Topologija prostor-vremena možda štiti kosmološku konstantu
Tim sa Univerziteta Brown predlaže da netrivijalna topologija prostor-vremena drži kosmološku konstantu malom, nudeći mogući put ka rešenju jednog od najtežih problema u fizici.
- Tim sa Univerziteta Brown objavio je rad u časopisu Physical Review Letters, sveska 136 (15), najavljen 19. juna.
- Predlog je da topologija prostor-vremena drži kosmološku konstantu malom, umesto da naraste do ogromnih vrednosti.
- Mehanizam je upoređen sa kvantnim Holovim efektom, gde topologija daje stabilne, kvantizovane vrednosti.
- Reč je o teorijskom predlogu koji tek treba da prođe nezavisnu proveru, bez direktnog eksperimentalnog dokaza.
Tim teorijskih fizičara sa Univerziteta Brown predložio je novo objašnjenje za problem koji decenijama opterećuje kosmologiju. U radu objavljenom u časopisu Physical Review Letters, sveska 136 (15), najavljenom 19. juna, Stephon Alexander, Heliudson Bernardo i Aaron Hui iz Brown Theoretical Physics Center tvrde da bi topologija samog prostor-vremena mogla da objasni zašto je kosmološka konstanta tako mala. Ako se predlog potvrdi, to bi bio mogući put ka rešenju jednog od najtežih problema u fizici.
Kosmološku konstantu je u jednačine opšte relativnosti uveo Albert Ajnštajn, a kasnije ju je, prema čestoj anegdoti, nazvao svojom najvećom greškom. Danas se ona vezuje za ubrzano širenje svemira, ali ostaje duboka zagonetka: kvantna teorija polja predviđa da bi njena vrednost trebalo da bude ogromna, dok merenja pokazuju da je neverovatno mala u poređenju sa onim što teorija nalaže. Taj raskorak, poznat kao problem kosmološke konstante, jedan je od najupornijih u savremenoj fizici.
Kako topologija ulazi u priču?
Predlog povezuje kvantnu gravitaciju sa egzotičnim kvantnim stanjem materije, takozvanim Chern-Simons-Kodama stanjem. Po toj zamisli, netrivijalna, odnosno geometrijski složena topologija prostor-vremena sprečava da kosmološka konstanta naraste do vrednosti koje predviđa kvantna fizika. Kako objašnjava Alexander, sve kvantne perturbacije koje bi trebalo da naduvaju vrednost konstante topologija čini neaktivnim.
Autori povlače analogiju sa kvantnim Holovim efektom. U tom efektu ponašanje elektrona daje fiksne, tačno određene vrednosti napona uprkos nesavršenostima u materijalu, upravo zahvaljujući topologiji. Na sličan način, tvrde istraživači, topologija prostor-vremena mogla bi da zaključa kosmološku konstantu u određene stabilne, kvantizovane vrednosti. Privlačnost pristupa je u tome što koristi tradicionalne metode kvantizacije, pa ga autori opisuju kao konzervativnog kandidata za teoriju kvantne gravitacije.
Šta ovaj rad dokazuje, a šta ne?
Vredi razdvojiti ono što je pokazano od onoga što tek treba pokazati. Rad nudi teorijski mehanizam i matematički okvir, ne i eksperimentalnu potvrdu. Chern-Simons-Kodama stanje je predloženo, a ne izmereno osnovno stanje kvantne gravitacije, i o njegovom statusu i fizičkoj interpretaciji u literaturi i dalje postoji rasprava. Veza sa kosmološkom konstantom ovde je predložena, ne i potvrđena posmatranjima.
Pred autorima i ostatkom zajednice stoji uobičajeni put nauke: nezavisna provera proračuna, ispitivanje pretpostavki i pokušaj da se nađu posledice koje bi se mogle testirati. Za sada, ovo je obećavajuća ideja koja problem kosmološke konstante posmatra iz topološkog ugla, a ne konačan odgovor. Da li će se topološka zaštita pokazati kao stvaran fizički mehanizam ili kao elegantna matematička slika bez merljivih posledica, pokazaće tek naredna istraživanja i, ako bude sreće, neki budući test. A vi, da li biste rekli da je Ajnštajnova najveća greška ipak bila ispred svog vremena?
