Časoprostor, tak jak ho důvěrně známe, se nám jeví pěkně homogenní a ve všech směrech stejný. Jenže podle některých předpovědí kvantové mechaniky by časoprostor neměl být plynule hladký. Namísto toho by měl být jako pěna a skládat z maličkých kousků, uvnitř kterých nejsou prostor a čas stálé, ale živelně proměnlivé. Jako pěna. Jde o to, že Heisenbergův princip neurčitosti v rozměrech mnohem menších, než jsou atomy, blízkých takzvané Planckově délce, umožňuje energii se na krátko přeměňovat na částice a antičástice, které v příštím okamžiku zase zmizí. A právě kvantové výkyvy takových virtuálních částic by měly pohánět šumění kvantové pěny časoprostoru.
Podle Erica Perlmana z Floridského technologického institutu v Melbourne je časoprostorová pěna něco jako když se díváme z paluby letadla na hladinu oceánu. Z výšky vypadá úplně hladká, jako sklo. Když se ale pozorovatel dostane blíž, tak může rozeznat jednotlivé vlny. A když se dostane úplně blízko k hladině oceánu, třeba na rozpálené pláži tropického ostrůvku, tak uvidí šumět pěnu, plnou maličkých bublinek, které se přelévají do všech stran. A taková by měla být i časoprostorová pěna. Jen její bublinky jsou tak nepatrné, že i v měřítku atomů bychom je pozorovali z hodně vysoko letícího letadla.
Ve skutečnosti by bublinky časoprostorové pěny měly být někde na úrovni deseti miliardtin průměru jádra atomu vodíku. To je tak nesmírně malá vzdálenost, že časoprostorovou pěnu nelze detekovat přímo. Zároveň je jasné, že pokud má časoprostor povahu pěny, tak musejí existovat jistá omezení v přesnosti měření vzdálenosti. Jde o to, že by v nesčíslném počtu kvantových bublinek neustále kolísal prostor i čas. Ovlivnilo by to i záření, které by letělo vesmírem na velikou vzdálenost. Náhodné kolísání velikosti bublinek kvantové pěny by se totiž na velkých vzdálenostech postupně nabalovalo.
Perlman a spol. toho lišácky využili a prověřili modely časoprostorové pěny pozorováním rentgenového záření a gama záření velmi vzdálených kvasarů. Vycházeli přitom z toho, že po překonání vzdálenosti miliard světelných let ovlivní náhodné kolísání velikosti prostoru v bublinkách časoprostorové pěny záření kvasaru natolik, že by jeho obraz na určité vlnové délce měl zmizet. Která vlnová délka by to byla, to záleží na konkrétním modelu časoprostorové pěny, kterých je hned několik.
Vědci použili data hned několika teleskopů NASA. Pozorováním vytipovaných kvasarů rentgenovým vesmírným teleskopem Chandra se jim povedlo sprovodit ze světa model časoprostorové pěny, v němž se fotony náhodně šíří skrz časoprostorovou pěnu podobně, jako se světlo rozptyluje v mlze. Pozorování kvasarů vesmírným gama teleskopem Fermi a pozemním zařízením VERITAS (Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array), které funguje na ještě kratších vlnových délkách, než Fermi, se Perlmanovi a spol. podařilo vyřadit i další, takzvaný holotropický model.
Perlmanův tým tedy získal hned dva skalpy modelů časoprostorové kvantové pěny a podařilo se jim ještě více omezit maximální možnou velikost bublinek časoprostorové pěny. Jinými slovy náš starý dobrý časoprostor je hladší a méně pěnovitý, než jak předpovídaly některé modely časoprostorové pěny. Po nedávném pozorování gama záblesku týmem Tsvi Pirana z Hebrejské univerzity je to další rána pro koncept kvantové pěny. Na druhou stranu, bez kompletní teorie kvantové gravitace si nemůžeme být jistí, jak časoprostor v těch nejmenších rozměrech vypadá. Pokud by došlo k zásadnímu pokroku s kvantovou gravitací, tak můžeme čekat průlom i ve věci časoprostorové kvantové pěny.
AAPLS07 "Using Astronomical Observations to Probe the Structure of the Unvierse" by E. Perlman.
The Scale Of The Universe (The Universe to Quantum Foam)
Literatura
Chandra X-ray Observatory 28. 5. 2015, arXiv:1411.7262, Wikipedia (Quantum foam).
Reálné fotony z kvantového světa iluzí
Autor: Stanislav Mihulka (19.11.2011)
Kvantová pěna dostala pořádný výprask od obecné relativity
Autor: Stanislav Mihulka (08.04.2015)
Diskuze:
pěnu můžeme zmenšovat až do konce Vesmíru
Josef Hrncirik,2015-06-07 15:52:30
Není však jasno, zda paprsky divergovaly, nebo se utlumily a jak mnoho obojí. Nebo jen klesá strmost čel náběhů či podíl vysokých frekvencí? Existuje možnost měnit frekvenci záření jinak než expanzí Vesmíru? (průchod silným grav. či odstředivým polem či přimodulování frekvence ve vhodném poli či přeměna na vyšší harmonické?
Re: pěnu můžeme zmenšovat až do konce Vesmíru
Milan V,2015-06-07 20:06:10
Protrpěl jsem první video, které je bohužel asi 4 roky staré.
Říká, že efekt rozptylu je tak malý, že měření jinak než na kosmologických vzdálenostech prakticky nepřipadá v úvahu.
Co se za sebe seřadí, to použijeme k měření.
Útlum nemá na funkci vliv, probíhá pouze v úzkých čarách spektra. Dokonce, jestli jsem to správně pochopil, neměří se nějaké zpoždění konkrétního záblesku, ale rozjíždění spektrálních čar s časem. Nebo tak něco.
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
