Współczesna kosmologia jest nauką białych (a właściwie ciemnych) plam, opartą o istnienie hipotetycznej ciemnej materii oraz ciemnej energii. Jamie Farnes twierdzi, że potrafi stworzyć lepszy model, unifikujący dwa enigmatyczne byty w jeden.

“Gdybym miał rację, ozna­cza­łoby to, że bra­ku­jące 95% zawar­to­ści kosmosu miało proste roz­wią­za­nie: zapo­mnie­li­śmy o wpro­wa­dze­niu drobnego znaku minus.”
— Jamie Farnes

Kosmologia ciemności

Fizyka i astro­no­mia od wieków uczą ludzi pokory. Dzięki nim zauwa­ży­li­śmy, że Ziemia nie jest uprzy­wi­le­jo­wa­nym światem leżącym w centrum wszech­rze­czy. Ale na tym nie koniec. Nieco później dowie­dzie­li­śmy się również, że to z czego jesteśmy fizycz­nie skon­stru­owani, wcale nie stanowi pod­sta­wo­wego budulca rze­czy­wi­sto­ści. Twoje ciało, Twój dom, planety, gwiazdy, mgławice, galak­tyki, bańki Lyman-Alpha i co tam jeszcze zdołasz wymyślić – to jakieś 5% treści wszech­świata. To dość znany fakt i mogłeś o nim słyszeć, nawet jeżeli nie wer­to­wa­łeś pod­ręcz­ni­ków do kosmo­lo­gii. Mimo to, myśl o tym, że wszyst­kie atomy i cała mena­że­ria cząstek ele­men­tar­nych, to w istocie margines – wciąż budzi dreszcz emocji. Przede wszyst­kim, choć zdajemy sobie sprawę, że za obecny kształt wszech­świata w 95% odpo­wiada coś innego, to jednak tego czegoś wciąż nie umiemy ziden­ty­fi­ko­wać, ani nawet zde­fi­nio­wać. Tak właśnie w naukowym żargonie zaczęły figu­ro­wać pojęcia ciemnej materii oraz ciemnej energii.
Ciemna materia i ciemna energia
Od razu Cię uprzedzę, że choć ciemna materia i ciemna energia często wystę­pują w lite­ra­tu­rze tuż obok siebie, tak naprawdę oba koncepty powstały w sposób nie­za­leżny, tłu­ma­cząc zupełnie inne zjawiska. Łączy je w zasadzie tylko to, że wymykają się kon­wen­cjo­nal­nym teoriom naukowym i bez wąt­pie­nia mają znacznie większy wpływ na całość wszech­świata niż atomy i znane cząstki.

Nie chcąc nad­mier­nie nadymać wstępu, pozwolę sobie tylko na super­szyb­kie stresz­cze­nie (jeśli jesteś złak­niony wiedzy, odsyłam do osobnych arty­ku­łów). Ciemna materia powstała jako odpo­wiedź na kłopoty astro­fi­zy­ków, związane z opisem rotacji galaktyk. Przyj­mu­jąc, że jedynym ich budulcem jest “świecąca” materia, zgodnie z teorią były one zde­cy­do­wa­nie zbyt lekkie i powinny się rozpadać. Dopiero nało­że­nie na dyski sporego balastu – pię­cio­krot­nie masyw­niej­szego od obser­wo­wa­nej materii – spra­wiało, że kon­struk­cja nabie­rała sta­bil­no­ści. Ozna­czało to ist­nie­nie nie­zna­nego typu cząstek, nie emi­tu­ją­cych ani nie odbi­ja­ją­cych światła, ale za to silnie oddzia­łu­ją­cych gra­wi­ta­cyj­nie. Ciemna energia z kolei, to byt jeszcze dziw­niej­szy i jeszcze gorzej rozu­miany. Mówiąc naj­pro­ściej, chodzi o coś, co wypełnia całą prze­strzeń i nie­ustan­nie ją rozpycha. Za prototyp ciemnej energii uważa się często stałą kosmo­lo­giczną – wyna­la­zek samego Alberta Ein­ste­ina. Miała ona formę drobnego członu doko­op­to­wa­nego do równań, jako prze­ciw­waga dla siły gra­wi­ta­cji i zapo­bie­ga­ją­cego zapad­nię­ciu się wszech­świata.
Stała kosmologiczna Einsteina

Einstein na okładce “Science” zszo­ko­wany odko­pa­niem jego stałej kosmo­lo­gicz­nej.

