Davor Horvatić

dr. sc. Davor Horvatić, teorijski fizičar, izvanredni profesor na zagrebačkom PMF-u, redovit je gost brojnih konferencija na kojima inspirira publiku talentom da razumljivim rječnikom objasni složene fizikalne pojave. Iz istog razloga je naš dugogodišnji kolumnist i predavač na Fotosofia seminarima. Naslov kolumne '42' je, prema superstroju u 'Vodiču za autostopere kroz galaksiju', smisao svega.

Koliko brzo se rasteže svemir?

27. veljače 2018. @ 18:45
Malo je reći da se naše viđenje svemira u zadnjih stotinjak godina promijenilo iz temelja. Davno su prošli dani kad je Zemlja bila centar svemira. Da skratimo poznatu priču, danas smo samo jedan od planeta u Sunčevu sustavu, Sunce je jedna od milijardi zvijezda u našoj galaktici, a naša galaktika je jedna od milijardi galaktika u svemiru (na Slici 1 možete vidjeti raspodjelu galaksija u svemiru). Ljudi vole u toj slici vidjeti paralelu sa strukturom neurona u mozgu i neki dublji smisao, no iskreno, tako samo pokazujemo da smo pravi pripadnici svoje vrste. Vrste koja voli prepoznavati uzorke. Prava zanimljivost u toj slici odnosi se na poziciju naše galaksije u njoj. Da li se nalazimo na jednoj od kozmičkih niti gdje je koncentracija galaksija veća ili smo negdje u praznini? Isto kao što je naš Sunčev sustav u poprilično praznom kraku galaksije (ispred koje se nalazi još hrpu prašine koja nam blokira pogled u centar galaksije) tako se i naša galaksija nalazi u jednom od naizgled praznih dijelova.   

 

Slika 1 – Raspodjela galaksija u svemiru dobivena kroz Millennium Simulation Project

Taj naš kozmički zapećak zapravo je idealno mjesto ako želite opažati i proučavati svemir. Sličnu situaciju možete doživjeti ako se nađete negdje van grada i rasvjete te bacite pogled na vedro noćno nebo kad na njemu nema Mjeseca. Dočekati će vas nebu prepuno zvijezda. Takvo nebo je početkom dvadesetog stoljeća proučavao Edwin Hubble pomoću teleskopa na planini Wilson (Slika 2). Mjerio je brzine kojima se udaljavaju galaksije od nas i otkrio jedan od dokaza da je svemir nastao procesom koji zovemo Veliki prasak. Njegovo otkriće je pokazalo, da što su galaksije dalje od nas to im je brzina odmicanja veća. Danas preciznija mjerenja, pomoću teleskopa nazvanog Hubbleu u čast, pokazuju da se ta brzina povećava za 73 km/s svakih 3.3 milijuna svjetlosnih godina. Taj broj ne izgleda prevelik, no ako uzmemo u obzir ogromnost kozmičkih udaljenosti lako ćemo doći do brzina galaksija koje nadmašuju i brzinu svjetlosti. Upućeniji bi mogli reći, ali to nije moguće, ništa se ne može gibati brže od brzine svjetlosti.  Rješenje paradoksa je jednostavno, ne gibaju se galaksije tim brzinama nego se tkivo prostor-vremena rasteže. Kao kad stojim na pokretnim trakama ili stepenicama. Mi mirujemo, a prostor se giba.

 

Slika 2 – teleskop na kojem je Edwin Hubble opažao galaksije

Sve navedeno je jedan od temelja onog što zovemo standardni kozmološki model. Fizičari bi mogli biti sretni što smo mogli odrediti iznos te konstante toliko precizno, ali fizičari ko fizičari nikad nisu zadovoljni ako se nešto određuje iz samo jednog izvora. Istu brzinu širenja možemo određivati iz opažanja elektromagnetskog zračenja koje je nastalo kada je svemir bio star približno 400 000 godina. Sve što mjerimo podložno je konačnoj preciznosti. Školsko ravnalo nema istu preciznost kao neki profesionalni strojarski alat, isto kao što je različita preciznost kuhinjske i laboratorijske vage. Do prije par godina nitko se nije previše uzbuđivao oko činjenice da brzina širenja dobivena opažanjem spomenutog zračenja iznosi 68 km/s svakih 3.3 milijuna svjetlosnih godina. Kao da kuhinjska vaga pokaže za jednu količinu šećera 73 grama, za drugu 68 grama, a na vagi piše da može pogriješiti do 10 grama. I dalje bi to bila ista količina šećera u rasponu greške. Početkom ove godine, mjerenja su se toliko poboljšala i greška u mjerenjima se toliko smanjila da više nije bilo sumnje. Dvije nezavisne metode dale su drugačije brojeve i fizičari imaju problem, kako objasniti razliku? Za sada nema nekih smjernica, samo dosta pitanja.

Sve ovo može zvučati kao previše drame oko male razlike u dva broja. No, ta dva broja bi trebala opisivati istu stvar i davati nam odgovore o tome kako se svemir širi, kakva mu je budućnost itd. Jedno je sigurno, velike stvari smo otkrivali upravo u slučajevima kad smo naletili na ovakve suptilne razlike. Te suptilne razlike mogu nam reći nešto novo o tamnoj materiji i tamnoj energiji, odškrinuti vrata gravitacijskoj fizici nakon Einsteina te ponovo radikalno promijeniti sliku svemira. Nismo sigurni da li možemo reći nešto sigurnije o konačnoj sudbini svemira (tj. da li će se rastrgati u scenariju zvanom Big Rip). Ono što najviše veseli fizičare u ovakvim situacijama je otkrivanje neke nove fizike. Nadajmo se da na odgovore nećemo čekati predugo.



13.10.2018. 22:23:35
Sve u svemu - kako god svemir završio - to neće biti "preksutra", usprkos apokaliptičarima.
:)
Usput, tražeći najbolji slikovni primjer koji ilustrira zašto ljudi vole vidjeti paralelu raspodjele galaksija s neuronima u mozgu, naletjeh na ovo: https://www.adrianobarra.com/neural-networks.html#
:)
Ništa bez eksperimentalne fizike...





Komentirati mogu samo registrirani korisnici.