ثابت کیهان شناسی چیست؟

ثابت کیهان شناسی چیست؟

احتمالاً ثابت کیهان شناسی نوعی شکل معما یا ماده است که در تقابل با گرانش عمل می کند و بسیاری از فیزیکدانان آن را معادل انرژی تاریک می دانند. هیچ کس واقعاً نمی داند که ثابت کیهان شناسی دقیقاً چیست، اما در معادلات کیهان شناسی برای سازگاری نظریه با مشاهدات ما از جهان به این الزام نیاز است.برای شناخت بیشتر مفهوم ثابت کیهان شناسی تا انتهای مقاله با مجله آندرومدا مگ همراه باشید.

چه کسی با ثابت کیهان شناسی روبرو شده است؟

آلبرت انیشتین، فیزیکدان مشهور آلمانی-آمریکایی ، در سال 1915 به عنوان وسیله ای برای تعادل بخشی محاسبات در نظریه نسبیت عام خود، ثابت کیهانی را که او آن را “ثابت جهانی” نامید، ارائه داد. در آن زمان، فیزیکدانان معتقد بودند که جهان ایستا است – نه در حال انبساط است و نه در حال انقباض – اما اینشتین نشان می دهد که گرانش باعث می شود یکی یا دیگری را انجام دهد. بنابراین، برای انطباق با اجماع علمی، انیشتین یک فاکتور میانی را وارد كرد، كه با حرف یونانی لاندا مشخص می شود، و این كیهان را ثابت نگه می دارد.

با این حال کمی بیشتر از یک دهه بعد، ستاره شناس آمریکایی ادوین هابل متوجه شد که کهکشان ها در واقع از ما دور می شوند و این نشان دهنده گسترش جهان است. انیشتین لاندا را “بزرگترین اشتباه” خود خواند.

مشاهدات هابل برای دهه ها نیاز به ثابت کیهان شناسی را نفی می کرد، اما وقتی ستاره شناسان در حال بررسی ابرنواخترهای دور در اواخر دهه 1990 کشف کردند که کیهان نه تنها در حال گسترش نیست، بلکه در گسترش آن شتاب می گیرد، و باعث تغییراتی در نظریات مطرح شده گردید و دانشمندان نیروی ضد جاذبه مرموز لازم برای پاسخگویی به این پدیده ها را “انرژی تاریک” نامیدند.

در دهه 1920، الكساندر فریدمن، فیزیكدان روسی، معادله ای را توسعه داد كه هم اكنون معادله فریدمن نامیده می شود و خصوصیات جهان را از بیگ بنگ به بعد توصیف می كند، طبق یك آموزش آنلاین از دانشگاه ایالتی جورجیا به اثبات رسیده است.

با از بین رفتن ابهامات لاندا اینشتین و اتصال آن به معادلات فریدمن، محققان می توانند کیهان را به درستی – یعنی با سرعت تسریع انبساط – مدل کنند. این نسخه از معادله فریدمن اکنون ستون فقرات تئوری کیهان شناسی معاصر را تشکیل می دهد، که به عنوان ΛCDM (لاندا CDM، جایی که CDM مخفف ماده تاریک سرد است) شناخته می شود و تمام اجزای شناخته شده واقعیت را تشکیل می دهد.

با این حال، هیچ کس واقعاً نمی فهمد لاندا چیست. اکثر فیزیکدانان آن را با مفهوم انرژی تاریک قابل تعویض می دانند، اما این امر باعث واضح تر شدن امور نمی شود زیرا انرژی تاریک صرفاً یک مکان نگهدارنده است که برخی از مواد ضد جاذبه ناشناخته را توصیف می کند. بنابراین، ما اساساً به استفاده از فاکتورمیانی انیشتین روی آورده ایم.

یک توضیح بالقوه برای ثابت کیهان شناسی در حوزه فیزیک ذرات مدرن نهفته است. آزمایشات تأیید کرده است که فضای خالی توسط ذرات بیشماری مجازی که به طور مداوم در حال و خارج از وجود هستند نفوذ می کند. این عمل بی وقفه چیزی را ایجاد می کند که به عنوان “انرژی خلا” یا نیرویی برخاسته از فضای خالی، ذاتی در بافت فضا-زمان شناخته می شود و می تواند جهان را از هم دور کند.

اما اتصال انرژی خلا به ثابت کیهان شناسی کار ساده ای نیست. بر اساس مشاهدات خود از ابرنواختر، اخترشناسان تخمین می زنند که انرژی تاریک باید مقدار کمی را دارا باشد، فقط به اندازه ای که بتواند همه چیز در جهان را طی میلیاردها سال از هم دور کند. با این حال، هنگامی که دانشمندان می خواهند مقدار انرژی حاصل از حرکت ذرات مجازی را محاسبه کنند، به نتیجه ای می رسند که قدرتی برابر با 120 مرتبه از آنچه که داده های ابرنواختر نشان می دهد، است. برای افزودن به معما، برخی از محققان پیشنهاد کرده اند که ثابت کیهان شناسی ممکن است به هیچ وجه ثابت نباشد، بلکه با گذشت زمان تغییر می کند یا نوسان می کند. این نظریه اثیر (کوینتسنس)، نامیده می شود و برخی از پروژه ها، مانند بررسی انرژی تاریک، در حال حاضر مشاهدات دقیق را انجام می دهند تا ببینند آیا از نظرات مطرح پشتیبانی می کند.

در این بین، کیهان شناسان به استفاده از لاندا به فعالیت های خود ادامه می دهند. آنها ممکن است ندانند که موضوع از چه قرار است، اما می دانند که برای ایجاد منطق در جهان به آن نیاز دارند.