Nollaenergiauniversumi

Nollaenergiauniversumi on teoria, joka esittää että kaikkeuden kokonaisenergia on täsmälleen nolla. Universumin materiamuodossa oleva positiivinen energia kumoutuu täydellisesti kaikkeuden gravitaatiomuodossa olevalla negatiivisella energialla .

Teorian esitti vuonna 1854 William Thomson:
Vuonna 1854 Thomson oli omaksunut näkökannan, jonka mukaan 'painovoiman potentiaalienergia saattaa olla todellisuudessa kaiken liikkeen, lämmön ja valon täydellinen korrelaatti nykyisessä maailmankaikkeudessa'. Toisin sanoen painovoiman potentiaalienergia olisi ' universumin kaiken energian alkuperäismuoto'. Tällainen spekulaatio varmisti hänen teologiansa luonnosta, jossa Jumala oli alussa luonut absoluuttisella voimallaan energian nimeltä ex nihilo ja oli ylläpitänyt sen määrän.

Ilmaisen lounaan tulkinta
Kosmisen inflaation yleinen ominaisuus on inflaatio-alueen sisällä säilyvä tasapaino negatiivisen gravitaatio-energian ja inflaton kentän positiivisen energian välillä. Tästä seuraa inflaation jälkeinen universumi, jossa energian tiheys on mitättömän pieni tai nolla. Tämä universumin totaalienergiabudjetin tasapaino mahdollistaa kosmisen inflaation loputtoman kasvumahdollisuuden. Kosmisen inflaation aikana inflaatio-energia virtaa gravitaatiokentästä (tai geometriasta)  inflatonkenttään. Gravitaatio-energian kokonaismäärä laskee (tulee enemmän negatiiviseksi) ja inflatonkentän kokonaisenergia nousee (tulee enemmän positiiviseksi). Kuitenkin kunkin omat energiatiheydet pysyvät vakiona ja vastakaisina, koska alueessa tapahtuu inflaatiota. Näin ollen kosminen inflaatio selittää omituiset materian ja gravitaatio-energian pois pyyhkiytymiset kosmologisessa mittakaavassa, mikä on johdomukaisesti todettu astronomisissa havainnoissa.

Kvanttihäilyväisyys
Kvanttimekaniikan epätarkkuusperiaatteesta johtuen energiahäilyväisyydet, kuten elektroni ja sen antihiukkanen, positroni, voivat spontaanisti ilmestyä tyhjiöavaruudesta, mutta niiden pitää myös hävitä nopeasti. Mitä pienempi on hiukkasen energia, sitä pidempää se voi olla olemassa. Gravitaatiokentällä on negatiivinen energia. Materialla on taas positiivinen energia. Mikäli nämä kaksi arvo mitätöivät toisensa, se edellyttäen Universumin täydellistä litteyttä (ei lainkaan kaarevuutta). Tässä tapauksessa Universumilla on nollaenergiatilassa ja voi teorettisesti kestää ikuisuuden.

Hawkingin gravitaatio-energia
Stephen Hawking kirjoittaa vuonna 2010 julkaistussa kirjassaan Suuri suunnitelma: "Jos universumin kokonaisenergian pitää pysyä ikuisesti nollana, mutta kappaleen luominen vaatii energiaa, kuinka koko universumi voi olla luotu tyhjästä? Tämän takia voimassa täytyy olla laki kuten gravitaatio. Koska gravitaatio on puoleensa vetävä voima, gravitaatio-energia on negatiivinen: gravitaatiollisesti sidotun systeemin, kuten Maa ja kuu, erottaminen vaatii työtä (energiaa). Tämä negatiivinen energia voi tasapainottaa positiivista energiaa, jota tarvitaan materian luomiseen, mutta ei siinä kaikki. Esimerkiksi koko Maapallon negatiivinen gravitaatio-energia on vähemmän kuin biljoonasosa Maapallon materiaalihiukkasten positiivisesta energiasta. Kappaleella, kuten tähdellä tulee olemaan enemmän negatiivista gravitaatio-energiaa ja mitä pienempi se on (mitä lähempänä yksittäiset osat ovat toisiaan), sitä suurempi tulee olemaan negatiivinen gravitaatio-energia. Jotta negatiivinen gravitaatio-energia voi tulla suuremmaksi (suuruudeltaan) kuin materian positiivinen energia, tähti romahtaa mustaksi aukoksi omaten positiivisen energian. Tästä syystä tyhjiöavaruus on tasapainossa. Kappaleet, kuten tähdet tai mustat aukot eivät voi syntyä tyhjästä, mutta koko universumi voi."

Lähteet

Kosmologia