Teilen Sie dies:
Top 10 Theorien über dunkle Energie
Die Menschheit hat eine enorme Menge an Informationen über unser Universum und seine Funktionsweise gesammelt. Wir sind stolz darauf, die intelligenteste Art auf der Erde zu sein, und bis jetzt die fähigste Art im ganzen Universum.
Die Informationen, die wir über die Struktur unseres Universums haben, werden jedoch von nur 4 Prozent abgeleitet, die wir beobachten, messen und regelmäßig analysieren können. Die restlichen 96 Prozent sind "dunkles" Zeug. Es ist dunkel, weil wir nichts davon wissen (und weil Physiker dazu neigen, Kreativität in der Benennungsabteilung zu haben).
Von diesen 96 Prozent sind ungefähr 68 Prozent dunkle Energie. Dies macht es zur größten Komponente des Universums und im Moment zum geheimnisvollsten. Tausende Wissenschaftler arbeiten auf der ganzen Welt daran, diese geheimnisvolle Energie zu entschlüsseln, die den Anschein hat, wie unser Universum große Strukturen schafft.
Ohne dunkle Energie würde unser Universum letztendlich in einem „Big Crunch“ enden - ein von der Schwerkraft beherrschtes Schicksal, in dem das Universum schnell in sich zusammenbricht. Obwohl wir nicht wissen, was dunkle Energie ist, sollten wir dankbar sein, dass sie da ist.
Hier sind die Top-10-Theorien darüber, was dunkle Energie sein könnte und was uns jedes Szenario über das Schicksal unseres Universums erzählen kann.
Vorgestellte Bildguthaben: National Geographic10 Es ist eine Eigenschaft des Weltraums
Diese Theorie leitet sich aus Einsteins Gravitationstheorie ab, insbesondere aus der Tatsache, dass „leerer Raum“ seine eigene Energie haben kann, die „kosmologische Konstante“. Einstein glaubte auch, dass der Raum aus dem Nichts entstehen könnte und je mehr Raum geschaffen wird Dadurch kann mehr Energie in ihm gehalten werden.
Dies würde die schnelle Expansion des Universums erklären, das wir beobachten. Diese Art von Universum würde sich für immer weiter ausdehnen, bis jedes Objekt im Universum so weit von jedem anderen Objekt entfernt war, dass alles in kalter Dunkelheit enden würde.
9 Theorie von allem
Viele Astronomen halten die Suche nach dunkler Energie für vergeblich. Stattdessen lehren sie, dass die Suche nach der schwer fassbaren „Theorie von allem“ (nicht dem Film von Stephen Hawking) das Problem der dunklen Energie lösen würde.
Diese Theorie sollte das Verhalten aller Objekte im Universum erklären können - von sehr groß bis unglaublich klein. Zur Zeit sind unsere Theorien, wie das Universum arbeitet, in große Theorien (wie die Theorie der Schwerkraft) und kleine Theorien (wie die Quantenmechanik) unterteilt.
Das Problem der dunklen Energie auf diese Weise zu lösen, ist zwar logisch vernünftig, aber das Finden dieser Theorie ist selbst für die hellsten Köpfe der Physik unmöglich. Die normalen Gesetze der Physik scheinen "zusammenzubrechen", wenn man das Quantenniveau erreicht. Aber leider geht die Suche weiter.
8 Es schafft eine neue grundlegende Kraft
Die fundamentalen Kräfte, die wir kennen (Schwerkraft, Elektromagnetismus, schwache Kraft und starke Kraft), wirken alle innerhalb verschiedener Bereiche. Einige betreffen nur Objekte in atomarer Größe, während andere die Bewegungen von Planeten verursachen und die Bildung von Galaxien auslösen.
Diese Theorie der dunklen Energie besagt, dass es eine grundlegende Kraft gibt, die wir immer noch nicht gefunden haben, die in enormen Maßstäben wirkt und nur beobachtet werden kann, wenn das Universum eine bestimmte Größe erreicht. Es würde funktionieren, um der Schwerkraft entgegenzuwirken und so Objekte im Universum voneinander wegzuziehen.
Wissenschaftler argumentieren, dass diese Kraft in unserem Alltag noch nicht bekannt ist, da diese Kraft in so großem Maßstab wirkt, und Messungen auf der Erde können davon nicht beeinflusst werden. Niemand weiß wirklich, ob diese Kraft vorübergehend oder dauerhaft sein würde. Abhängig davon würde sich das Universum jedoch für immer ausdehnen und kalt werden oder sich für die restliche Zeit periodisch ausdehnen und zusammenziehen.
