(lambda): Levitacija osim gravitacije?
Da je gravitacija jedina sila koja sudjeluje u širenju svemira, astronomi bi zacijelo primijetili da se brzina njegova širenja postupno smanjuje. Gravitacija bi trebala usporavati brzinu kojom se svi materijalni predmeti u svemiru udaljavaju jedan od drugog. Ukratko, trebali bismo uočiti usporavanje širenja. Gravitacijska sila ovisi o ukupnoj gustoći tvari. Što je veća gustoća, veća je gravitacija. Što je veća gravitacija, veća je brzina usporavanja.
Ovisno o točnoj gustoći tvari u svemiru, brzina usporavanja trebala bi biti veća ili manja. U svakom slučaju, usporavanje bi se trebalo odvijati, jer gravitacijska sila neutralizira (odnosno, usporava) širenje. Umjesto toga, znanstvenici su uočili jasno veći omjer ubrzanja. To je bilo unekoliko neočekivano, budući da iz toga proizlazi da osim gravitacije, postoji i neka druga temeljna prirodna sila koja nije privlačna, nego odbijajuća. Drugim riječima, osim gravitacije možda postoji i antigravitacija.
Antigravitacijsku silu su otkrili znanstvenici koji su se nadali da će utvrditi ukupnu količinu tamne tvari u svemiru (Rees, 2000., str. 91-95). Vidljiva tvar u svemiru iznosi samo .04 kritične gustoće. Kritična gustoća je točna količina tvari neophodne da svemir, koji je nastao Velikim praskom, postoji tijekom dugog vremenskog razdoblja s relativno stabilnim zvijezdama i galaksijama. Trebala bi postojati dovoljna količina tvari da uspori brzinu širenja ne bi li se sva tvar u svemiru ubrzano raspršila u bezobličan plin. Međutim, ne bi smjela postojati tolika količina tvari koja bi potpuno onemogućila širenje, uslijed čega bi se svemir ubrzano iznova urušio u crnu rupu. Budući da je vidljiva tvar u svemiru raspodijeljena na način koji se suprotstavlja zakonima gravitacije, znanstvenici su zaključili da postoje nakupine tamne tvari koje, premda su nevidljive, posjeduju gravitacijsku silu. Kozmolozi, uzimajući u obzir gravitacijsku silu tih nakupina nevidljive tamne tvari, mogu objasniti raspodijeljenost vidljive tvari. Međutim, kada se zbijena tamna tvar doda vidljivoj tvari, gustoća ukupne količina tvari i dalje iznosi samo .30 kritične gustoće. Neki znanstvenici su pretpostavili da se trenutno stanje našeg svemira može najbolje objasniti time, da stvarna gustoća tvari u svemiru veoma približno odgovara kritičnoj gustoći, tako da je njihov međusoban omjeriznosio 1:1 ( = 1). Međutim, to bi značilo da u svemiru mora postojati još tamne tvari. S obzirom na to, neki znanstvenici su pretpostavili da su velike količine tamne tvari ravnomjerno raspoređene diljem svemira. Za razliku od nagomilane tamne tvari, ta ravnomjerno raspoređena tamna tvar ne bi svojom gravitacijskom silom zamjetno utjecala na pojedine galaksije. I, s obzirom na to, ne bi pokazivala svoj utjecaj u obliku nepravilne raspodjele tvari unutar i između galaksija. Međutim, ravnomjerno raspoređena tamna tvar mogla bi usporavati cjelokupno širenje svemira.
Znanstvenici su u provjeru svojih ideja odlučili izmjeriti udaljavanje (pomicanje prema crvenom dijelu spektra) određenog tipa supernova.
Reed kaže (2000., str. 93): "Jedinstven tip supernove, koja se stručno naziva Tip 1 a, signalizira iznenadnu nuklearnu eksploziju u središtu umiruće zvijezde, kada njezina sagorena jezgra prijeđe određenu granicu mase i postane nestabilna. To je nuklearna bomba s uobičajenim ishodom ... Bitna je činjenica da se super-nova 'Tipa 1 a može usporediti s 'običnim svijećama' koje ispuštaju dovoljno svjetlosti da se mogu vidjeti s velikih udaljenosti.
S obzirom na jačinu njihove svjetlosti, mogla bi se pouzdano utvrditi njihova udaljenost i, slijedom toga (kao i mjerenjem
red shift-a)*, utvrditi brzinu širenja i udaljenost u prošlom razdoblju. Kozmolozi se nadaju da će takva mjerenja omogućiti razlikovanje manje brzine usporavanja (koja se očekuje ako je utvrđena ukupna količina tamne tvari) i veće brzine usporavanja, koja se očekuje - kako pretpostavljaju mnogi teoretičari - ako je postojala dovoljna količina tamne tvari da tvori ukupnu 'kritičnu gustoću'."Dva tima znanstvenika iznenađeno su ustanovili da njihova mjerenja tih pomaka k crvenom dijelu spektra super-nova, ne pokazuju nikakve učinke usporavanja. Umjesto toga, pokazivala su da se širenje svemira zapravo
ubrzava. To je značilo dvije stvari. Prvo, nije postojala znakovita količina viška tamne tvari. Drugo, u nastojanju da objasne ubrzano širenje svemira, znanstvenici su morali pretpostaviti da postoji svojevrsna antigravitacijska sila.Ideja antigravitacijske sile seže unatrag do Einsteina. Einstein je 20-ih godina radio na teoriji o statičnosti svemira. No, njegova izračunavanja su isključivala mogućnost da svemir može postojati u statičnom stanju. Naime, u tom bi slučaju privlačna gravitacijska sila prouzročila sabijanje cjelokupne tvari u svemiru. Stoga, u nastojanju da uravnoteži tu gravitacijsku silu koja privlači, Einsten je svojim jednadžbama dodao 'kozmološku konstantu', (lambda). Kada su kozmolozi prihvatili teoriju o svemiru
* red shift - crveni pomak - promjena valnih duljina spektralnih linija izvora svjetlosti
koji se udaljava od promatrača, a može nastati i gubljenjem energije fotona u
gravitacijskom polju.
koji se širi, izgubili su zanimanje za ideju kozmološke konstante u jednadžbama koje opisuju statični svemir. Ali, danas se čini da model svemira koji se širi doista iziskuje Što točno mjeri? Ta jedinica ne mjeri silu svijetle ili tamne tvari. Kozmolozi su definiciju te jedinice sveli na tvrdnju da mjeri količinu energije praznog prostora (Rees, 2000., str. 154).
Trenutno izmjerena vrijednost jedinice naizgled je prilično osebujna.
Rees kaže (2000., str. 99): "Viša vrijednost nadvladala bi gravitaciju još prije, u stadijima više gustoće. Da je počela dominirati prije nego li su se galaksije kondenzirale iz svemira koji se širi, ili da je bila dovoljno "odbijajuća" da ih spriječi u nastajanju, tada galaksije ne bi ni nastale. Naše postojanje iziskuje da vrijednost nije suviše velika."