Prof. Brian Cox: Teorię Einsteina trzeba poprawić

W fizyce znane są cztery podstawowe siły - grawitacja, elektromagnetyzm, oddziaływania silne i oddziaływania słabe. Rządzą one tym, jak wszystkie obiekty i cząstki we Wszechświecie oddziałują ze sobą. Podczas eksperymentu przeprowadzonego w Fermilab (Więcej informacji), odkryto możliwe oznaki istnienia piątej fundamentalnej siły natury. Wynik "dostarcza silnych dowodów na istnienie nieodkrytej cząstki subatomowej lub nowej siły". Jeśli zostanie to udowodnione, wiedza ta może wstrząsnąć podstawami nauki.

Fizycy prześledzili trzy z czterech sił natury do ich początków w cząstkach kwantowych, ale czwarta fundamentalna siła - grawitacja - jest inna. Obecne ramy, opracowane ponad sto lat temu przez Alberta Einsteina, pokazują, że planety krążą wokół gwiazd, ponieważ poruszają się wzdłuż krzywych w czasoprzestrzeni - a grawitacja jest cechą tego medium. Jednak w pobliżu centrum czarnej dziury teoria ta zdaje się nie obowiązywać.

Prof. Brian Cox, wybitny brytyjski astrofizyk i popularyzator nauki, wypowiedział się na temat grawitacji na kanał Science Channel.

- Czarne dziury są interesujące - są naprawdę dziwne. W ciągu ostatnich kilku lat wkroczyliśmy w nową erę astronomii, w której możemy obserwować zachowanie czarnych dziur. Aby je właściwie opisać, zaczynasz potrzebować lepszej wersji teorii Einsteina. Nie sądzę, że wiemy kiedy Droga Mleczna i Andromeda się zderzą, czy czarne dziury się połączą, ale z pewnością wiemy, że istnieje interakcja pomiędzy galaktykami - powiedział prof. Cox.

Prof. Cox przeszedł do wyjaśnienia, dlaczego tzw. promieniowanie Hawkinga, przewidywane jako uwalniane przez czarne dziury z powodu efektów kwantowych, może być kluczowe dla rozwoju teorii Einsteina.

- Nasze najnowsze detektory - detektory fal grawitacyjnych - wykrywają zmarszczki w tkance Wszechświata, zmarszczki w przestrzeni i czasie od zderzeń obiektów takich jak czarne dziury. Widzieliśmy kilka przypadków we Wszechświecie, w których czarne dziury zderzyły się ze sobą i połączyły. Wiemy więc, że tracą one trochę energii podczas zderzenia, a przewidywania dotyczące tego, jak się zderzają, jak się łączą i co otrzymujemy potem, są całkowicie zgodne z ogólną teorią względności Einsteina - dodał prof. Cox.

Dla badania czarnych dziur kluczowe jest zrozumienie tzw. promieniowania Hawkinga.

- Stephen Hawking jest prawdopodobnie najbardziej znany z czegoś, co nazywa się promieniowaniem Hawkinga, czyli z idei, że czarne dziury mają temperaturę i z tego powodu emitują promieniowanie. Mogą one wypromieniowywać energię i cząstki z powrotem w przestrzeń kosmiczną - powiedział prof. Cox.

Naukowcy muszą znaleźć sposób, aby połączyć dwa legendarne modele w jedną nową teorię.

- Połączenie praw mechaniki kwantowej z prawami dotyczącymi tego, jak zachowują się atomy i cząsteczki z teorią grawitacji Einsteina, to prawdopodobnie największe wyzwanie w fizyce teoretycznej. Nikt jeszcze nie był w stanie tego zrobić, ale pierwsze kroki zostały podjęte poprzez myślenie o czarnych dziurach. To naprawdę łączy się z opisem pochodzenia Wszechświata, Wielkiego Wybuchu, lub tego, co wydarzyło się przed Wielkim Wybuchem. Ostatecznie, potrzebujemy lepszej teorii niż teoria Einsteina, a czarne dziury są prawdopodobnie poligonem doświadczalnym w tej chwili dla takiej teorii - podsumował prof. Cox.