Akt despe­ra­cji? Poniekąd tak, co przyznał sam Einstein osta­tecz­nie nazy­wa­jąc stałą kosmo­lo­giczną swoją naj­więk­szą pomyłką. Jednak żeby było śmiesz­niej, wiele lat po śmierci swojego autora, owa “pomyłka” została de facto wskrze­szona. Obser­wa­cje dowiodły nie tylko, że wszech­świat na przekór wszyst­kiemu rośnie, ale wręcz, że eks­pan­sja nabiera tempa! Nie ma pewności, co napędza pęcz­nie­jącą prze­strzeń, ale bez wąt­pie­nia jest to coś potęż­nego. Nauka zwykła nazywać to ciemną energią.

Unifikacja tego co nieznane

Nie­któ­rzy mogliby oskarżyć fizyków o brak kre­atyw­no­ści i okopanie się w swoich para­dyg­ma­tach. Rze­czy­wi­ście, przez lata nie pojawiło się zbyt wiele wia­ry­god­nych alter­na­tyw dla powyż­szego modelu. Bodaj naj­bar­dziej znaną jest zmo­dy­fi­ko­wana dynamika new­to­now­ska (MOND) pro­po­nu­jąca roz­wią­za­nie problemu rotacji galaktyk poprzez inne spoj­rze­nie na gra­wi­ta­cję. Dzi­siej­szy artykuł powstał nato­miast z uwagi na pro­po­zy­cję, autor­stwa dr. Jamiego Farnesa z Oxfordu, przed­sta­wioną w cie­plut­kiej publi­ka­cji: Teoria uni­fi­ka­cji ciemnej energii i ciemnej materii: Ujemna masa i kreacja materii w zmo­dy­fi­ko­wa­nej struk­tu­rze ΛCDM. Tak, wiem, tytuł może zawrócić w głowie, ale naprawdę dobrze oddaje istotę nowej kon­cep­cji. A o co w tym wszyst­kim chodzi, w ludzkich słowach?

Jednym z głównych założeń nie tylko dotych­cza­so­wej kosmo­lo­gii, ale fizyki w ogóle – jest ist­nie­nie wyłącz­nie masy “pozy­tyw­nej”. Wszyscy to znamy. Obiekty posia­dają masę, w związku z czym naci­skają na płótno cza­so­prze­strzeni i wywołują efekty gra­wi­ta­cyjne pole­ga­jące na przy­cią­ga­niu innych ciał. Farnes wyrzucił ten para­dyg­mat do kosza i posta­no­wił spraw­dzić, co działoby się z kosmosem gdyby obok masy dodat­niej istniała również sub­stan­cja cha­rak­te­ry­zu­jąca się masą ujemną. Prace przy­nio­sły nad­zwy­czaj obie­cu­jące wyniki. Obecność w prze­strzeni postu­lo­wa­nego ciemnego fluidu, mogłaby za jednym zamachem zastąpić ciemną energię, jak również wyeli­mi­no­wać problemy, roz­wią­zy­wane dotąd przez ciemną materię. W miejscu dwóch zagad­ko­wych bytów pojawia się jeden. Nadal trudny do zbadania i zde­fi­nio­wa­nia – ale jednak tylko jeden.

Masa na minus

Klucz do nowej hipotezy stanowi masa ujemna. Pomysł nie całkiem nowy, bo poja­wia­jący się na kartach historii fizyki w różnych kon­tek­stach, choć zazwy­czaj szybko porzu­cany z braku jakich­kol­wiek prze­sła­nek obser­wa­cyj­nych (np. o posia­da­nie jakiejś “antymasy” podej­rze­wano anty­ma­te­rię). Powrót do niego nie powinien Cię jednak prze­sad­nie szokować. Spo­glą­da­jąc na przyrodę, wszędzie widzimy pola­ry­za­cję poszcze­gól­nych zjawisk, czego naj­po­spo­lit­szym przy­kła­dem jest magnes z dwoma bie­gu­nami. Fakt, że gra­wi­ta­cja pozwala wyłącz­nie na przy­cią­ga­nie, nie­zmien­nie skłania do reflek­sji i scep­ty­cy­zmu. W modelu Farnesa gra­wi­ta­cja zacho­wuje się jednak cie­ka­wiej od elek­tro­ma­gne­ty­zmu. Roz­pa­trzmy to.