7 Einsteins Theorie der Schwerkraft ist falsch
Versuchen Sie einem der klügsten Physiker, der je gelebt hat, zu sagen, dass seine (wohl berühmteste) Theorie falsch ist. Einsteins Relativitätstheorie besagt, dass jeder Körper im Universum von jedem anderen Körper angezogen wird, wobei die Stärke dieser Anziehungskraft ausschließlich von den Massen der Objekte und der Entfernung zwischen ihren Zentren abhängt.
Einige Physiker haben jedoch argumentiert, dass diese Theorie möglicherweise falsch ist und neue Theorien der Schwerkraft entwickelt haben, um die dunkle Energie zu erklären. In diesen Theorien kehren sie die Auswirkungen der Schwerkraft auf große Skalen um, so dass sich Objekte gegenseitig abstoßen.
Obwohl diese Theorien nicht viel experimenteller Rückhalt haben (da Einsteins Schwerkraftmodell bisher sehr gut für uns funktioniert hat), würden sie erklären, warum sich das Universum ausdehnt. Mit diesen neuen Gravitationsmodellen würde unser Universum nach einer schnellen Expansion wieder einen Zustand kalter Dunkelheit erreichen.
6 Zeitdehnung
Wenn Sie jemals den Film gesehen haben InterstellarSie haben wahrscheinlich von einer Zeitdilatation gehört. Dies ist ein Phänomen, das auftritt, wenn Objekte, die sich der Lichtgeschwindigkeit nähern, eine Verlangsamung der Zeit erfahren.
Dies ist die gleiche Idee, die im Zwillingsparadoxon präsentiert wird, bei dem ein Zwillingsbrett ein Raumschiff ist, das sich der Lichtgeschwindigkeit annähert, während sein Bruder auf der Erde bleibt. Wenn sie sich nach Jahren der Trennung wieder treffen, ist der Zwilling auf der Erde deutlich älter als sein Astronautenbruder.
Ein kürzlich veröffentlichter Artikel von Edward Kipreos, Professor an der University of Georgia, argumentiert, dass nur das sich bewegende Objekt selbst eine Zeitdilatation durchmacht. (Normalerweise erfährt die Person, die das sich schnell bewegende Objekt beobachtet, auch die Auswirkungen.)
Dies würde bedeuten, dass die Zeit schneller vergangen ist. Dies beseitigt die Notwendigkeit einer abstoßenden Kraft oder Substanz, da die scheinbare Ausdehnung des Universums eine bloße Fehleinschätzung von Entfernungen wäre, die von der Zeitdilatation betroffen sind.
Wenn diese Theorie zutrifft, würde sie nicht nur einer anderen von Einsteins berühmten Theorien (seiner speziellen Relativitätstheorie) widersprechen, sondern würde auch bedeuten, dass unser Universum aufgrund der Auswirkungen der Hubble-Konstante weiter expandieren würde.
5 Ein exotisches neues Teilchen
Die Idee von Teilchen und Feldern gibt es schon seit Jahrhunderten. Wir wissen, dass ein Elektron ein elektrisches Feld erzeugt, und in letzter Zeit wurde das Gravitationsfeld mit dem Kraftteilchen der Graviton-Schwerkraft in Verbindung gebracht. Teilchenphysiker und -theoretiker sind mit der Vorstellung vertraut, dass die Energie eines bestimmten Feldes übertragen werden muss durch seine Kraftpartikel statt durch das Feld selbst.
Dieses Konzept kann in dunkle Energie übersetzt werden, wobei dunkle Materie (die anderen 27 Prozent des Universums) ihr Kraftpartikel sind. Diese Idee erscheint plausibel, vor allem weil einige Kraftpartikel wie das Graviton nicht beobachtbar sind. Es gibt jedoch wenig Beweise, die diese Theorie stützen, da wir bisher keine Möglichkeit gefunden haben, die Eigenschaften der dunklen Energie oder der dunklen Materie zu messen.
4 f (R) Theorien
f (R) -Theorien sind Modelle der aktuellen Krümmung des Universums (wobei die Krümmung als R bezeichnet wird). Im Jahr 2007 haben Forscher der University of Chicago gezeigt, dass mit einem bestimmten Wert von R ein Modell des Universums erstellt wird, in dem keine dunkle Energie benötigt wird, um die Expansion des Universums zu erklären.
