Kada razmišljamo o svemiru, često ga zamišljamo kao nepreglednu prazninu u kojoj lebde zvijezde i galaksije. Međutim, moderna kozmologija nam otkriva nešto mnogo nevjerojatnije: svemir nije statičan, on se neprestano širi. Za većinu nas, ova ideja je fascinantna, ali istovremeno zbunjujuća, pogotovo kada je pokušamo pomiriti s osnovnim zakonima fizike koje smo učili u školi. Jedan od najčešćih izvora zabune je zakon očuvanja energije, koji tvrdi da se energija ne može stvoriti ni uništiti, već samo transformirati.
Ako se prostor između galaksija povećava, a tijela se udaljavaju jedno od drugoga, prirodno je zapitati se odakle dolazi energija potrebna za taj proces i kamo ona zapravo nestaje. Da bismo odgovorili na ova pitanja, moramo napustiti intuitivni način razmišljanja o prostoru i gravitaciji te zakoračiti u svijet opće relativnosti.
Sadržaj...
Što zapravo znači širenje svemira?
Prvi korak prema razumijevanju ovog fenomena jest razjašnjanje samog pojma širenja. Česta je zabluda vjerovati da se galaksije kreću kroz prostor poput projektila ispaljenih iz puške ili kao putnici koji se udaljavaju od zajedničke početne točke. U stvarnosti, širenje svemira nije kretanje tijela kroz prostor, već širenje samog prostora.
Kako bismo to lakše zamislili, možemo koristiti analogiju gumenog lista. Zamislite površinu gume na kojoj su nacrtane točke koje predstavljaju galaksije. Kada rastegnemo taj list, točke se udaljavaju jedna od druge, iako se one same nisu pomaknule relativno u odnosu na površinu lista. One su i dalje na istim koordinatama, ali je prostor između njih postao veći. Prostor, dakle, nije samo prazna pozornica na kojoj se odvija kozmička drama, već dinamički entitet koji može rasti, savijati se i širiti.
Gravitacijska energija i prividni sukob s zakonima fizike
Problem postaje složeniji kada u jednadžbu uključimo gravitaciju. Prema klasičnoj fizici, kako se dva tijela udaljavaju, njihova gravitacijska potencijalna energija raste. To je slično kao kada podižemo kamen s tla; ulažemo energiju kako bismo ga pomaknuli dalje od centra Zemlje, i ta energija ostaje pohranjena u kamenu kao potencijalna energija.
Ako se prostor između dvije galaksije pasivno povećava, one se zapravo udaljavaju, što bi teoretski trebalo zahtijevati stalni priljev energije. To stvara dojam da se energija u svemiru stvara “ni iz čega”, što bi bilo u izravnom sukobu s zakonom očuvanja energije. Međutim, ovdje dolazi do ključnog nesporazuma u primjeni zakona. Zakon očuvanja energije, kakav ga poznajemo iz svakodnevnog života i zatvorenih laboratorijskih sustava, primjenjiv je samo u sustavima koji posjeduju takozvanu vremensku simetriju.
Vremenska simetrija znači da se zakoni fizike ne mijenjaju s prolaskom vremena. No, u svemiru koji se širi, geometrija samog prostora se neprestano mijenja. Opća relativnost nam govori da u takvom dinamičnom okruženju energija u globalnom smislu nije nužno konzervirana onako kako smo navikli. U kozmološkom razmjeru, energija može “nestati” ili se “stvoriti” jer sam prostor u kojem se ta energija nalazi nije konstantan.
Tamna energija i ubrzano širenje
Kada govorimo o energiji svemira, ne možemo zanemariti najzagonetniji element modernog svemira: tamnu energiju. Dugim vremenom se vjerovalo da će gravitacija usporiti širenje svemira, možda čak i dovesti do njegovog ponovnog kolapsa. Međutim, otkrića iz kasnih 1990-ih pokazala su suprotno – širenje svemira zapravo ubrzava.
Tamna energija djeluje kao neka vrsta “anti-gravitacije” koja potiskuje galaksije jednu od druge. Ona nije koncentrirana u određenim tijelima, već je svojstvo samog v
