— Objavljeno 16/12/2018 / Bug.hr.
Je li oxfordski astrofizičar Jamie Farnes riješio veliki misterij tamne materije i tamne energije ili mediji opet pretjeruju?
U prosinačkom broju uglednog znanstvenog časopisa Astronomy & Astrophysics objavljen je članak A unifying theory of dark energy and dark matter: Negative masses and matter creation within a modified ΛCDM framework u kojem oxfordski astrofizičar Jamie Farnes predlaže modifikaciju standardnog kozmološkog modela. Ideje s kojima se poigrao nisu nove: o negativnoj masi razmišljao je Albert Einstein još 1919. godine, a neprekidno stvaranje nove materije u međugalaktičkom prostoru bio je predlagao Fred Holye 1948. godine.
Obje te ideje Farnes je kombinirao s Einsteinovim jednadžbama opće teorije relativnosti kako bi eliminirao potrebu za tamnom materijom i tamnom energijom. A zapravo je uveo nekakav tamni fluid, hipotetsko sredstvo koje objedinjuje tamnu materiju i tamnu energiju. Još su u priču ušle i negativna masa i stvaranje materije, ideje za koje zasad nema pokrića u opažanjima. Sve u svemu, daleko od senzacije. Tim više što je svaka nova teorija samo zgodna, ili manje zgodna, matematička priča, tako dugo dok ne dobije eksperimentalne potvrde svojih predviđanja. Spektakularna objava rješenja zagonetke tamne materije stoga je, u najmanju ruku, zasad neprimjerena.
.
Tamna materija i tamna energija
Masa i energija su ekvivalentne fizičke veličine. Energiju je moguće materijalizirati, odnosno transformirati u masu. I obrnuto, masu je moguće dematerijalizirati, odnosno transformirati u energiju. Iznos energije E koji je sadržan u masi m dan je slavnom Einsteinovom formulom E = mc2. Zato u ukupni sadržaj svemira ravnopravno uključujemo energiju i materiju. U materiji je dio energije u masi, a dio u interakcijama čestica. U konačnici se sve može preračunati u energiju.
Na temelju današnjih spoznaja, ukupna energijska bilanca svemira je ovakva: oko 5% čini obična tvar, ona od koje su građeni Sunce i druge zvijezde, Zemlja i drugi planeti te od koje smo građeni mi sami; oko 27% čini tamna tvar, čiju prirodu još ne znamo; i oko 68% čini tamna energija, čiju prirodu također još ne znamo.
Laike takve tvrdnje mogu razljutiti: Kako to mislite da je 95% svemira nepoznate prirode? Kako uopće možete tvrditi da postoji nešto što još niste opazili? Pa to ste onda sigurno izmislili.
Uvjetno, da. Znanstvenici su to "izmislili". Preciznije bi bilo reći da su smislili hipotezu kojom nastoje objasniti neka opažanja. No, tako prirodna znanost uvijek funkcionira. Do teorija, dobro potvrđenih objašnjenja nekih prirodnih pojava, dolazimo tako da najprije postavljamo hipoteze, zamišljene ali provjerljive spekulacija koje bi mogle objasniti neke činjenice, a potom te hipoteze provjeravamo eksperimentima. Opovrgnute hipoteze odbacujemo, a potvrđene prihvaćamo, ali uvijek samo provizorno, dok ih eventualno ne opovrgnu neke nove činjenice.
Dakle, tamna tvar i tamna energija jesu hipotetske koncepcije, ali nisu smišljene tek tako, za šalu ili od dosade. Smišljene su kao pokušaji da se objasne neki opaženi fenomeni. Konkretno, jedan od prvih poticaja za ideju tamne tvari bile su rotacijske krivulje galaksija – grafički prikazi rotacijske brzine objekata (uglavnom zvijezda) kao funkcija udaljenosti tih objekata od središta galaksije. Ako glavni doprinos masi galaksije daju zvijezde (svijetli objekti) onda očekujemo da rotacijska krivulja s udaljenošću opada. Ali to nije ono što opažamo. Opaženi oblik rotacijske krivulje ne opada prema rubu galaksije nego je stalan. I to je činjenica koju valja objasniti. Najjednostavnije objašnjenje je ovo: postoji značajna masa u nekim objektima, česticama ili velikim tijelima, koja ne svijetli. I to je tamna tvar.
Jedan od glavnih poticaja za ideju tamne energije bilo je opažanje ubrzanog širenja svemira, na temelju opažanja dalekih supernova, velikih zvijezda koje su eksplodirale u jako udaljenim galaksijama. Više o tamnoj energiji, a posebno o traganju za dalekim supernovama, možete pročitati u djelu Richarda Paneka Tamna materija, tamna energija, prvoj knjizi na hrvatskom jeziku koje sustavno obrađuje ovu top-temu suvremene fizike.
.
Negativna masa i stvaranje materije
Da se vratimo na Farnesovu teoriju. To što teoretičari neprekidno predlažu nove teorije je više nego u redu. To im je posao. I to što predlažu ideje koje iz perspektive postojećeg znanja izgledaju potpuno šašave (a negativna masa i stvaranje materije definitivno pripadaju toj kategoriji), i to je u redu. Farnes puca visoko i bavi se velikim pitanjima, što je za svaku pohvalu. Njegov izvorni članak pisan je pomalo nonšalantno, što može izgledati simpatično ili iritantno, ovisi kako tome pristupate. Sam je Einstein često pisao na takav način, zato su ga u mladosti smatrali bahatim. Kasnije, kad se pokazalo da je u pravu, bili su mu spremni sve tolerirati. Kad imate pokriće, svašta si možete dopustiti. Onda vas ljudi tretiraju kao simpatičnog otkačenog profesora. A kad nemate, za istu vas stvar tretiraju kao umišljenu budalu. Eto, nije ni znanstvenicima lako. Utješna je doduše činjenica da o njihovim idejama konačni sud ne donose razni ljudi (subjektivnim mišljenjima) nego jedan jedini sudac (objektivnim eksperimentima) – sama priroda.