معمای انرژی تاریک

جهان در حال انبساط است و به نظر می رسد که سرعت انبساط آن در حال افزایش است. برخی دلیل این افزایش سرعت را معمایی به نام انرژی تاریک می نامند در حالی که برخی دیگر این انرژی را معما نمی دانند. در اینجا به بررسی دلایل این نظریات و بحث های پیرامون آن می پردازیم.

● انرژی تاریک یک معما نیست

آیا افزایش سرعت کیهان به این اندازه مهم است؟ برخی از مفسران پاسخشان مثبت است و پاسخ آنها در حل معمایی است به نام انرژی تاریک. آنها بر این عقیده اند که انرژی تاریک مفهومی است که هنوز توسط هیچ نظریه ای تایید نشده است. ما با این نظر مخالفیم به عقیده ما انرژی تاریک سال هاست که توسط نظریه نسبیت عام و ثابت کیهانی تایید شده و مورد استفاده قرار می گیرد.

ثابت کیهانی ماده تاریک سرد مدل کیهان شناختی تقریباً از سوی تمام کیهان شناسان دنیا به عنوان بهترین نظریه بر اساس اطلاعات به دست آمده، شناخته شده است. اما در این نظریه سه ایراد به چشم می خورد که معما را پیچیده تر می کند در اینجا به بررسی این سه ایراد و دلایل خود برای تشخیص آنها می پردازیم.

اولین ایراد: ثابت کیهانی موضوعی بود که توسط دانشمندان نسبیت عام و حتی خود انیشتین رد شد. او در ابتدا این ثابت را مطرح کرد اما بعدها آن را بزرگ ترین اشتباه خود نامید. با آنکه طبق نظریه نسبیت عامش جهان ایستا نبود، اما او این موضوع را ندید و از این رو پیش گویی ساده ای را در رابطه با انبساط جهان از دست داد. ثابت کیهانی را نمی توانیم به عنوان عضوی بدانیم که به نسبیت عام اضافه شده زیرا جزئی اصلی و جدایی ناپذیر آن به شمار می آید. ماهیت و مقیاس آن چندان معماگونه تر از ثابت های دیگر در نظریه های بنیادین دیگر نیست.

دومین ایراد "مسئله انطباق" نام دارد. اطلاعات نشان می دهد که ما در مرحله کوتاهی از کیهان زندگی می کنیم. دوره ای که در آن ماده و انرژی تاریک در انبساط آن نقش دارند. چنین انطباق غیرمحتملی به عنوان "مسئله ای" برای فرضیه ثابت کیهانی ماده تاریک سرد است. اما اگر این اجزاء که تابع زمان کیهانی هستند، به عنوان اجزائی که با هم نسبت خطی و نه لگاریتمی دارند در نظر گرفته شوند، مشاهده می شود که این زمان کوتاه برابری می کند با نصف عمر جهان و انطباق غیرمحتملی وجود ندارد. نکته دیگر این مسئله این است که در هیچ حالتی ما نباید فرض را بر این بگذاریم که در یک مکان_زمان تصادفی و کاملاً اتفاقی قرار گرفته ایم، آنچنان که اشتباه "مسئله انطباق" آن را پیش فرض قرار می دهد. مثلاً چگالی در اطراف ما از چگالی میانگین کیهان فاصله زیادی دارد.

همیشه برای یک پدیده پیچیده فیزیکی یک توضیح ساده و اشتباه وجود دارد.

سومین ایراد، "انرژی خلاء" است. نظریه میدان کوانتومی به سبب ثابت کیهان شناسی فرض می کند که انرژی خلاء به نیروی کیهان شناختی افزوده شود. مانند برخی تشعشعات که بر بار الکترون می افزایند. اما این سهم فرض شده در ثابت کیهانی بسیار بزرگ تر از مقدار مشاهده شده آن است. این ناهمخوانی یک معمای باقی مانده در نظریه میدان کوانتومی در حضور گرانش است، اما این یک اشتباه مفهومی است که ثابت کیهانی را با انرژی خلاء در نظریه میدان کوانتومی مغشوش کنیم. ثابت کیهانی را نباید به عنوان اثر نوعی انرژی مانند انرژی خلاء در نظریه میدان کوانتومی دانست، بلکه ثابت کیهان شناسی از رده مربوط به "انحنای نقطه صفر" است که دارای نوعی نیروی دافعه است که به علت دینامیک ذاتی فضا- زمان پدیدار می شود.

آزمایشات بر روی مدل ثابت کیهان شناسی ماده تاریک سرد باید ادامه پیدا کند و باید به دنبال فکرهای تازه برای آن باشیم. به عقیده ما و بسیاری دیگر، انرژی تاریک را اگر به عنوان معمایی بزرگ بپنداریم، خود باعث پیچیده تر شدن مسئله شده ایم.

● انرژی تاریک یک معماست

در حال حاضر ثابت کیهانی ماده تاریک سرد به عنوان بهترین، موفقیت آمیزترین و کامل ترین مدل شناخته شده کیهان شناسی است و برای آن آزمایشات فراوانی انجام گرفته همچنین تاکنون هیچ داده های رصدی نتیجه ای خلاف انرژی تاریک نداده است.

اما این موفقیت به بهایی به دست آمده است. در این مدل تنها ۵ درصد از انرژی_ماده جهان قابل مشاهده و درک است و ۹۵ درصد باقی مانده آن تاریک است. این ۹۵ درصد تشکیل شده است از ۲۵ درصد این بخش تاریک مجموعه ای از جرم- انرژی است که به شکل ماده تاریک که کهکشان ها و ساختارهای مقیاس بزرگ را به یکدیگر پیوند می دهد و ۷۰ درصدش به صورت انرژی تاریک است که باعث افزایش سرعت انبساط جهان و دور شدن کهکشان ها شده است.

کیهان شناسان ترجیح می دهند که از ماده و انرژی تاریک به عنوان معما یاد کنند. نویسندگان بخش قبل عقیده دارند که انرژی تاریک می تواند با استناد به ثابت جدیدی به نام ثابت کیهانی توضیح داده شود. آنها ادعا می کنند که این یک توضیح کامل، ساده و بدون معما برای انرژی تاریک است و من مخالفم. به عقیده من ثابت کیهانی حتی در معنی غیرماورائی کلماتش هم دارای معماست. چیزی غیرقابل فهم یا ورای درک است.

ثابت کیهانی انرژی تاریک اینشتین ساده ترین توضیح برای انرژی تاریک است. به اندازه کافی با داده ها متناسب است و دلیلی برای حذف آن وجود ندارد. اما مفهوم بزرگی ثابت کیهان شناسی، توصیف کننده مشاهداتی فراسوی حد فهم ماست.

انتظارات ما از کیهان شناسی بیشتر از اینست که مولفه ها و ثابت هایی را برای یک مدل تعیین کند تا مشاهدات ما را دوباره عملی سازد. در غیر اینصورت ما باید همچنان از اینکه دایره ای دیگر را بر مدل سیاره ای بطلمیوس بیافزاییم خوشحال می بودیم. بزرگی این ثابت را نمی توان با هیچ یک از قوانین فیزیکی شناخته شده توضیح داد و این یک معما است. به گفته اختر فیزیکدان تامی گلد همیشه برای یک پدیده پیچیده فیزیکی یک توضیح ساده و اشتباه وجود دارد. پس نباید به دلیل ساده بودن توضیحات با استفاده از ثابت کیهانی به آن قانع شویم.
        

نوشته: راکی کولب
برگردان: سپیده مکارمی