Ciało o masie dodat­niej zacho­wuje się w prze­wi­dy­walny, kla­syczny sposób, przy­cią­ga­jąc ku sobie wszyst­kie inne ciała. Z faktem tym mamy do czy­nie­nia na co dzień, widząc spa­da­jące jabłko lub badając Układ Sło­neczny. Ciało o masie ujemnej miałoby działać odwrot­nie, odpy­cha­jąc od siebie wszyst­kie ota­cza­jące je obiekty. To chyba też dość jasne. Zabawa zaczyna się kiedy masa dodatnia napotyka masę ujemną. Dochodzi do nie­ty­po­wego ruchu wyglą­da­ją­cego z zewnątrz na swoisty pościg. Ciało o masie dodat­niej przy­ciąga drugie o masie ujemnej, ale jed­no­cze­śnie jest przezeń odpy­chane. Przy zało­że­niu, że obiekty posia­dają zbliżone gabaryty, jeden będzie zwy­czaj­nie podążał za drugim. (W przy­padku dużej dys­pro­por­cji ciał, sytuacja mogłaby wyglądać różnie. Przy­kła­dowo, gdybyśmy posia­dali piłkę o ujemnej masie, zapewne opa­da­łaby ona na ziemię niemal tak samo jak każda inna piłka. Nie widzie­li­by­śmy większej różnicy, bowiem planeta przy­cią­ga­łaby piłkę w normalny sposób, a ujemna masa tej drugiej byłaby zbyt mała aby ode­pchnąć planetę).
Zachowanie masy dodatniej i masy ujemnej
Nieco to poplą­tane, ale w zasadzie wszystko zamyka się w zaledwie trzech moż­li­wych sce­na­riu­szach. Bry­tyj­ski fizyk prze­ko­nuje przy tym, że żadna z opi­sy­wa­nych sytuacji nie przeczy znanym prawom fizyki, zasadom zacho­wa­nia, ani nawet postu­la­tom ogólnej teorii względ­no­ści.

Bonus, czyli wypowiedź J. Farnesa dla Kwantowo

Jako, że pojawiło się wiele pytań, a hipoteza potrafi wzbudzić emocje – nawią­za­łem kore­spon­den­cję z samym autorem. Dr Farnes był łaskawy odpo­wie­dzieć na mój mail i spe­cjal­nie dla czy­tel­ni­ków Kwantowo odpo­wie­dzieć na kilka wąt­pli­wo­ści. Tym samym zamiesz­czam przekład jego słów.

A. A.: Polskie media uparły się aby tłu­ma­czyć pański “dark fluid” bardzo dosłow­nie, jako ciemny płyn. Czy rze­czy­wi­ście tak należy trak­to­wać ten hipo­te­tyczny byt o ujemnej masie? Czym on jest?

J. F.: To ciekawe pytanie. Nega­tywna materia zapro­po­no­wana w nowej hipo­te­zie jest egzo­tycz­nym mate­ria­łem z “ujemną masą”. Wyobraź sobie, że trzymasz obiekt, który ma -2kg. To by było dziwadło! W zasadzie, gdybyś popchnął taki obiekt, ten nie odsu­nąłby się od ciebie – lecz podą­żyłby ku tobie. Ten materiał wydaje się nam dziwny, ponieważ żyjemy akurat w takim miejscu we wszech­świe­cie, który jest zdo­mi­no­wany przez masę pozy­tywną. Jak­kol­wiek, materia o ujemnej masie zdaje się być kom­pa­ty­bilna ze znaną nam dotąd fizyką, włą­cza­jąc w to zasadę zacho­wa­nia energii, pędu, a nawet relik­towe pro­mie­nio­wa­nie tła, będące pozo­sta­ło­ścią po wielkim wybuchu. Nor­mal­nie myślimy o kosmicz­nej pustce jak o czymś… cóż… pustym. Wszelako, w teorii, wydaje się, iż ta ujemna masa jest powią­zana z energią samej pustej prze­strzeni. Cały kosmos sprawia wrażenie wypeł­nio­nego takim właśnie “ciemnym fluidem” o ujemnej masie.

