مهدی منعمی
فهرست عنوان‌ها
نزدیک به یک قرن است که محققان معتقدند، بخش اعظم جهان شامل ماده‌ای نامشخص تحت عنوان ماده تاریک است. همچنین آنها معتقد هستند، یکی انرژی قوی‌تر از نیروی جاذبه تحت عنوان انرژی تاریک وجود دارد. ماده و انرژی تاریک به منظور توجیه حرکت ستاره‌های داخل کهکشان‌ها و انبساط جهان، ایجاد شده‌اند.
پیش از این در روکیدا تحت مقاله‌‌ای از تایید نیروی تاریک صحبت کرده بودیم. اما بنابر کشف تازه محققان دانشگاه ژنو سویس، این فرضیه‌ها ممکن است دیگر قابل قبول نباشند. چرا که پدیده‌هایی که با این فرضیه‌ها توجیه می‌شدند، حالا بدون وجود این فرضیه‌ها نیز قابل توجیه هستند. این تحقیق که در مجله فیزیک نجومی انتشار یافته، با ارائه تئوری جدیدی به نام استقلال از مقیاس فضای خالی، دو راز بزرگ کیهان را حل می‌کند.
در سال ۱۹۳۳، ستاره‌شناس سویسی فریتس تسوئیکی کشفی کرد که جهان را در شکی بزرگ فرو رود. او ادعا کرد جهان دارای ماده‌ای است که ما قادر به دیدن آن نیستیم. ستاره‌شناسان این ماده ناشناخته را ماده تاریک نامیدند. این مفهوم در ده ۱۹۷۰ میلادی بیشتر مورد توجه قرار گرفت. زیرا ستاره‌شناس آمریکالیی ورا رابین از ماده تاریک برای توجیج سرعت و حرکت ستاره‌ها استفاده کرد. دانشمندان تلاش‌های مکرری برای شناسایی ماده تاریک در فضا و بر روی زمین (موسسه تحقیقات هسته‌ای اروپا) انجام دادند. ولی هیچگاه موفق نشدند.
در سال ۱۹۹۸ شوک بزرگ دیگری در جامعه علمی جهان به وجود آمد. تیمی از ستاره‌شناسان استرالیایی و آمریکایی موفق به کشف انبساط کیهانی شدند. این موفقیت برای آنها جایزه نوبل فیزیک سال ۲۰۱۱ را به همراه داشت. آنها عامل این انبساط را انرژی تاریک معرفی کردند. اما برای ایجاد یک تئوری یا توضیحی که بتواند وجود این انرژی را اثبات کند، منابع مالی عظیمی تا به امروز صرف شده است. اما هیچکدام منجر به نتیجه مورد نظر نشده است. انرژی تاریک، که به طور غیرقابل باوری از نیروی جاذبه نیوتن قوی‌تر است. به طور خلاصه ماده و انرژی تاریک دو رازی است که ذهن ستاره‌شناسان را برای بیش از ۸۰ و ۲۰ سال به خود مشغول کرده است.
کشفیات تازه در مورد ماده و انرژی تاریک بر اساس استقلال از مقیاس فضای خالی
درک ما از کیهان و تاریخ آن به وسیله تئوری نسبیت عام انیشتین، نیرو گرانش نیوتون و مکانیک کانتوم بوجود آمده است. نتیجه این سه تئوری مدلی می‌شود که نشان می‌دهد جهان بر اثر انفجار بزرگ و انبساط پس از آن بوجود آمده است. آندره مایدر (André Maeder)، پروفسور افتخاری گروه ستاره‌سناشی دانشکده فیزیک دانشگاه ژنو سویس در خصوص این مدل می گوید:
به نظرم من در مدل ترکیبی سه تئوری نسبیت عام، نیرو گرانش و مکانیک کانتوم یک اصل مهم در نظر گرفته نشده است. منظور من همان استقلال از مقیاس فضای خالی است. یعنی فضای خالی با توجه به ویژگی‌هایش نمی تواند بر اثر یک انقباض یا انبساط تغییر کند.
