De kosmologie is kapot. Niet catastrofaal, maar genoeg om de theoretici slapeloze nachten te bezorgen. We hebben Lambda-CDM, het standaardmodel dat vrijwel elke waarneming die we naar de kosmos sturen, kan verwerken. De kosmische microgolfachtergrond? Rekening. Galaxy-distributie? Rekening. Het is de zwaargewichtkampioen. Het probleem is dat hoofdletter L.
Lambda staat voor de kosmologische constante. Einsteins tijdelijke aanduiding voor lege ruimte-energie. Het verklaart waarom de uitdijing van het heelal versnelt. We hebben gewoon geen idee waarom het de waarde heeft die het heeft.
De kwantumveldentheorie voorspelt een aantal dat grofweg 122 ordes van grootte groter is. Het is misschien wel de slechtste voorspelling in de geschiedenis van de natuurkunde. Tot overmaat van ramp blijft de Hubble-spanning voortduren. Lokale metingen van de uitdijingssnelheid komen niet overeen met die uit het vroege universum. Geen van beide kwesties is verdwenen. Ze zijn koppig.
Savvas Koushiappas komt binnen. Een theoretisch natuurkundige aan de Brown University die zojuist een nieuw artikel op arXiv heeft geplaatst met een vreemd idee.
Misschien heeft het universum zijn eigen onzekerheidsprincipe.
Hier is het veld. De omvang van het heelal en de uitdijingssnelheid ervan kunnen niet allebei met perfecte nauwkeurigheid worden gespecificeerd. Heisenberg wist dit over deeltjes. Koushiappas zegt dat het ook van toepassing is op de kosmos. Die fundamentele vaagheid zou donkere energie kunnen verklaren. Zonder toevoeging van nieuwe deeltjes. Zonder mysterieuze vacuüm-energievelden op te roepen. Alleen de wiskunde.
Hij behandelt de schaalfactor – feitelijk de grootte van de ruimte – als een kwantumoperator. Het pendelt niet helemaal met de expansiesnelheid. In de kwantummechanica creëert die niet-commutatie de onzekerheid tussen positie en momentum. Pas het hier toe en de Friedmann-vergelijking verandert.
De wijziging is subtiel. Eén vrije exponent dicteert alles. Als die exponent positief is? Een versnelde expansie in de late tijd komt op natuurlijke wijze naar voren. Geen donkere energie nodig. De geometrie zelf veroorzaakt de push. Het heelal dijt uit omdat het wazig is.
En het wordt nog vreemder. De vergelijking is niet perfect constant. Het voorspelt dat de toestandsvergelijking van de donkere energie iets groter moet zijn dan -1. Niet precies -1 zoals de oorspronkelijke constante van Einstein.
Klinkt bekend? Huidige onderzoeken zoals DESI duiden al op afwijkingen. Telescopen van de volgende generatie zouden dit kunnen bevestigen of volledig kunnen uitsluiten.
Het bord omdraaien? Het verhaal verandert compleet. De wiskunde maakt het vroege universum glad. De Big Bang-singulariteit verdwijnt. Geen oneindige dichtheid op t=0. In plaats daarvan een ‘klassieke sprong’. De kosmos trekt samen, bereikt een minimale omvang en stuitert vervolgens terug in expansie.
Is dit realiteit? Waarschijnlijk nog niet.
Dit is een theoretisch voorstel van één auteur. De wiskunde doet veel zwaar werk. Het gaat uit van een ruimtelijk vlak universum dat overeenkomt met de huidige gegevens. Maar het vereist ook dat de expansiesnelheid een goed opgevoede operator is.
Zullen de gegevens buigen? Of zal het universum vasthouden aan de simpele, saaie waarde van -1? We weten het nog niet. We zullen moeten afwachten. 🌌
