Az univerzum időbeli fejlődését az ősrobbanástól napjainkig az általános relativitáselmélet Einstein-féle mezőegyenlete írja le. A kozmológiai dinamikával kapcsolatban azonban továbbra is számos nyitott kérdés maradt, amelyek eredete az elmélet és a megfigyelések közötti feltételezett eltérésekben rejlik. Az egyik nyitott kérdés: miért ilyen homogén az univerzum jelenlegi állapotában nagy léptékben?
Feltételezik, hogy az univerzum szélsőséges állapotban volt az Ősrobbanás után, amelyet különösen a téridő görbületének erős ingadozása jellemez. Hosszú tágulási folyamat során az univerzum a jelenlegi állapotába fejlődött, amely nagy léptékben homogén és izotróp – egyszerűen fogalmazva: a tér mindenhol ugyanúgy néz ki. Erről tanúskodnak többek között a minden megfigyelési irányban nagyon egységesnek tűnő, úgynevezett háttérsugárzás mérései. Ez az egyöntetűség azért elképesztő, mert az univerzumnak még két, egymástól elválasztott, azaz információcserére nem képes régiója is azonos háttérsugárzási értékeket mutat.
Ennek a feltételezett ellentmondásnak a feloldására dolgozták ki az úgynevezett inflációs elméletet, amely közvetlenül az Ősrobbanás után rendkívül gyors tágulási szakaszt feltételez, ami viszont megmagyarázhatja a háttérsugárzás homogenitását.
Azonban az, hogy ez a fázis hogyan magyarázható Einstein elméletével összefüggésben, számos olyan módosítást igényel az elméletben, amelyek mesterségesnek tűnnek, és közvetlenül nem tesztelhetők.
Eddig nem volt világos, hogy az univerzum homogenizálódása teljes mértékben megmagyarázható-e az Einstein-egyenletekkel. Ennek oka az egyenletek összetettsége és a megoldásaik – az univerzum modelljei – elemzésének és viselkedésük előrejelzésének bonyolultsága.
Egy konkrét feladatnál szükséges matematikailag elemezni a kezdetben erős homogén állapottól való eltérések időbeli alakulását kozmológiai gravitációs hullámok formájában. Be kell mutatni, hogy a tágulási folyamat során bomlanak, lehetővé téve az univerzumnak, hogy megszerezze egységes szerkezetét.
Ez az elemzés a geometriai elemzés területén alkalmazott modern matematikai módszereken alapul. Eddig ezekkel a módszerekkel csak az egységes tér-idő geometriától való kis eltéréssel tudtak ilyen eredményeket elérni. David Fayman, a Bécsi Egyetem munkatársa volt az első, aki ezeket a módszereket bármilyen nagy eltérés esetére átültette.
Olvassa el még:
Hagy egy Válaszol