie is gebaseerd op het idee van virtuele deeltjes - kleine materiedeeltjes die verschijnen en verdwijnen. Door deze constante verschijning en verdwijning van deeltjes komt energie vrij omdat materie wordt omgezet in energie wanneer deze deeltjes verdwijnen.
Natuurkundigen geloven dat dit is hoe de ruimte zelf genoeg continue energie kan krijgen om "negatieve druk" te creëren die ervoor zorgt dat het universum uitdijt. Als deze theorie correct is, kan de energieruimte die uit deze virtuele deeltjes wordt afgeleid, mysterieuze donkere energie zijn, en ons universum zal zich blijven uitbreiden zolang dit proces voortduurt.
Kwintessens
Het aantal theorieën op deze lijst laat zien hoe ver we verwijderd zijn van een volledig begrip van ons universum. Elke theorie draagt bij aan de toekomstige ontwikkeling van onze wereld, en het is nog niet mogelijk om te begrijpen welke de juiste is.
Het ontcijferen van donkere energie kan de deur openen naar een volledig nieuw deel van de fysica, of de bestaande radicaal veranderen. Daarom proberen veel natuurkundigen en astronomen deze grote, mysterieuze, ‘donkere materie’ te ontrafelen die de evolutie van ons universum controleert.
De laatste donkere energietheorie op onze lijst wordt de vreemdste. Een universum gedomineerd door "kwintessens" zal vol "energetische vloeistof" zijn. Andere natuurkundigen noemen deze energie "fantoomenergie".
Het idee is dat deze kwintessens in de loop van de tijd veranderen en de energiedichtheid toeneemt. Het lot van zo'n universum zal eindigen met een Big Rip, wanneer het universum letterlijk explodeert, aangezien de atomen zelf niet in staat zullen zijn om de kracht te weerstaan die ze uit elkaar trekt en uit elkaar scheurt.
Alles wordt vernietigd.
ILYA KHEL
