Časovni razvoj vesolja od velikega poka do danes opisujejo Einsteinove enačbe polja splošne teorije relativnosti. Vendar pa ostajajo številna odprta vprašanja o kozmološki dinamiki, katerih izvor je v domnevnih neskladjih med teorijo in opazovanji. Eno od teh odprtih vprašanj: zakaj je vesolje v svojem trenutnem stanju tako homogeno v velikem obsegu?
Predvideva se, da je bilo vesolje po velikem poku v ekstremnem stanju, za katerega so značilna predvsem močna nihanja ukrivljenosti prostora-časa. Skozi dolg proces širjenja se je vesolje nato razvilo v svoje sedanje stanje, ki je homogeno in izotropno na velikih lestvicah – preprosto povedano: prostor je povsod enak. O tem med drugim pričajo meritve tako imenovanega sevanja ozadja, ki se zdi zelo enakomerno v vseh smereh opazovanja. Ta enotnost je neverjetna, saj tudi dve regiji vesolja, ki sta bili med seboj ločeni, torej nista mogli izmenjevati informacij, še vedno kažeta enake vrednosti sevanja ozadja.
Da bi razrešili to domnevno protislovje, je bila razvita tako imenovana teorija inflacije, ki predpostavlja fazo izjemno hitrega širjenja takoj po velikem poku, kar pa lahko pojasni homogenost sevanja ozadja.
Kako pa je mogoče to fazo razložiti v kontekstu Einsteinove teorije, zahteva številne modifikacije teorije, ki se zdijo umetne in jih ni mogoče neposredno preizkusiti.
Do zdaj ni bilo jasno, ali je mogoče homogenizacijo vesolja v celoti pojasniti z Einsteinovimi enačbami. Razlog za to je kompleksnost enačb in s tem povezana kompleksnost analiziranja njihovih rešitev – modelov vesolja – in napovedovanja njihovega obnašanja.
V konkretni nalogi je potrebno matematično analizirati časovni razvoj prvotno močnih odstopanj od homogenega stanja v obliki kozmoloških gravitacijskih valov. Pokazati je treba, da med procesom širjenja razpadejo, kar vesolju omogoči, da pridobi enotno strukturo.
Ta analiza temelji na sodobnih matematičnih metodah na področju geometrijske analize. Doslej so te metode lahko dosegle takšne rezultate le z majhnimi odstopanji od enotne geometrije prostora-časa. David Fayman z Univerze na Dunaju je te metode prvi prenesel na primer kakršnih koli velikih odstopanj.
Preberite tudi:
Pustite Odgovori