در کیهانشناسی، انرژی تاریک نوع ناشناختهای از انرژی است که به صورت فرضی، همهی فضا را در بر میگیرد و بر سرعت انبساط کیهانی میافزاید. انرژی تاریک مقبولترین فرضیه برای توضیح فرایند انبساط کیهانی است که میگوید جهان با آهنگی شتابدار در حال انبساط است، اما به تازگی نتایج پژوهش گروهی از ریاضیدانان ثابت کرده که انرژی تاریک نقشی در گرانش و شتاب کیهانی ندارد. آنها با استفاده از روابط ریاضی و بدون استفاده از مفهوم انرژی تاریک، توضیح جدیدی برای انبساط کیهان ارائه نموده اند که نتایج آن در مجله معتبر Proceedings of the Royal Society A منتشر شده است. با دیپ لوک همراه باشید…
معادلات اصلی اینشتین برای نسبیت عام، علت اصلی شتاب کیهانی را ناشی از پدیدهی «بیثباتی» یا (instability) میداند. حدود بیست سال پیش، کیهانشناسان موفق به کشف حیرتانگیزی شدند: جهان نه تنها در حال انبساط است، بلکه سرعت انبساط آن نیز در حال افزایش است. آنها برای توضیح این پدیده، نیروی مرموزی به نام انرژی تاریک را پیشنهاد دادند که در راستای جدا نمودن اجزای کیهان تلاش میکند.
اینشتین مدت کوتاهی پس از ارائهی معادلات نسبیت عام (که توصیف کننده مفهوم گرانش بود)، یک عامل «ضد گرانشی» به نام «ثابت کیهانشناسی» را برای تعادل میان جاذبه گرانشی و ایجاد یک جهان استاتیک در معادلاتش وارد نمود؛ اگرچه بعدها آن را بزرگترین اشتباه خود نامید. وقتی کیهانشناسان مدرن، شروع به بررسی شتاب کیهانی و انرژی تاریک نمودند، نشان دادند تعویض ثابت کیهانشناسی اینشتین با انرژی تاریک، دانش جدیدی در مورد شتاب کیهانی بدست میدهد، اما این توضیحات برای متقاعد نمودن گروهی از ریاضیدانان به نامهای تمپل (Temple)، وگلر (Vogler) از دانشگاه کالیفرنیا و اسمولر (Smoller) از دانشگاه میشیگان (که در تابستان ۲۰۱۷ و زمانی که مقاله آنها در دست داوری بود فوت نمود) کافی نبود. تمپل میگوید:
ما قصد داریم بهترین توضیح ممکن برای شتاب غیر عادی کهکشانها در نظریهی اصلی اینشتین و بدون در نظر گرفتن انرژی تاریک را ارائه دهیم.
به اعتقاد تمپل، نظریه اصلی نسبیت عام، در تمام زمینههای دیگر، پیشبینی درستی ارائه کرده، در صورتی که هیچ شاهد مستقیمی از انرژی تاریک وجود ندارد، بنابراین چه لزومی برای اضافه نمودن یک فاکتور بیمعنی (انرژی تاریک یا ثابت کیهانشناسی) به معادلهای که برای سایر پدیدهها صحیح است، وجود دارد؟ ریاضیدانان معتقدند به جای استفاده از معادلات معیوب که برای ارائه راه حل درست، نیاز به اصلاح دارند، میبایست فرض اشتباه توسعه یکنواخت جهان (چه با انرژی تاریک و چه بدون آن) را اصلاح نمود، زیرا پیکربندی جهان، ناپایدار است. بر اساس گفتههای آنها معادلات ارائه شده در نظریه نسبیت عام، صحیح هستند.
انرژی تاریک را دور بیندازید و یک راه حل ناپایدار بیابید!
به گفته تمپل مدلهای کیهانشناسی از «جهان فریدمن» آغاز میشود که فرض میکند همه چیز در حال گسترش است، اما در هر زمان به طور مساوی در فضا توزیع میشود. این گروه از ریاضیدانان سعی بر حل معادله نسبیت عام بدون در نظر گرفته انرژی تاریک نمودند. آنها معتقدند این معادلات در واقع بیانگر ناپایدار بودن فضا-زمان فریدمن هستند: هرگونه اختلال (مثلا اگر دانسیتهی ماده، کمی پایینتر از حد متوسط باشد) آن را به سمت یک جهان شتابدهنده هدایت میکند. چنین چیزی را یا یک آونگ نوسانی (بالا و پایین) مقایسه نمایید. هنگامی که یک آونگ آویزان است، در پایینترین نقطه، پایدار است. حال یک آونگ سفت و سخت را به جهت دیگری بچرخانید. تنها در صورتی میتواند تعادل داشته باشد که در مرکز قرار گرفته باشد اما کوچکترین تغییری، آن را از حالت تعادل خارج مینماید. این مشاهدات به ما میگوید که نباید انتظار اندازهگیری جهان فریدمن را داشته باشیم، زیرا چنین جهانی، ناپایدار است، بلکه آنچه باید انتظار اندازه گیری آن را داشته باشیم، فضا-زمان محلی (Local) است که سریعتر شتاب میگیرد. نتایج نشان دادند فضا-زمان محلی ایجاد شده با بیثباتی، دقیقا محدودهی مشابهی از شتابهای کیهانی را نشان میدهند که بسیار مشابه با مقادیر بدست آمده با در نظر گرفتن نظریهی انرژی تاریک است. مقاله ارائه شده توسط این گروه شامل پیش بینیهای قابل آزمون است که مدل آنها را از مدلهای انرژی تاریک متمایز مینماید. آنها میگویند:
آنچه نتایج به ما نشان می دهد این است که شتاب کیهانی را میتوان با استفاده از نظریهی اصلی نسبیت عام پیش بینی نمود، بدون آنکه نیازی به استفاده از انرژی تاریک و یا ثابت کیهانشناسی باشد!
گفتگو۱ دیدگاه
کار خیلی جالبیه از این نظر که تلاشی است در جهت ارائه مکانیزم جدیدی برای شتاب جهان بجای نظریه مرموز و درعین حال محبوب انرژی تاریک!!!!…درسته این افراد مدعی هستن در چارچوب همون گرانش انیشتین میشه توضیح داد شتاب جهان بدون نیاز به ثابت کیهان شناسی و یا انرژی تاریک اما نبایستی فراموش کرد نظریه انیشتین یک نظریه موثر effective است که محدوده اعتبار داره و درجهان اولیه دچار مشکلات تئوری میشه بطور خاص در دوره Planck Scale…توجیه بسیار جالبتری از همین شتاب جهان در قالب مدلهای semiclassical گرانش کوانتومی بای شتاب عالم اتفاقا توسط محققیقن خودمان ارائه و چاپ در جای درجه یک شده که نقش انرژی تاریک را میتوانند برخی برشهای طبیعی مثل طول کمینه ایفا کنند…در این نوع نظریه ها سعی داره یک توصیف یکپارچه تری از ابتدا تا امروز جهان را ارائه بده….