Ten “ciemny fluid” mógłby zasad­ni­czo być czystym płynem lub morzem cząstek. Jednak, jak wiemy z obser­wa­cji natury, kosmos skłania się ku rzeczom poj­mo­wal­nym w kate­go­riach mniej­szych pakietów/paczek – czy też cząstek. To popycha mnie ku myśli, iż ten fluid o ujemnej masie także składa się z cząstek. Pozwa­la­jąc ujemnej masie być cząstką, roz­wią­zu­jemy jed­no­cze­śnie dodat­kowe problemy np. takie jak natura obser­wo­wa­nych promieni kosmicz­nych o ultra­wy­so­kiej energii, które dostrze­gamy (tzw. cząstka “O-mój-Boże”). W mojej teorii, można to wyjaśnić ści­ga­niem i przy­spie­sza­niem cząstek o pozy­tyw­nej masie przez trapiącą ją masę ujemną. Obecnie nie ma żadnych innych testo­wal­nych wyja­śnień natury tych cząstek, więc ciemny fluid o nega­tyw­nej masie zdaje się być krokiem w dobrym kierunku!

A. A.: Czy zaak­cep­to­wa­nie tej hipotezy jest rów­no­znaczne z przy­ję­ciem, że prawo zacho­wa­nia energii nie ma zasto­so­wa­nia do wszech­świata jako całości? W końcu “ciemny płyn” według niej tworzy się w miarę roz­sze­rza­nia wszech­świata!

J. F.: Równania dla stan­dar­do­wego modelu ciemnej energii, które obecnie są powszech­nie akcep­to­wane przez naukową spo­łecz­ność, już złamały zasadę zacho­wa­nia energii. Dziwną kwestią doty­czącą kosmosu, a w szcze­gól­no­ści w równań ogólnej teorii względ­no­ści, jest to, że energia jest tak naprawdę zacho­wana jedynie w lokalnej skali i nie pozo­staje wymagana glo­bal­nie.

Jak­kol­wiek posia­damy obser­wo­walny dowód zacho­wa­nia energii w odnie­sie­niu do lokalnej skali, proces ten został dotąd zmie­rzony jedynie w oparciu o cząstki obda­rzone masą dodatnią. Zwy­czaj­nie może być tak, że zasada zacho­wa­nia energii nie jest wymagana dla masy ujemnej – szukamy przecież zupełnie nowego reżimu. Jeżeli nega­tywna masa stale powstaje w tym nowym modelu ciemnego fluidu, to rze­czy­wi­ście może impli­ko­wać, iż zasada zacho­wa­nia energii jest naru­szona lokalnie, wszelako nie musi być to wcale kłopot w skali całego wszech­świata.

A. A.: Czy pańska hipoteza tłumaczy również inne zjawiska, jak soczewki gra­wi­ta­cyjne, przy­pi­sy­wane dotąd ciemnej materii?

J. F.: W artykule roz­wa­ża­łem obser­wo­wane dziwne zjawiska, które opisane zostały w lite­ra­tu­rze naukowej w prze­ciągu ostat­nich 10 lat. Okazuje się, że przy okazji soczew­ko­wa­nia galaktyk oraz gromad galaktyk, naukowcy wie­lo­krot­nie doko­ny­wali pomiarów i natra­fiali na ujemną masę. Jako że ujemne masy są tak dziwne, sys­te­ma­tycz­nie odrzu­cali ten koncept, mówiąc że coś musiało pójść źle w ich eks­pe­ry­men­cie – co dokład­nie odno­to­wali w swych publi­ka­cjach nauko­wych. Wszelako, naprawdę inte­re­su­jące jest to, że gdy nabie­rzemy dystansu do poje­dyn­czego badania i spoj­rzymy nań z szerszej per­spek­tywy, to możemy dojrzeć mnóstwo detekcji ujemnej masy, wywo­łu­ją­cej efekt soczew­ko­wa­nia gra­wi­ta­cyj­nego. To może suge­ro­wać, że ujemne masy są czymś ist­nie­ją­cym – tam, w kosmosie – co zaczę­li­śmy bez­po­śred­nio obser­wo­wać.

