rym materia rzeczywiÊcie toczy walkźe skierowanym na ze-Prawdopodobnie nie jest on p∏aski, ale raczej otwarty – w ta-wnàtrz impetem Wielkiego Wybuchu, przypadek WszechÊwia-kim razie naukowcy byliby zmuszeni do zmodyfikowania ta otwartego odpowiada zwyciśtwu ekspansji: WszechÊwiat lub odrzucenia teorii inflacyjnej [patrz: Martin A. Bucher i Da-b´dzie siŕozszerza∏ wiecznie. W przypadku WszechÊwiata vid N. Spergel, „Inflacja we wszechÊwiecie o ma∏ej gśtoÊci”; zamkni´tego zwyci´˝y grawitacja i ten w koƒcu ponownie siśtrona 42]. A mo˝e WszechÊwiat rzeczywiÊcie jest p∏aski? Je-
Êli tak, jego g∏ównymi sk∏adnikami nie sà Êwiecàca materia, ciemna materia ani promieniowanie. Musi sión sk∏adaç przede wszystkim z jeszcze bardziej nieuchwytnej formy energii wype∏niajàcej pustà przestrzeƒ, tak˝e t´, która znajduje si´ tu˝ przed naszym nosem.
Fatalne przyciàganie
ZURYCHU
Idea takiej energii ma d∏ugà i burzliwà histori´, która roz-pocz´∏a siź chwilà ukoƒczenia przez Einsteina prac nad ogól-nà teorià wzgl´dnoÊci, ponad 10 lat przed tym, zanim Hubble w przekonujàcy sposób wykaza∏, ˝e WszechÊwiat siŕozszerza. Wià˝àc ze sobà przestrzeƒ, czas i materi´, teoria wzgl´d-noÊci obiecywa∏a coÊ, co wczeÊniej wydawa∏o sińiemo˝liwe: naukowe zrozumienie nie tylko dynamiki obiektów znajdujà-
EINSTEIN ARCHIVES, UNIWERSYTET W
cych si´ we WszechÊwiecie, ale tak˝e samego WszechÊwiata.
LIST EINSTEINA, zatrudnionego wówczas w Pruskiej Akademii By∏ tylko jeden problem. W przeciwieƒstwie do innych od-Nauk w Berlinie, do niemieckiego matematyka Hermanna Weyla, dzia∏ywaƒ podstawowych, którym podlega materia, grawi-w którym przyznaje on, ˝e WszechÊwiat o niezmiennych rozmiarach tacja zawsze przyciàga i nigdy nie odpycha. Bezlitosne przy-by∏by podatny na ekspansjĺub zapadanie si´: „We WszechÊwieciàganie grawitacyjne materii mog∏oby w koƒcu spowodowaç cie De Sittera dwa ró˝ne swobodne i niestabilne punkty oddalajà siód siebie w przyspieszonym tempie. JeÊli nie istnieje Êwiat zapadnićie si´ WszechÊwiata. Einstein sàdzi∏, ˝e Wszech-quasi-statyczny, to precz z cz∏onem kosmologicznym!”
Êwiat jest statyczny i stabilny, doda∏ wić do swoich równaƒ
36 ÂWIAT NAUKI Marzec 1999
dodatkowy wyraz, tzw. cz∏on kosmologiczny, który móg∏ ustabilizowaç
WszechÊwiat, wytwarzajàc w ca∏ej
przestrzeni nowà si∏ó du˝ym zasi´-
gu. Gdyby jego wartoÊç by∏a dodat-
nia, cz∏on ten odpowiada∏by sile od-
pychajàcej – rodzajowi antygrawitacji,
która mog∏aby przeciwdzia∏aç ci´˝a-
FLUKTUACJE
rowi WszechÊwiata.