Diese Art von Universum verzerrt sich so, dass seine Gesamtkrümmung minimiert wird, während eine zusätzliche Schwerkraft-ähnliche Kraft erzeugt wird, die je nach Bedingungen entweder Objekte anziehen oder abweisen kann.
Die Theoretiker der University of Chicago sind sich einig, dass für diese Theorie die zusätzliche Kraft verschwinden muss, wenn die Schwerkraft relativ stark ist (z. B. auf der Skala von Planeten und Galaxien) und nur auf der größten Skala erscheinen muss. Ein Team von Astronomen an der Peking-Universität hat begonnen, Cluster-Messungen durchzuführen, um zu sehen, ob diese f (R) -Theorie eine korrekte Beschreibung unseres Universums sein könnte.
3 Multiversen und das anthropische Prinzip
Einer der größten Fehler der modernen Physik ist die Vorhersage des tatsächlichen Wertes der dunklen Energie. Die Quantentheorie sagt eine sehr kleine Zahl voraus, aber die Physiker berechneten eine Zahl mehr als zehnmal größer! (Dieser gemessene Wert der dunklen Energie ist die kosmologische Konstante, die gleiche wie in Punkt 10 dieser Liste.)
Hier kommt das anthropische Prinzip ins Spiel: Die Grundkonstanten der Physik und Chemie (wie Lichtgeschwindigkeit, Gravitationskonstante usw.) sind „genau richtig“, um das Leben in unserem speziellen Universum zu unterstützen, können jedoch unterschiedliche Werte haben in anderen Universen. In einer unendlichen Menge paralleler Universen scheint es nicht unwahrscheinlich, dass unser Universum das Universum mit dem richtigen Wert der dunklen Energie ist, um die Bildung des Lebens zu ermöglichen.
2 virtuelle Partikel
Quantenmechanik ist komisch. Es ermöglicht, dass Dinge in und aus dem Dasein springen und jedes Konzept zerstören, das wir in der Physik der High School lernen. ("Materie kann nicht erstellt oder zerstört werden", murmelten wir.)
Diese Theorie verwendet die Idee von virtuellen Teilchen - kleine Materieteile, die nur für kleine Instanzen erscheinen und dann verschwinden. Dieses ständige Auftreten und Verschwinden von Partikeln setzt Energie frei, da Materie in Energie umgewandelt wird, wenn diese Partikel verschwinden.
Physiker glauben, auf diese Weise kann der Weltraum selbst genug kontinuierliche Energie gewinnen, um einen „Unterdruck“ zu erzeugen, der die Expansion des Universums bewirkt. Wenn diese Theorie zutrifft, könnte der Energieraum, den diese virtuellen Teilchen gewinnen, die geheimnisvolle dunkle Energie sein, und unser Universum würde sich so lange ausdehnen, wie dieser Prozess stattfindet.
1 Quintessenz
Die Anzahl der Theorien auf dieser Liste zeigt, wie weit wir zwei Drittel unseres Universums nicht verstehen. Bisher hatte jede Theorie große Auswirkungen auf das Schicksal des Universums oder auf den armen Einstein.
Das Entschlüsseln dunkler Energie könnte Türen für einen völlig neuen Zweig der Physik öffnen oder könnte die bestehenden radikal verändern. Deshalb hinterfragen heute so viele Physiker und Astronomen dieses große, geheimnisvolle, „dunkle Zeug“, das die Entwicklung unseres Universums steuert.
Diese letzte Theorie der dunklen Energie ist bei weitem die seltsamste. Ein Universum, das von „Quintessenz“ beherrscht wird, ist voll von „Energieflüssigkeit“. Andere Physiker nennen diese Energie gerne „Phantom-Energie“.
Die Idee dahinter ist, dass die Quintessenz mit der Zeit und dem Ort variiert und dass ihre Energiedichte mit der Zeit zunimmt. Dieses Universum würde einem gewalttätigen Schicksal begegnen, das Physiker als "Big Rip" bezeichnen (wiederum mit der sehr wörtlichen Benennung), bei dem das Universum buchstäblich explodieren würde, da Atome nicht mithalten können, wie schnell sie auseinandergezogen und gedehnt werden.
Alles in und außer Sicht würde ausgelöscht werden. Das Universum würde mit einem Knall ausgehen.