Są również inne zjawiska, które ujemne masy mogą wyjaśnić i to już obser­wo­walny dowód, że teoria ta może być rze­czy­wi­stym wyrazem naszego wszech­świata. Dla przy­kładu, prze­ło­mowe odkrycie z późnych lat 90. doty­czące przy­śpie­sza­ją­cej eks­pan­sji kosmosu – nagro­dzone Nagrodą Nobla w 2011 roku – wła­ści­wie wykryło obecność ujemnej masy. Jed­na­ko­woż, wyja­śnie­nie takie uznane zostało w ich artykule jako “nie­fi­zyczne” – zapewne byli natu­ral­nie zszo­ko­wani dziwną ideą ujemnych mas, tak samo jesteśmy zszo­ko­wani my wszyscy. Możemy prze­ana­li­zo­wać ponownie dane tych super­no­wych w nad­cho­dzą­cych latach, by potwier­dzić ich wczesne wyniki.

Nowy model prze­wi­duje również, że roz­miesz­cze­nie galaktyk powinno się różnić w ściśle okre­ślony sposób, zależnie od czasu. Nowy radio­te­le­skop, zwany Square Kilo­me­tre Array (SKA) będzie naj­więk­szym tele­sko­pem na świecie – obej­mu­ją­cym dwa kon­ty­nenty i gene­ru­ją­cym 5 mln peta­baj­tów danych każdego roku. W e-Research Centre na Oxfor­dzie, roz­wi­jamy narzę­dzia zdolne przesiać tę ogromną powódź danych, co pozwoli nam wreszcie dokonać pomiaru roz­miesz­cze­nia galaktyk głębiej w prze­szło­ści niż kie­dy­kol­wiek wcze­śniej. Umożliwi to zesta­wie­nie mojej nowej hipotezy z kon­wen­cjo­nal­nym modelem kosmo­lo­gicz­nym (który nie jest w stanie zlo­ka­li­zo­wać ciemnej energii ani ciemnej materii) jak również możliwe z innymi wio­dą­cymi teoriami kosmo­lo­gicz­nymi (np. MOND). Po tym jak SKA zostanie włączony, będę pełen nadziei, że teleskop okaże się w stanie sto­sun­kowo szybko wykryć dowody. Jednakże, nawet wtedy będziemy zmuszeni  czekać do ok. 2030 roku, nim będziemy mogli potwier­dzić lub wyklu­czyć obecność ujemnej masy we wszech­świe­cie.

Osta­tecz­nie, CERN również poszu­kuje materii (a wła­ści­wie anty­ma­te­rii) o ujemnej masie z w np. eks­pe­ry­men­tach alpha-g i g-bar. Jeśliby je znaleźli, to również dość wcześnie uzy­ska­li­by­śmy potwier­dze­nie. Jed­na­ko­woż nowa hipoteza potrze­bo­wa­łaby odrobinę inne materii niż anty­ma­te­ria. Niemniej jednak, nadal byłoby moty­wu­jące, gdyby jakie­kol­wiek cząstki o ujemnej masie zostały w końcu odkryte odkryte.

Alternatywa dla ΛCDM

Nowa hipoteza zakłada ist­nie­nie czegoś, co wypeł­nia­łoby ogromne połacie prze­strzeni kosmicz­nej i oddzia­ły­wało na oto­cze­nie ujemną masą. Roz­pa­trzmy zatem, jak taka kon­cep­cja może zastąpić ciemną materię i ciemną energię, eks­percko nazywane modelem ΛCDM (Lambda-CDM).

