We hoeven de beste natuurkunde niet te verwerpen om donkere energie te verklaren

Donkere energie is een gevolg dat op zoek is naar een oorzaak. We weten dat het universum razendsnel en steeds sneller uitdijt. Astronomen zijn hier redelijk zeker van; een versnellende uitdijing is vereist om een aantal fundamentele astrofysische theorieën te laten werken en past bij recente observaties van galactische dynamiek.

Donkere energie is een soort negatieve druk of omgekeerde zwaartekracht in het vacuüm. Het is een kracht die zowel het product als de oorzaak van lege ruimte is. Het is ook nog niet goed gedefinieerd; er is een deeltje voor licht, maar voor donker bestaan er slechts vergankelijke "virtuele" deeltjes die bestaan zonder echt te bestaan.

Deze ambiguïteit maakt donkere energie kwetsbaar voor tegenstanders. Zo is er ​onlangs een paper verschenen van ene professor Edward Kipreos, dat stelt dat donkere energie niet zozeer een "ding" is, maar eerder een onwaarschijnlijke mutatie van Einstein's relativiteitstheorie – hoe tijd beïnvloed wordt door zwaartekracht en beweging.

De theorie heeft te maken met iets dat we tijddilatatie noemen. In de buurt van sterke zwaartekrachtvelden vereist Einstein's algemene relativiteitstheorie dat tijd relatief gezien langzamer gaat. En omdat de snelheid van het licht altijd constant is, wordt wordt al het andere verwrongen. De werkelijkheid zelf stolt.

Dit is iets wat vaak genoeg experimenteel bewezen is, en staat dus ook niet ter discussie. Relativiteit heeft echter wel een variatie, die bekend staat als speciale relativiteit. Deze heeft te maken met hoe tijd werkt voor bewegende objecten ten opzichte van andere objecten. Tijd vertraagt als er een sterk zwaartekrachtsveld in de buurt is, maar ook vanwege de relatieve snelheden/posities van verschillende objecten. Een satelliet in een baan rond de aarde ervaart minder tijd dan een waarnemer op het oppervlak van de aarde. Hun klokken lopen op een gegeven moment niet meer gelijk.

De klokken gaan symmetrisch niet synchroon lopen. Tenminste, ze zullen relatief aan elkaar niet meer synchroon lopen. Als ik beweeg en jij beweegt, zullen onze klokken op een unieke manier die met beide bewegingen rekening houdt ongelijk gaan lopen. Dit geldt altijd. Relativiteit kan niet zomaar aan of uit worden geschakeld.

Wat Kipreos echter voorstelt, is dat deze tijddilatatie niet symmetrisch is, en dat in feite één van de twee klokken gewoon niet lekker werkt. Dit kan volgens hem – in een peer-reviewed journal – de uitdijing van het universum verklaren.

Zijn idee geeft een draai aan iets dat de Lorentztransformatie heet, die ongeveer als volgt in elkaar zit: Stel ten eerste dat we in onze eigen privé-referentiekader wonen – een plek (x,y,z) en tijd (t) – vanuit waar we het universum zien. Dit kader is anders dan die van iemand anders, die hetzelfde universum vanuit een andere plek bekijkt. Een andere plek, gegeven dat de snelheid van het licht nooit verandert, betekent in plaats van dat het licht sneller of langzamer gaat om rekening te houden met de verschillende perspectieven, dat al het andere verandert. De structuur van het universum zelf verdraait. Het moet wel.

De Lorentztransformatie pakt mijn referentiekader (x,y,z) en draagt deze over op jouw referentiekader (andere x, andere y, andere z), terwijl we relatief aan elkaar bewegen.

"Speciale relativiteit wordt verondersteld wederkerig te zijn, waarbij beide partijen dezelfde tijddilatatie ervaren, maar alle voorbeelden die we nu hebben kunnen ook geïnterpreteerd worden als directionele tijddilatatie," zegt Kipreos, die trouwens moleculair geneticus is. "Als je kijkt naar GPS-satellieten, dan vertraagt de tijd van de satelliet, maar volgens de satellieten vertraagt onze tijd niet – iets wat zou gebeuren als relativiteit wederkerig zou zijn. In plaats daarvan gaat onze tijd relatief aan de satellieten sneller, en weten we dat omdat we constant in contact staan met de satellieten."

