همشهری آنلاین - یکتا فراهانی: برای دههها، یکی از بزرگترین معماهای کیهانشناسی این بوده است که چرا جهان ما با شتاب در حال انبساط است. بیشتر مدلهای علمی پاسخ را در پدیدهای اسرارآمیز به نام «انرژی تاریک» جستوجو میکردند؛ نیرویی فرضی که ۷۰ درصد از کل انرژی کیهان را تشکیل میدهد، اما هیچکس هرگز آن را ندیده است.
شتاب کیهان از دل هندسه
گروهی بینالمللی از پژوهشگران از دانشگاه برمن آلمان و دانشگاه ترانسیلوانیا در رومانی، با نظریهای متفاوت پا به میدان گذاشتهاند. آنها میگویند: شاید نیازی به انرژی تاریک نباشد. شاید شتاب کیهان از دل خود هندسه فضا - زمان برمیخیزد.
این فرضیه در ظاهر ساده اما از نظر مفهومی تکاندهنده است: شتاب کیهانی، ممکن است نه نتیجه یک نیروی پنهان، بلکه حاصل شکل خود فضا باشد.
پیوند ماده و هندسه در نسبیت عام
آلبرت اینشتین در نظریه نسبیت عام نشان داد جرم و انرژی، ساختار فضا و زمان را خم میکنند و همین خمیدگی است که مسیر حرکت اجسام را تعیین میکند.
بر اساس همین نظریه، کیهانشناسان با استفاده از «معادلات فریدمن» انبساط یا انقباض جهان را در طول زمان محاسبه میکنند. اما این معادلات برای توضیح شتاب فعلی جهان کافی نیستند. به همین دلیل، دانشمندان اصطلاحی به آن افزودند: انرژی تاریک.
مدلی که بهخوبی با دادهها سازگار است، اما در واقع با افزودن عنصری فرضی، مسئله را حل میکند؛ نه با توضیحی بنیادی.
بیشتر بخوانید:
هندسه جدید؛ جایگزینی برای انرژی تاریک
در مطالعه جدید، پژوهشگران از هندسهای استفاده کردند که «فینسلر» (Finsler Geometry) نام دارد؛ شاخهای از ریاضیات که برخلاف هندسه معمولی (ریمِنی)، فضا را بهگونهای تعریف میکند که اندازهگیری فواصل نهتنها به مکان بلکه به جهت حرکت و سرعت نیز وابسته است.
به بیان سادهتر، در این مدل، فضا - زمان «پویا» تر از آن است که تصور میکردیم و اندازهگیریها بسته به جهت و سرعت ناظر تغییر میکنند.
وقتی محققان معادلات گرانشی این نوع هندسه را بازنویسی کردند، به نسخهای جدید از معادلات فریدمن رسیدند؛ چیزی که خودشان آن را معادله فینال - فریدمن نامیدند.
جهان بدون انرژی تاریک هم میتواند شتاب بگیرد
نتیجه شگفتانگیز این مدل آن بود که حتی در غیاب هرگونه انرژی اضافی، انبساط کیهان میتواند شتاب بگیرد. در مدل استاندارد، چنین رفتاری تنها زمانی رخ میدهد که «ثابت کیهانشناختی» یا همان انرژی تاریک وارد معادلات شود. اما در این نظریه جدید، خودِ ساختار فضا - زمان منشأ شتاب است.
به گفته پژوهشگران، وقتی اندازهگیریها به جهت و سرعت بستگی پیدا کنند، شتاب به طور طبیعی از دل هندسه پدیدار میشود؛ بینیاز از هیچ منبع انرژی تازهای.
شاید کیهان از خودش نیرو میگیرد
این پژوهش نهتنها یکی از بنیادیترین باورهای کیهانشناسی را به چالش میکشد، بلکه پرسشی فلسفی نیز در دل خود دارد:
اگر انبساط جهان از خودِ هندسه برمیخیزد، آیا ممکن است واقعیت، ذاتی «پویا» داشته باشد؟
پژوهشگران تأکید میکنند هنوز برای جایگزینی کامل نظریه انرژی تاریک زود است، اما یافتههای جدید نشان میدهد که جهان، شاید پیچیدهتر و درعینحال، خودبسندهتر از آن باشد که میپنداشتیم.
نظر شما