PRÓ˚NI
Niestety, w ciàgu pićiu lat Einstein
P¸YTY CASIMIRA
odrzuci∏ to prowizoryczne rozwiàza-
JARED SCHNEIDMAN DESIGN
nie, nazywajàc je „najwi´kszà pomy∏- Los Alamos National Laboratory kà” swego ˝ycia. StabilnoÊç wprowa-k∏adnie tak samo jak energia zwiàza-
dzona przez ten cz∏on okaza∏a sińa ze sta∏à kosmologicznà. By∏ jed-iluzoryczna i co wa˝niejsze, zacz´to
nak pewien powa˝ny problem. Teo-
gromadziç dowody na to, ˝e Wszech-
ria kwantowa przewiduje ca∏e widmo
Êwiat siŕozszerza. Ju˝ w 1923 roku STEVE K. LAMOREAUX
wirtualnych czàstek obejmujàce
w liÊcie do matematyka Hermanna
wszelkie mo˝liwe d∏ugoÊci fal. Gdy
DEMONSTRACJA EFEKTU CASIMIRA to jeden Weyla Einstein pisa∏, ˝e „jeÊli nie ist-fizycy dodajà wszystkie efekty, ca∏-
ze sposobów, w jaki fizycy potwierdzili teori´, ˝e nieje Êwiat quasi-statyczny, to precz
kowita energia okazuje sińieskoƒ-
przestrzeƒ wype∏niona jest ulotnymi „czàstkami z cz∏onem kosmologicznym!” Wyda-wirtualnymi”. Efekt Casimira polega na powstaniu czona. Nawet jeÊli pominà efekty
wa∏o si´, ˝e podobnie jak wczeÊniej eter si∏ pomi´dzy metalowymi obiektami – na przy-kwantowe mniejsze ni˝ pewna d∏u-
pojćie to trafi na Êmietnik historii.
k∏ad si∏y przyciàgajàcej mi´dzy równoleg∏ymi p∏y-goÊç fali – w przypadku których mo-
Fizycy woleli radziç sobie bez takiej
tami metalowymi (powy˝ej). Mówiàc ogólnie,
˝e ujawniaç si´ wp∏yw s∏abo pozna-
skoƒczony odst´p pomi´dzy p∏ytami zapobiega ingerencji. W ogólnej teorii wzgl´d-nych efektów kwantowej grawitacji
pojawieniu si´ w tej przestrzeni wirtualnych czà-
noÊci êród∏em si∏ grawitacyjnych (nie-
– obliczona energia pró˝ni jest oko∏o
stek wi´kszych od pewnej d∏ugoÊci fali. A zatem zale˝nie od tego, czy przyciàgajàcych,
na zewnàtrz p∏yt istnieje wićej czàstek ni˝ mi´dzy 120 rz´dów wielkoÊci wi´ksza ni˝
czy odpychajàcych) jest energia. Ma-
nimi i ta nierównowaga popycha p∏yty ku sobie energia zawarta w ca∏ej materii
teria stanowi po prostu jednà z jej
(z prawej). Efekt Casimira wyraênie zale˝y od WszechÊwiata.
postaci. Jednak cz∏on kosmologiczny
kszta∏tu p∏yt, co pozwala fizykom odró˝niç go od Jakie by∏yby skutki wprowadzenia
innych si∏ przyrody.
Einsteina to coÊ innego. Energia z nim
takiej olbrzymiej sta∏ej kosmologicz-
zwiàzana nie zale˝y od po∏o˝enia ani
nej? Pos∏ugujàc si´ maksymà Orwel-
czasu – stàd okreÊlenie „sta∏a kosmologiczna”. Si∏a wywo∏ana la jako wskazówkà, ∏atwo mo˝emy na∏o˝yç na t´ wartoÊç przez tśta∏à dzia∏a nawet w sytuacji ca∏kowitego braku ma-ograniczenie obserwacyjne. Wyciàgnij r´kí spójrz na koƒce terii lub promieniowania. A zatem jej êród∏em musi byç nie-palców. Gdyby sta∏a by∏a tak wielka, jak to naiwnie sugeru-zwyk∏a energia zawarta w pustej przestrzeni. Sta∏a kosmolo-je teoria kwantowa, przestrzeƒ pomi´dzy oczami a r´kà roz-giczna, podobnie jak eter, nadaje pustce niemal metafizyczne szerza∏aby si´ tak szybko, ˝e Êwiat∏o biegnàce od twojej r´ki znaczenie. Wraz z jej odrzuceniem przyroda znowu staje sińigdy nie dotar∏oby do oczu. Próba zobaczenia tego, co znaj-zrozumia∏a.