Wat Kipreos voorstelt is een absolute versie van de Lorentztransformatie. Hierin wordt de werkelijkheid gedwongen om een "preferent referentiekader" te kiezen, die gelinkt is aan het dominante zwaartekrachtscentrum in een relativiteitsrelatie. Dus als we kijken naar de klokken van de GPS-satellieten, mogen we ons voorstellen dat tijddilatatie alleen daarboven gebeurt, en niet hier op aarde. Het is éénrichtingsverkeer.

De gevolgen voor donkere energie gaan als volgt. Omdat het universum sneller en sneller uitdijt, wordt de snelheid ten opzichte van het verleden sneller. Over vijf minuten versnelt het universum sneller dan dat het nu doet, en in termen van tijddilatatie/speciale-relativiteit, zou de tijd in de toekomst steeds langzamer moeten gaan. Andersom, zouden we kunnen zeggen dat de tijd nu langzamer gaat dan vijf minuten geleden.

Als tijd op deze manier veranderde, zou het kunnen verklaren waarom het lijkt alsof verderweg gelegen sterrenstelsels sneller bewegen, iets wat normaal gesproken wordt aangehaald als bewijs voor kosmische uitdijing. "Het voorspelde effect dat tijd sneller verliep in het verleden, zou betekenen dat de plot van supernovas lineair over alle afstanden wordt," zei Kipreos, "wat zou kunnen betekenen dat er geen versnelling in de uitdijing van het heelal is. In dit scenario zou er geen noodzaak zijn om het bestaan van donkere energie aan te halen."

Cool.

Maar laten we even terugspoelen. Wat hier wordt gesuggereerd is dat sommige beweging en sommige zwaartekracht genegeerd kan worden als het niet-dominant wordt bevonden. Dit betekent in feite een terugkeer naar pre-Einstein gedachtegang, waarin het wordt aangenomen dat het universum geregeld wordt door een absoluut tijdskader; alles heeft een absolute snelheid ten opzichte van dit basis-referentiekader. Dat is een behoorlijk statement: Niet alleen Einstein had het fout, maar de hele mainstream natuurkunde ook, en ​hun experimenten.

Bovendien beargumenteert Kipreos dat dit absolute referentiekader de aarde is. Super old school.

"Elke natuurkundige met enige kennis van zaken zou dit werk als ernstig gebrekkig kenmerken," ​schrijft Brian Koberlein, een wetenschapsjournalist en natuurkundige aan het Rochester Institute of Technology. "De auteur zelf zou deze opvallende fouten in zijn werk moeten hebben kunnen vinden. Maar de auteur is dan ook eigenlijk een moleculair bioloog zonder enige natuurkundepublicatie op zijn naam. Alle relativiteit het raam uitwerpen om een 'zo-zit-het' model van kosmologie te verzinnen is iets dat hij in zijn vrije tijd doet. De redacteur van dit journal zou het werk ook hebben moeten herkennen, maar zijn achtergrond is biologie."

"Het is niet duidelijk of een gekwalificeerde natuurkundige dit werk heeft gereviewd," vervolgt hij.

Koberlein legt de schuld bij het journal, PLOS One, wat open-access (gratis) is, maar wel peer-reviewed (op kwaliteit, maar alleen voor "technische nauwkeurigheid). Het journal wordt niet betaald door lezers, maar door auteurs, die een publicatievergoeding van $1,400 per paper betalen. "Aan de ene kant," schrijft Kolberlein, "verwijderen [open access journals] de obsceen dure paywall die toegang tot onderzoek beperkt, maar aan de andere kant kunnen ze ook gezien worden als 'pay-to-play' papermolens waar iedereen met genoeg geld een peer-reviewed paper op kan plaatsen."