Je vesmír plný pěny? Kredit: CC0 Public Domain.

Podle konvenčních teorií by měl být časoprostor vyplněný ohromným množstvím energie. Asi tak 10¹²⁰ krát větším množstvím energie, než tam v této chvíli pozorujeme. Což je samozřejmě na pováženou. Teoretičtí vědci se tudíž v průběhu let snaží vymyslet, v čem to vlastně vězí. Kde všechna ta energie je. Zatím ale nikdo z nich nebyl přesvědčivě úspěšný.

Steven Carlip. Kredit: S. Carlip.

Teď se do téhle debaty o samotné povaze vesmíru ponořil se svým novým nápadem fyzik Steven Carlip z americké University of California Davis. Podle jeho teorie je titánské množství energie časoprostoru skryto v důsledků působení kvantových jevů na Planckově škále. Jeho výzkum publikoval časopis Physical Review Letters.

Carlip se svou teorií do značné míry vychází z výzkumu Johna Wheelera v padesátých letech. Právě Wheeler přišel s tím, že na Planckově škále, tedy v nejmenším fyzikálně možném měřítku, existuje časoprostor v podobě kvantové pěny. Podle jeho představ jsou v tak malém měřítku čas, rozměry a energie vystaveny vládě principu neurčitosti.

Od té doby se fyzici občas ke kvantové pěně vracejí. Pokud je podle některých z nich časoprostor skutečně na nejnižší úrovni tvořený kvantovou pěnou, tak by měl obsahovat enormní množství energie. Jiní zase přikládají váhu argumentům standardní efektivní teorie pole, podle nichž fluktuace vakua vytvářejí velikou kosmologickou konstantu. Fyzici se přitom doposud spíše snažili zmíněnou energii, spojenou s kvantovou pěnou, ze svých teorií odstranit.

University of California Davis, logo.

Carlip ale namísto toho tvrdí, že ve vesmíru plném kvantové pěny by měla energie, a to v pořádně velkém množství, existovat úplně všude v prázdném prostoru. Při pohledu z nepatrné blízkosti by ale bylo patrné, že tam jsou oblasti zhruba odpovídající Planckově délce, které jsou k sobě „slepené“ tak, že to neodporuje obecné teorii relativity, a které mají stejnou pravděpodobnost, že se budou extrémně smršťovat nebo roztahovat. Při přiblížení k makrosvětu se ale tyto kvantové fluktuace rychle ztrácejí. Pokud jde o čas, tak ten by v tomto scénáři neměl mít žádný určený směr.

Carlip s netají tím, že usiluje o tvorbu celého kosmologického modelu. Nijak se nevyjadřuje k původu dnes velmi populárního fenoménu temné energie. Jeho cílem je přispět k řešení problému s enormní kosmologickou konstantou. K tomu Carlip podotýká, že je to možná vlastně docela jednoduché. Třeba jen prostě hledáme na špatném místě.

Video: Steven Carlip, « Why We Need Quantum Gravity and Why We Don’t Have It »

Video: Round Table with Steven Carlip, Gabriele Veneziano & Carlo Rovelli

Literatura

Phys.org 1. 10. 2019, Physics 12: 105, Physical Review Letters 123: 131302.

https://phys.org/news/2019-10-physicist-quantum-foam-huge-cosmic.html