Ciemna materia, jak wspo­mnie­li­śmy, ma za zadanie przede wszyst­kim usztyw­niać galak­tyki, tak aby nie roz­la­ty­wały się podczas wiro­wa­nia. Sub­stan­cja o ujemnej masie jest w stanie wykonać to zadanie, lecz w bardziej subtelny sposób. Jak usta­li­li­śmy powyżej, podczas spo­tka­nia masy dodat­niej i ujemnej dochodzi do spe­cy­ficz­nego “ruchu ucie­ka­ją­cego”. Jak to się prze­kłada na kosmiczną praktykę? Materia gwiaz­dowa z galaktyk (o masie dodat­niej) z jednej strony ścią­ga­łaby ku sobie wszech­obecną ujemną masę, a z drugiej chcia­łaby przed nią uciec. W efekcie, ota­cza­jąca z każdej strony dysk ujemna masa będzie go “ściskać”, utrzy­mu­jąc całą kon­struk­cję w ryzach i nie pozwa­la­jąc na jej rozpad. Ponadto, fluidy Farnesa siłą rzeczy pozo­stają zimne i nie emitują światła, a w związku z wza­jem­nym odpy­cha­niem, nie mogą też samo­dziel­nie tworzyć żadnych struktur. Wykazują więc wła­ści­wo­ści dość podobne do nie­wi­dzial­nych cząstek jakie powinny budować ciemną materię.
Ujemna masa jako ciemna materia
A co z ciemną energią lub – jeśli wolisz archa­iczną nomen­kla­turę – stałą kosmo­lo­giczną? Odpy­cha­jąca wszystko wokoło ujemna masa, w dość oczy­wi­sty sposób może odpo­wia­dać za eks­pan­sję wszech­świata. Problem dotyczy tego, że intu­icyj­nie egzo­tyczna sub­stan­cja (od strony mecha­nicz­nej trak­to­wana w rów­na­niach jako płyn dosko­nały) powinna ulegać roz­cień­cza­niu wraz z postę­pu­jącą eks­pan­sją prze­strzeni. To dość oczy­wi­ste: zwięk­sza­jąc zbiornik (w tym przy­padku wszech­świat), zmniej­szamy ciśnie­nie jego zawar­to­ści. Jednakże wtedy, ujemna masa dzia­ła­łaby z czasem coraz słabiej, roz­py­cha­jąc prze­strzeń z coraz mniej­szym impetem. Niestety to stałoby w opozycji do obser­wa­cji jasno suge­ru­ją­cych rosnące tempo roz­sze­rza­nia wszech­świata. Ciemną energię trak­to­wano naj­czę­ściej jako pewną własność prze­strzeni (energia próżni?), która auto­ma­tycz­nie utrzy­my­wała stałą gęstość. Aby masa ujemna mogła pełnić ana­lo­giczną rolę i zacho­wy­wać swoje atrybuty, również musia­łaby przy­ra­stać w miarę eks­pan­sji. W tym celu Farnes uwzględ­nił w swoich obli­cze­niach tensor kreacji, roz­wią­zu­jący kłopot z gęsto­ścią ujemnej masy, pozwa­la­jąc na jej two­rze­nie w prze­strzeni. To chyba naj­bar­dziej nie­po­ko­jący element całej hipotezy, choć sam fizyk go broni, zauwa­ża­jąc, że podobne zało­że­nia nie są niczym ory­gi­nal­nym i regu­lar­nie poja­wiają się w modelach kosmo­lo­gicz­nych od lat 60.

Rozruch kosmologii

Model dark fluid z jednej strony debiu­tuje, z drugiej czerpie gar­ściami z pomysłów pro­po­no­wa­nych przez fizyków od wielu lat, łącząc je w świeżą, całkiem zgrabną całość. Dzięki ujemnej masie, zamiast dwóch wielkich nie­wia­do­mych w naszej wiedzy, pozo­staje tylko jedna. Za wcześnie aby wyro­ko­wać czy z tej mąki będzie chleb. Na pewno powin­ni­śmy mieć na uwadze, że ΛCDM posiada przewagę całych dekad badań i setek publi­ka­cji, więc siłą rzeczy łatwo nie ustąpi pola kon­ku­ren­cji. 

Na razie Jamie Farnes pokazał, że te same fenomeny można z powo­dze­niem wyjaśnić, przyj­mu­jąc zupełnie inne spoj­rze­nie i zało­że­nia. To chyba jedna z naj­bar­dziej iry­tu­ją­cych cech fizyki teo­re­tycz­nej. Ale daje też naj­wię­cej frajdy.
Literatura uzupełniająca:
J. S. Farnes, A unifying theory of dark energy and dark matter: Negative masses and matter creation within a modified LambdaCDM framework, “Astronomy & Astrophysics” 2018;
J. S. Farnes, Bizarre ‘dark fluid’ with negative mass could dominate the universe – what my research suggests, [online: https://theconversation.com/bizarre-dark-fluid-with-negative-mass-could-dominate-the-universe-what-my-research-suggests-107922];
D. Oberhaus, A New Theory Unifies Dark Matter and Dark Energy as a ‘Dark Fluid’ With Negative Mass, [online: https://motherboard.vice.com/en_us/article/bjey9v/a-new-theory-unifies-dark-matter-and-dark-energy-as-a-dark-fluid-with-negative-mass];
R. Panek, Ciemna strona wszechświata, przeł. E. Łokas, Warszawa 2011;
L. Krauss, Wszechświat z niczego. Dlaczego istnieje raczej coś niż nic, przeł. T. Krzysztoń, Warszawa 2014.
  • Marek Piechula

