Νέα ανατρεπτική θεωρία έρχεται να αλλάξει όσα ξέραμε για τη βαρύτητα

Στο πλαίσιο μιας πρωτοποριακής έρευνας, ο αστροφυσικός Richard Lieu από το Πανεπιστήμιο της Αλαμπάμα στο Huntsville πρότεινε μια αμφιλεγόμενη θεωρία που υποστηρίζει ότι η βαρύτητα μπορεί να υπάρχει χωρίς μάζα

Τόσο οι επαναστατικοί Νόμοι του Νεύτωνα όσο και η θεωρία του Αϊνστάιν, θεωρούν πως η βαρύτητα βρίσκεται όπου υπάρχει ύλη και μάζα, ωστόσο μία νέα μελέτη υποδηλώνει πως η βαρύτητα μπορεί να υπάρξει χωρίς μάζα, εξαλείφοντας με άνεση την ανάγκη για μια από τις πιο περίεργες και άπιαστες ουσίες του Σύμπαντος, την σκοτεινή ύλη.

Τι είναι η σκοτεινή ύλη

Η σκοτεινή ύλη είναι μια υποθετική, αόρατη μάζα, που θεωρείται πως αποτελεί περίπου το 85% του συνολικού όγκου του σύμπαντος. Αρχικά προτάθηκε ώστε να εξηγηθεί γιατί οι γαλαξίες συγκρατούνται μεταξύ τους, υπό την περιστροφή υψηλής ταχύτητας. Ωστόσο μέχρι και σήμερα οι επιστήμονες δεν έχουν καταφέρει να παρατηρήσουν την σκοτεινή ύλη άμεσα, παρατηρώντας μόνο το αποτέλεσμά της. Για τον λόγο αυτό, οι φυσικοί προσπαθούν να βρουν και άλλες εξηγήσεις για τον πώς δουλεύει το σύμπαν, βγάζοντας από την εξίσωση την σκοτεινή ύλη.

Η ανατρεπτική θεωρία του Richard Lieu

Ο αστροφυσικός Richard Lieu του Πανεπιστημίου της Αλαμπάμα έρχεται τώρα να ανατρέψει τα όσα ξέραμε μέχρι στιγμής καθώς προτείνει πως αντί να θεωρούμε πως υπάρχει σκοτεινή ύλη, το Σύμπαν μπορεί να περιέχει λεπτά, σαν κέλυφος στρώματα «τοπολογικών ελαττωμάτων», που προκαλούν βαρύτητα, χωρίς την ύπαρξη υποκείμενης μάζας.

Ο Lieu ξεκίνησε αρχικά προσπαθώντας να βρει μια άλλη λύση στις εξισώσεις πεδίου του Αϊνστάιν, οι οποίες συσχετίζουν την καμπυλότητα του χωροχρόνου με την παρουσία ύλης μέσα σε αυτόν.

Όπως έχει περιγράψει ο Αϊνστάιν στη θεωρία του για τη γενική σχετικότητα το 1915 , ο χωροχρόνος στρεβλώνεται γύρω από δέσμες ύλης και ρεύματα ακτινοβολίας στο Σύμπαν, ανάλογα με την ενέργεια και την ορμή τους. Αυτή η ενέργεια, φυσικά, σχετίζεται με τη μάζα στην περίφημη εξίσωση του Αϊνστάιν: E=mc 2. Η μάζα ενός αντικειμένου συνδέεται με την ενέργειά του, η οποία κάμπτει τον χωροχρόνο. Αυτή την καμπυλότητα στον χωροχρόνο, ο Αϊνστάιν περιέγραψε σαν βαρύτητα. Είναι λίγο πιο περίπλοκο από την προσέγγιση της βαρύτητας από τον Νεύτωνα, όμως φαίνεται να εξηγεί πολλά παραπάνω φαινόμενα, εκτός του πλανήτη μας. Και οι δύο όμως, λένε πως η βαρύτητα είναι άρρηκτα συνδεδεμένη με τη μάζα.

Ωστόσο ο Lieu διαφωνεί και με τους δύο. Ο αστροφυσικός στο πλαίσιο των εργασιών του ξεκίνησε την επίλυση μιας απλοποιημένης εκδοχής των εξισώσεων πεδίου του Αϊνστάιν που επιτρέπει μια πεπερασμένη δύναμη βαρύτητας απουσία οποιασδήποτε ανιχνεύσιμης μάζας. Λέει ότι οι προσπάθειές του «οδηγήθηκαν από την απογοήτευσή μου με το status quo, δηλαδή την έννοια της ύπαρξης της σκοτεινής ύλης παρά την έλλειψη οποιασδήποτε άμεσης απόδειξης για έναν ολόκληρο αιώνα».

Η λύση του Lieu αποτελείται από τοπολογικά ελαττώματα σε σχήμα κελύφους που μπορεί να εμφανιστούν σε πολύ συμπαγείς περιοχές του χώρου με πολύ υψηλή πυκνότητα ύλης.

Αυτά τα σετ ομόκεντρων κελυφών περιέχουν ένα λεπτό στρώμα θετικής μάζας που έχει τοποθετηθεί μέσα σε ένα εξωτερικό στρώμα αρνητικής μάζας. Οι δύο μάζες αλληλοεξουδετερώνονται, οπότε η συνολική μάζα των δύο στρωμάτων είναι ακριβώς μηδέν. Αλλά όταν ένα αστέρι βρίσκεται σε αυτό το κέλυφος, υφίσταται μια μεγάλη βαρυτική δύναμη που το σέρνει προς το κέντρο του κελύφους.

«Ο ισχυρισμός της εργασίας μου είναι ότι τουλάχιστον τα κελύφη που υποθέτει είναι χωρίς μάζα», λέει ο Lieu. Εάν αυτές οι αμφισβητούμενες προτάσεις έχουν κάποιο βάρος, «δεν υπάρχει καμία ανάγκη να διαιωνιστεί αυτή η φαινομενικά ατελείωτη αναζήτηση για τη σκοτεινή ύλη», προσθέτει ο Lieu.

Πλέον, η επιστημονική κοινότητα θα πρέπει να βρει ένα τρόπο είτε να επιβεβαιώσει είτε να αντικρούσει τους ισχυρισμούς του Lieu, για την ύπαρξη κελυφών, μέσω παρατηρήσεων.

«Η αυξανόμενη συχνότητα των παρατηρήσεων σχηματισμού δακτυλίων και όμοιων με κελύφη γαλαξιών στο Σύμπαν δίνει στοιχεία για τον τύπο της πηγής που προτείνεται εδώ», γράφει ο Lieu στην εργασία του. Παρόλο που παραδέχεται ότι η προτεινόμενη λύση του είναι «άκρως υποδηλωτική» και δεν μπορεί από μόνος του να καταρρίψει την υπόθεση της σκοτεινής ύλης.

Η μελέτη δημοσιεύτηκε στο Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Τέλος σημειώνεται ότι η επιστήμη είναι θα παραμένει πάντα ανοιχτή σε νέες ιδέες. Ωστόσο η κατάρρευση δύο θεωριών όπως της θεωρίας της σχετικότητας και οι Νόμοι του Νεύτωνα, που έχουν αποδειχθεί σε εκατομμύρια καταστάσεις σωστές, είναι κάτι που πρέπει να είναι τρομερά στοιχειοθετημένη. Άλλωστε, όπως έχει παραδεχθεί και ο Lieu, πως η εργασία του δεν μπορεί από μόνη της να καταρρίψει τα πάντα.