Nowe idee o strukturze wszechświata

Kilka lat temu dwukrotnie (3.05.2014,oraz 24.05.2014)pisałem do moich czytelników, o twórczości naukowej Roberta Grosseteste,żyjącego w latach 1168–1253.

Dzisiaj po raz trzeci otworzę jego mały traktat "De Luce"[1]poświęcony kosmogonii, by przypomnieć, że według Grosseteste przestrzeń naszego świata ma firmament.Równomierne rozprzestrzenianie się światła, z pierwotnego punktu we wszystkich kierunkach, doprowadziło do rozrzedzenia się intensywności światła i powstania zewnętrznej sfery, zw. ciałem pierwszym, lub firmamentem.

 Światło następnie odbija się od tego firmamentu, podążając w kierunku centrum. Dalej promieniujące, odbite od firmamentu światło nie jest już pierwotnym światłem (lux), stworzonym u początku wszechświata, lecz jego wtórną, dostrzegalną zmysłowo, osłabioną postacią (lumen). Ta postać światła mimo osłabienia swych cech ,pomnaża materię bardziej ciężką i przenika cały wszechświat. 

A teraz zrobię przeskok z wieku XIII, do wieku XXI i przejdę do Princeton University, Department of Mathematics,United States,gdzie pracuje młody profesor Georgios Moschidis(z pochodzenia Grek),geniusz matematyczny odkryty i wypromowany przez prof.Michalisa Dafermosa.Moschidis specjalizuje się w badaniach różnego typu rozwiązań słynnych równań pola grawitacyjnego Alberta Einsteina ,będących fundamentem Ogólnej Teorii Względności (General Relativity-GR). 

Rozwiązania  równań Einsteina  określają strukturę czasoprzestrzeni i zależność jej geometrii od obecności substancji/materii, oraz energii i ciśnienia. Ta obecność lub jej brak, decydują o krzywiźnie czasoprzestrzeni świata,a tym samym o geometrii tej czasoprzestrzeni i grawitacja staje się efektem geometrycznym.Jeśli przyjjąć, za kwantową teorią pola,że pusta czasoprzestrzeń(bez substancji/materii) ma różną od zera gęstość energii , którą definiujemy jako stałą kosmologiczną oznaczana wielką literą lambda – Λ (kluczowy symbol w równaniach pola A.E. !), to grawitacja już istnieje(bez cząstek !).    

Tam, gdzie stała kosmologiczna jest równa zero,to wszechświat jest płaski(bez krzywizny),a przestrzeń nosi nazwę przestrzeni Minkowskiego (nazwisko matematyka, którego wykładów słuchał Albert Einstein).Tam zaś, gdzie stała kosmologiczna jest większa od zera (dodatnia)tam wszechświat ma postać sfery,a przestrzeń nosi nazwę przestrzeni de Sittera ( nazwisko holenderskiego matematyka,astronoma  i fizyka),natomiast gdy ma wartość mniejszą od zera ( ujemna) - wszechświat ma postać siodła, a przestrzeń nosi nazwę: anty-de Sittera (AdS) .  

Trudno mi powiedzieć, kto pierwszy postawił pytanie: a co stanie się z próżniową czasoprzestrzenią dowolnego typu (z trzech podanych wyżej) po wprowadzeniu do niej nawet drobnej ilości materii? Pod koniec ubiegłego wieku matematycy odkryli, że czasoprzestrzenie de Sittera i Minkowskiego nie zmieniają swej geometrii,są stabilne. 

Moschidis był doktorantem profesora Michalisa Dafermosa i dostał od niego, to właśnie pytanie w odniesieniu do czasoprzestrzeni AdS jako problem dysertacji doktorskiej.Obrona tezy doktoratu: "Niestabilność czasoprzestrzeni AdS" była( i nadal jest) sensacją w matematyce Ogólnej Teorii Względności[2]. 

Moschidis najpierw pokazał ściśle i elegancko,że AdS ma powierzchnię graniczną zwierciadlaną (odblaskową- firmament u Grosseteste!))dla każdego sygnału obdarzonego energio-pędem,co oznacza, że żadna ilość materii, lub energii z czasoprzestrzeni AdS nie może się wydostać.Następnie udało mu się sformalizować procesy fizyczne, które pojawią się, gdy w czasoprzestrzeni AdS w dowolnym punkcie wystąpi źródło zaburzenia pola grawitacyjnego [3], lub pola ExH ( np.światło).

Mechanizm fizyczny tych procesów ,w znacznym uproszczeniu jest taki:w punkcie źródłowym zaburzenia czasoprzestrzeni, AdS powstają fale,pierwszy front fali rozszerza się i dociera do firmamentu,odbija się ,a wracając do źródła natrafia na drugi rozszerzający się front.Z równania Einsteina, Moschidis otrzymał, że zawsze front fali drugiej(podążającej do firmamentu)przekazuje swoją energię fali kurczącej się. 

Taki proces powtarza się periodycznie wielokrotnie.Łatwo zauważyć,że w pobliżu źródła, fronty spotkające się wymieniają się większą ilością energii,niż te, które spotykają się w pobliżu firmamentu. 

Tym samym, tam właśnie z upływem czasu trwania procesu ,energia coraz bardziej koncentruje się,wzrasta jej gęstość, a więc i krzywizna czasoprzestrzeni - powstaje czarna dzura(BH).No , Otworzył horyzonty poznania a tam , gdzie jest BH, tam pojawia się inna geometria ,czyli nie ma już AdS.Moschidis udowodnił więc, że AdS jest niestabilna ,bo musi rodzić BH !

Bardzo młody matematyk-relatywista Georgias Moschidis,zatrząsł kosmologią współczesną,czyli fizyką struktury wszechświata.Oprócz ograniczenia hipotezy powstawania obiektów BHw procesie ewolucji gwiazd, Moshidis otworzył horyzonty nowej kosmologii ,w której mogą być odrzucone fundamentalne założenia np. o globalnej jednorodności, oraz izotropii czasoprzestrzeni wszechświata, a setki nowo-odkrytych zjawisk i procesów ( dzięki nowej technologii instrumentów obserwacyjnych) mogą mieć inne modele wyjaśniające.Również paradygmat Big Bangu może mieć inny mechanizm przebiegu.Oryginalna matematyka GR, rodzi nową wizję wszechświata,której rdzeń przeczuwał Robert Grosseteste proto-Newton z czasów średniowiecza.

Literatura

[1]Robert Grosseteste’s De luce: A Critical Edition, Panti, Cecilia, 2013, w : Robert Grosseteste and His Intellectual Milieu, ed. J. Flood, J. R. Ginther Toronto,2014,(lub arXiv: 1403.0769),albo mój wpis z 3.05.2014 roku zatytułowany:Współczesna kosmologia w XIII wieku?

[2]Georgios Moschidis, A proof of the instability of AdS for the Einstein–null dust system with an inner mirror, April 28, 2017,arXiv:1704.08681v1 ,

[3]Georgios Moschidis,A proof of the instability of AdS for the Einstein–massless Vlasov system,December 12, 2018 , arXiv:1812.04268v1,

[4]P. Bizoń, M. Maliborski, and A. Rostworowski. Resonant Dynamics and the Instability of Anti–de Sitter Spacetime. Physical Review Letters, 115:081103, 2015.

[5] P. Bizoń and A. Rostworowski. Weakly Turbulent Instability of Anti–de Sitter Spacetime. Physical Review Letters, 107(3):031102, 2011.