فضای خالی یک نقش اساسی در نظریه انیشتین دارد. تا آنجایی که تحت یک اصل تحت عنوان “ثابت کیهان‌شناسی” شناخته شده است. در نتیجه دیگر مدل‌های کیهانی بر اساس این ثابت بدست آمده‌اند. حال مایدر در تلاش است تا مدل کیهانی را بر اساس تئوری استقلال از مقیاس دوباره سازی کند. باید دانست که استقلال از مقیاس در سایر علوم مانند الکتورمغناطیس نیز استفاده شده است.
استقلال از مقیاس به این معنی است که اگر در یک سیستم، یک ويژگی تغییر کند، سایر ویژگی آن سیستم نیز تغییر خواهد کرد تا سیستم در یک وضعیت ثابت باقی بماند. مایدر معتقد است این ویژگی در خصوص فضای خالی جهان وجود دارد. یعنی جهان در حال انبساط است چرا که در هر لحظه به عنوان مثال دمای آن در حال تغییر است.
آیا درنهایت جوابی برای انبساط کیهان و سرعت کهکشان‌ها وجود دارد؟
وقتی مایدر در حال انجام آزمایش‌های کیهانی خود بود متوجه شد، انبساط جهان بدون وجود انرژی تاریک یا هر نوع ماده دیگری قابل توجیه خواهد بود. به طور خلاصه می‌توان بیان کرد که انرژی تاریک ممکن است اصلا وجود نداشته باشد. زیرا انبساط وسعت جهان بر اساس تئوری استقلال از مقیاس قابل توجیه است.
در مرحله بعد، مایدر قانون نیوتن را به عنوان یک مثال خاص از تئوری نسبیت عام بررسی کرد (نسبیت عام تعمیمی بر قانون نیوتن است). این قانون برای استفاده در مدل جدید باید دستخوش تغییراتی می‌شد تا در بخش‌هایی از فضا که دارای تراکم کمتری هستند نیز قابل استفاده شود (در حال حاضر قانون جاذبه نیوتن برای فواصل کوتاه در حدود منظومه ها جواب‌گو است). زمانی که این قانون تازه را در قالب یک آزمایش برای خوشه‌های کهکشانی استفاده کنیم، مشاهده می‌کنیم اجسام داخل خوشه‌ها در یک راستا باید نسبت به هم حرکت کنند. سرعت در یک راستا اجزاء یک خوشه، سبب افزایش سرعت آنها در هر لحظه خواهد شد. در نتیجه نیازی به وجود ماده تاریک برای سرعت بالای کهکشان‌های یک خوشه نیست.
در آزمایشی دیگر این قانون توانست سرعت بالای ستارگان واقع در نوارهای بیرونی تر کهکشان‌ها را توجیه کند. در آزمایش نهایی نیز پراکندگی سرعت ستارگان دوار کهشکان راه شیری بررسی شد. این پراکندگی با توجه به سن ستارگان بیتشر می‌شد. تمامی این نتایج درحالی با استفاده از تئوری استقلال از مقیاس فضای خالی بدست آمده است که پیش از این جوابی برای پدیده‌های اشاره شده در کیهان وجود نداشت.
جمع بندی
کشف مایدر راه جدیدی را برای ستاره‌شناسی باز می‌کند. قطعا این کشف سئوالات و مناقشات بسیاری را بین دانشمندان به همراه خواهد داشت. مایدر در نهایت بیان می‌کند:
زمانی که این مدل را برای حل دو راز بزرگ ستاره‌شناسی ارائه دادم، این واقعیت علمی به خاطرم آمد: ما انسان‌ها هرگز با استفاده از تجربه، مشاهده و استدلال خود نمی توانیم به چیزی یقین پیدا کنیم.
نظر شما در خصوص انرژي و ماده تاریک چیست؟ آیا آنها کاملا قابل انکار هستند؟ یا انسان هنوز می داند از چه صحبت می‌کند؟ نظر خود را با ما در میان بگذارید.