    “To dość oczy­wi­ste: zwięk­sza­jąc zbiornik (w tym przy­padku wszech­świat), zmniej­szamy ciśnie­nie jego zawar­to­ści”

    Zasta­na­wiam się czy nie lepiej napisać o gęstości niż o ciśnie­niu?

    a co do modelu — kreacja cze­go­kol­wiek z niczego lamie prawo zacho­wa­nie masy — i to przy­po­mina mi Teorię stanu sta­cjo­nar­nego, która była dość błędna.

    Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

    • Sta­ry­Dzia­dek

      To, że teoria stanu sta­cjo­nar­nego prze­grała z Big Bangiem nie jest rów­no­znaczne z udo­wod­nie­niem nie­praw­dzi­wo­ści wszyst­kich jej tez. Dziś w zasadzie uważamy za pewnik, że wszyst­kie cząstki zostały wykre­owane z energii BB. Ale ogromna ilość energii nadal “tkwi” w polach kwan­to­wych wypeł­nia­ją­cych prze­strzeń. Nie można więc tak zde­cy­do­wa­nie wyklu­czyć moż­li­wo­ści kreacji cząstek.

      Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

  • Krzysz­tof Dziamski

    “Niestety to stałoby w opozycji do obser­wa­cji jasno suge­ru­ją­cych rosnące tempo roz­sze­rza­nia wszech­świata.” — hm, a nie jest tak, że tempo eks­pan­sji wszech­świata powoli maleje?

    “W tym celu Farnes uwzględ­nił w swoich obli­cze­niach tensor kreacji, roz­wią­zu­jący kłopot z gęsto­ścią ujemnej masy, pozwa­la­jąc na jej two­rze­nie w prze­strzeni.” — jak to się ma do prawa zacho­wa­nia masy?

    Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

    • https://www.kwantowo.pl/ Adam Adamczyk

      “hm, a nie jest tak, że tempo eks­pan­sji wszech­świata powoli maleje?”

      Patrz: odkrycia nagro­dzone Noblem w 2011 roku. Bardzo szcze­gó­łowo wszystko opisuje podana w lite­ra­tu­rze uzu­peł­nia­ją­cej “Ciemna strona wszech­świata”.

      “jak to się ma do prawa zacho­wa­nia masy?”

      Spo­tka­łem się już ze stwier­dze­niem, że wszech­świat jako całość nie obo­wią­zuje zasada zacho­wa­nia masy (a wła­ści­wie zacho­wa­nia energii). I to bez względu na to, czy przyj­miemy dark fluid czy ciemną energię — bo obie hipotezy na dobrą sprawę zakła­dają brak zmiany gęstości “czegoś” co rozpycha wszech­świat. Bardzo dosadnie podparł to na jednym ze swoich wykładów prof. Meissner, mówiąc dokład­nie w jakiej prze­strzeni w danym odcinku czasowym tworzy się masa jednego protonu. Oczy­wi­ście należy zachować scep­ty­cyzm; z drugiej strony trzeba sobie zadać pytanie czy to na pewno wyklu­czone. Natura próżni wciąż jest dla nas tajem­nicą.

      Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

      • Krzysz­tof Dziamski

        “Spo­tka­łem się już ze stwier­dze­niem, że wszech­świat jako całość nie obo­wią­zuje zasada zacho­wa­nia masy (a wła­ści­wie zacho­wa­nia energii).” — a co z haw­kin­gow­skimi “dar­mo­wymi obiadami” czyli sumo­wa­niem się energii całego wszech­świata do zera? 🙁

        Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

      • https://www.kwantowo.pl/ Adam Adamczyk

        To jest dobre pytanie. Nie myśl, że ja jestem entu­zja­stą gwałtów na zasadach zacho­wa­nia. 😉 Być może ciemna energia (bo hipotezę Farnesa na razie można trak­to­wać z przy­mru­że­niem oka), w żaden sposób nie powinna być utoż­sa­miana z energią, z którą mamy do czy­nie­nia na co dzień i tym samym obo­wią­zują ją inne zasady? A może wszech­świat wychodzi na zero, bo ten przyrost jest okupiony stratą czegoś innego — i oso­bi­ście sta­wiał­bym właśnie na taki wariant.

        Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

      • Krzysz­tof Dziamski

        Nie do końca rozumiem — czyli stratą czego?

        Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

      • https://www.kwantowo.pl/ Adam Adamczyk

        Gdybym wiedział czego, nie napi­sał­bym “czegoś”. ^^ Może przyrost ciemnej energii jest odwrot­nie pro­por­cjo­nalny do wzrostu entropii znanych skład­ni­ków wszech­świata? To oczy­wi­ście żadna hipoteza, tylko luźno gdybam.

        Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

      • Krzysz­tof Dziamski

        Chyba muszę więcej poczytać o ciemnej energii i ciemnej materii 😉

        Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

  • Otaq

    Zasta­na­wiam się jak ma się zastą­pie­nie ciemnej materii o dodat­niej masie ciemnym fluidem o masie ujemnej do map ciemnej materii powsta­łych dzięki obser­wa­cjom soczew­ko­wa­nia gra­wi­ta­cyj­nego?

    Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

  • Nie-fizyk i nie-teoretyk

    Bardzo się cieszę, że napi­sa­łeś tu o ciemnym płynie w takiej pigułce bo ciężko się czyta prace naukowe, szcze­gól­nie teo­re­tyczne. A cała ta historia pokazuje, że na wszystko można spojrzeć z innej stron. A kto ma racje? Może nikt 😉

    Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

  • Argo

    A to nie jest tak, że po prostu w każdej galak­tyce, w środku jest czarna dziura, która wsysa wszystko, jak otwór w wannie wodę powo­du­jąc cha­rak­te­ry­styczny ruch wirowy? Wszech­świat zacho­wuje się jak płyn.

    Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

    • Jacek

      Nie jest tak.

      Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

  • Zbig Zbig

    Dzięki za kolejny ciekawy artykuł. Kilka obser­wa­cji laika:

    “Ciało o masie dodat­niej przy­ciąga drugie o masie ujemnej, ale jed­no­cze­śnie jest przezeń odpy­chane. Przy zało­że­niu, że obiekty posia­dają zbliżone gabaryty, jeden będzie zwy­czaj­nie podążał za drugim.”

    Jeśli cząstki posia­da­jące masę ujemną się odpy­chają, nie jest możliwe stwo­rze­nie z nich żadnych struktur. Zatem w skali większej niż cząstka, zawsze przy­cią­ga­nie przez masę dodatnią będzie sil­niej­sze od odpy­cha­nia. Będą się więc tworzyły struk­tury skła­da­jące się z obiektów o masie dodat­niej, oto­czo­nych przez czą­steczki o masie ujemnej. Jednak też do pewnego momentu, a mia­no­wi­cie gdy czą­ste­czek ujemnych zbierze się tak dużo (np. przy­cią­ga­nych przez duży obiekt), że siła ich opy­cha­nia będzie większa niż siła przy­cią­ga­nia tego obiektu. Co spo­wo­duje, że nowe cząstki o masie ujemnej nie dołączą do tej struk­tury. Ale co w tedy z oddzia­ły­wa­niem gra­wi­ta­cyj­nym suma­rycz­nego obiektu skła­da­ją­cego się z masy dodat­niej i masy ujemnej…

    Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

  • Dawid Kacz­mar­czyk

    Grafika z buką jest abso­lut­nie genialna i dla mnie stanowi wzór dla wszyst­kich publi­ka­cji popu­larno-nauko­wych! Auten­tycz­nie się uśmiałem i momen­tal­nie zapa­mię­ta­łem ogólne zało­że­nia teorii!

    Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

  • Dominik Kurek

    Ciekawa kon­cep­cja

    Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

×