30. januára 2023
vesmir matrix

Vesmír z matrixu

Čo bolo pred Veľkým treskom? Túto otázku dostávajú fyzici bežne a typickou – a pomerne rozumnou – odpoveďou je, že otázka je zle položená. Pri Veľkom tresku totiž (možno) vznikol aj čas. Zároveň boli podmienky v týchto okamihoch natoľko drastické, že vieme, že aktuálne fyzikálne modely nedokážu opísať, čo sa dialo.

Všetko bolo totiž veľmi husté a energetické a kľúčové úlohy tak hrali naraz kvantová aj gravitačná fyzika. Každú z nich poznáme osve, no nepoznáme teóriu kvantovej gravitácie a bez nej nedokážeme poriadne opísať, ako Veľký tresk prebiehal.

Najlepším kandidátom je zatiaľ teória strún, ktorú aj vieme kvantovať a aj obsahuje gravitáciu, no zároveň obsahuje aj všeličo iné. Čo presne? Myslíme si, že fyziku, ako môže fungovať v iných vesmíroch, v ktorých sú iné častice, polia či počet priestorových rozmerov. Hľadať ten náš je ako hľadať krajčíra v náhodne zoradených Zlatých stránkach, ktoré sú však hrubšie, než celý viditeľný vesmír.

Existuje však nádej, že správne riešenie – náš vesmír – nemusíme v mori možností hľadať, nájde sa sám. Teória strún dala vzniknúť m-teórii a tá sa dá vyjadriť v reči interagujúcich a dynamických matíc. Matice sú, ako si možno pamätáte z bifľovania na maturitu, číselné tabuľky. V m-teórii sa objavujú pomerne bežne; jeden z možných významov písmena „m“ v názve je vlastne matica, po anglicky matrix.

V asi najznámejšej maticovej formulácii je týchto matíc desať, deväť je za deväť priestorových rozmerov, ktoré k životu potrebuje teória superstrún a desiata je za čas. Konkrétne čísla v maticiach majú svoju interpretáciu – o ktorej sa vedú rôzne diskusie – no zjednodušene sa dá povedať, že ak sú čísla veľké, tak je veľký aj priestorový rozmer, ktorý opisujú. Nikde totiž nie je napísané, že by všetkých deväť rozmerov, v ktorých žijú struny, museli byť rovnako veľké. Možno šesť zostalo pri Veľkom tresku scvrknutých a vidíme len tie tri, ktoré sa nafúkli: hore-dole, doľava-doprava, dopredu-dozadu.

Nedávna séria článkov – nedávna v zmysle vedy, takže približne desaťročie – ukázala tri zaujímavé veci. Výskumníci zobrali maticové modely a testovali ich správanie, či už analyticky (teda metódou pero-papier) alebo numericky, teda cez počítačové simulácie.

Prvý zaujímavý výsledok je, že model sa vie správať ako niečo, čo by sme dokázali opísať ako mikroskopické klbko strún, pri ktorom však neexistuje niečo, čo by sa dalo interpretovať ako časové či priestorové rozmery. V istej konfigurácii sa však tri priestorové rozmery začnú rozpínať a zarovno s nimi vznikne niečo, čo by sme označili ako plynúci čas.

Po druhé, tri priestorové súradnice sa rozpínajú takou rýchlosťou, ako náš vesmír v období po Veľkom tresku – keď jeho zloženiu dominovalo žiarenie.

No a po tretie, model dokáže predvídať povahu reliktového žiarenia, ktoré je v zhode s pozorovaniami a zároveň zloženie tzv. primordiálnych gravitačných vĺn, ktoré sme zatiaľ nemali ako zachytiť, no aktívne sa na tom pracuje.

Zaujímavosťou tohto modelu je, že nepotrebuje a neobsahuje éru inflácie, teda prudkého rozpínania vesmíru tesne po jeho vzniku. Tá momentálne predstavuje vo fyzike veľký hlavolam.

Dá sa vznik vesmíru opísať pomocou matíc a maticových modelov? Úprimne netuším. No už len to, že sa o takýchto veciach rozprávame je znakom, že aj v otázke vzniku vesmíru sa veci hýbu. Pomaly, ale tak čo iné čakať – kráčame do strmého kopca.

[Samuel]

Pridaj komentár